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（一）微納米氣泡的定義

學(xué)術(shù)上對(duì)氣泡分類主要根據(jù)氣泡性質(zhì)的不同，最常用的指標(biāo)是氣泡大小、表面特征和氣泡壽命。這些特征主要決定于氣泡大小，因此許多學(xué)者把氣泡大小作為唯一分類標(biāo)準(zhǔn)。按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，氣泡被分為大氣泡、微米氣泡、亞微米氣泡或納米氣泡。雖然學(xué)者們對(duì)氣泡的大小范圍有不同看法，Temesgen等根據(jù)眾多文獻(xiàn)研究總結(jié)，直徑10μm～100μm為微米氣泡，1μm～10μm為亞微米氣泡，10nm～1000nm為納米氣泡。而具有一些特殊理化性質(zhì)的微小氣泡，主要集中在氣泡直徑在數(shù)百納米到10微米之間的泡沫，稱之為微納米氣泡。

（二）微納米氣泡的性質(zhì)

長(zhǎng)期大量研究表明，微納米氣泡具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)。上升速度慢（滯留性）。普通氣泡在水體中迅速上升到水面并破裂消失，存在時(shí)間極短。而微納米氣泡在水中上升速度較慢，從產(chǎn)生到破裂需幾十秒甚至幾分鐘。直徑1mm的氣泡在水中上升的速度為6m/ min，而直徑10μm的氣泡在水中的上升速度為3mm/min，后者是前者的1/2000。自身增壓溶解。微納米氣泡內(nèi)部的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外界液體的壓力，可以將更多的氣泡內(nèi)的氣體溶解到水中，并伴隨有自身溶解消失的現(xiàn)象。

1. 比表面積大。相對(duì)于微納米氣泡的體積，其比表面積非常大，具有超常的氣體溶解能力。極大促進(jìn)氣液之間的反應(yīng)速度。

2. 表面帶電。表面帶有負(fù)電荷， 對(duì)水中微小粒子具有增強(qiáng)吸附的作用；并隨微納米氣泡收縮、溶解的過程在產(chǎn)生表面電荷濃縮、電離，產(chǎn)生氫氧自由基等現(xiàn)象。

3. 氧化性。因微納米氣泡在壓壞時(shí)局部處于強(qiáng)大的高溫高壓狀態(tài)，激發(fā)大量的自由基，可以發(fā)揮出強(qiáng)大的氧化性。

4. 殺菌性。微納米氣泡的殺菌性與常規(guī)的殺菌技術(shù)有著獨(dú)特的區(qū)別，它的殺菌過程包括吸引與殺滅兩個(gè)過程，采用二相流體法生成的泡沫因兩相摩擦而產(chǎn)生強(qiáng)大的靜電，這種帶電的氣泡可以吸附水體中的細(xì)菌與病毒。隨著氣泡的縮小壓壞破裂，由于氣泡周圍激發(fā)大量的自由基及破裂所產(chǎn)生的超高溫高壓，把吸附的細(xì)菌病毒殺死。

5. 穩(wěn)定性。氣泡的逗留性可以讓機(jī)能性的臭氧水實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)穩(wěn)定性，這是常規(guī)氣泡所不具有獨(dú)有特性。

（三）微納米氣泡曝氣技術(shù)

微納米氣泡曝氣技術(shù)，利用微納米氣泡快速發(fā)生裝置把氣體（如：空氣、氧氣、臭氧等）用高速旋回切割方式溶入水中，快速、高效地制取微納米氣泡水，提高氣體的溶解效率， 滿足對(duì)水體進(jìn)行處理的要求。

微納米氣泡快速發(fā)生裝置曝氣后，水體呈乳白色。微納米氣泡在水中的上升速度較慢，停止曝氣后乳白色氣泡穩(wěn)定存在3min～5min才消失， 曝氣效果如下（見圖1、圖2）。

以氧氣源曝氣，水體經(jīng)微納米氣泡快速發(fā)生裝置曝氣后，初始溶氧值19.8mg/L，5天后溶氧值13.1mg/L（見圖3）。該裝置以氧氣源曝氣瞬間可達(dá)到超飽和溶氧值，停止曝氣后溶氧值衰減緩慢，說明微納米氣泡快速發(fā)生裝置可向水體瞬間快速增氧，由于微納米氣泡比表面積大、上升速度慢以及自身加壓溶解，溶氧值衰減非常緩慢。

微納米氣泡快速發(fā)生裝置向5m3 的水體中循環(huán)曝氣，以氧氣源曝氣20min即可達(dá)到飽和溶氧值，繼續(xù)曝氣溶氧值持續(xù)快速升高，120min后可達(dá)42.2mg/L，停止曝氣72小時(shí)后，水體溶氧值依然高達(dá)26mg/L，仍處于超飽和狀態(tài)。但是以空氣源曝氣，溶氧值達(dá)到飽和后變化不大，停止曝氣后溶氧值衰減亦不明顯