超微米气泡的物理化学特性与现象
(1)压坏现象
在水体中,由于超微米气泡受到水的物理(水的流动过程产生的压缩和膨胀,旋涡流等)刺激后,会因瞬间压缩而产生超高压、超高温的极限反应场。这个极限反应场能与周围的水作用生成效率高的OH等的自由基。而自由基分子是非常不稳定的活性物质,为了从其他的分子夺取电子以求自身的电平衡,会发挥出极强的氧化能力,这种强氧化性可以分解难分解的有害化学物质。
(2)电离现象
气体在水中的溶解度受气压影响较大,电解质的离子化水,可以让溶入的微泡表面形成电双层的离子,并随着表面积的不断减少而急剧缩小,被包进去的纳米微泡就具有类似壳的保护效果被产生,可以让纳米泡内的气体散逸得以抑制,以实现纳米泡的稳定化蓄存,从而大大提高了溶解度。
(3)超声波性
超微泡会因高能破裂而产生超声波,这种超声波对水体具有很强的杀菌作用;气泡脱离水表面破裂,产生大量的负离子。
(4)带电性
超微气泡表面带有负电荷,所以气泡间很难合为一体,在水体中能产生非常浓密而细的气泡,不会像常规气泡一样会融合增大而破裂。通常微泡的表面电位为-30~-50mv,可以吸附水体中带正电的物质。利用表面电荷对水体微粒的吸附性,可以把水体中的有机悬浮物固定而分离,这特性是它得以在水处理中发挥出超常分离效应的关键所在。
(5)滞留性
超微泡在水体中上升速度非常的缓慢,似雾在水中弥漫,很长地在水中逗留,这特性也是其具有高度溶解效率的核心所在。这种滞留性的产生与其气泡微小化浮力减少有关外,更重要是由它的电性所致,如果采用极板设计进行观察,随着电极的转换,可以看到小气泡的极性运动是Z字形缓慢上升的现象。
(6)自我加压性
超微泡自身表面具有较强的张力,在水中不断收缩,而形成气液临界表面积更大的微泡,最后收缩到一定程度则消失溶解于水体中,这是它具有强大溶氧性的原因所在。而且在收缩的过程中,随着气泡的缩小,气泡内的气压呈反比例地迅速提高,让泡内气体处于超高压状态,这种超高压状态与超高温效应结合,是超微米气泡产生超声波性状的重要原因所在。
(7)扩散性
超微米气泡与普通气泡不同,普通气泡因大气泡效应很快就会合并上升与破裂,在水中的扩散性差,在实施处理时,只局限于水体的局部环境,而超微米气泡具有极高的气泡密度与横向的扩散性,在具体生产实践中如果再结合大气泡曝气,可以产生更好的效果,因大气泡曝气可以加剧水体的对流,大大加快了超微纳米气泡的扩散速度,对于抵御温度成层,破坏热物质循环有很好的促进作用,底层水中包含的氨等有害物质也能对流,从而被净化。在较大的水域还可以结合太阳能实现大水体的漂移处理。
(8)氧化性
因超微米气泡在压坏时在局部处于强大的高温高压状态,激发大量的自由基,可以发挥出强大的氧化性。
(9)稳定性
气泡的逗留性可以让机能性的臭氧水实现物理化学稳定性,这是常规气泡所不具有独有特性。臭氧气体通过超微米气泡技术与电解质稳定技术的结合,可以达到数月保存的稳定性,这是超微米气泡特有的性状。
(10)杀菌性
超微米气泡的杀菌性与常规的杀菌技术有着独特的区别,它的杀菌过程包括吸引与杀灭两个过程,采用二相流体法生成的微气泡因两相摩擦而产生强大的静电,这种带电的气泡可以吸附水体中的细菌与病毒。随着气泡的缩小压坏破裂,于气泡周围激发大量的自由基及破裂所产生的超高温高压,把吸附的细菌病毒杀死。这过程是一个完全的物理杀灭过程,与常规的消毒杀菌法有着本质的区别,所以它在环境安全型的农业生产中具有更实用的意义。下图就是一个杀菌过程的显微观察
吸附---压坏破裂---释放能量而杀灭
(11)生理活性
超微米气泡与常规气泡最大的区别除了它的物理特性不同外,还具有明显的生物生理活性,这种区别在动植物的生产科研实践中得以证明。以扇贝的养殖为例,采用超微米气泡技术,扇贝的增长得以实现,稚贝类的成长得以近2倍的增重速度被提高,在养殖时间上可以减少一半。这与超微米气泡使血流量水平提高有关,在超微泡作用下,血流量可以提高2-3倍,但血流的脉动周期没有变化,只是平均血流量与振幅增大而已。另外,与超微泡的温度效应有关,在超微泡环境中生物体表的温度得以提高。而且贝类在超微泡水体中其开口度是平常的2倍,这与贝类闭壳肌肉的松驰化有关。