首先，說(shuō)一說(shuō)微納米氣泡的特性。

  氣體通入水中形成氣泡是一件非常常見(jiàn)但是卻很有意思的事情，尤其是氣泡尺度不斷縮小以后，氣泡能夠表現(xiàn)出一系列有趣的特性。

  1，氣泡的伴隨性能提高

  眾所周知，氣體的密度小于液體，當(dāng)氣泡出現(xiàn)在水中的時(shí)候，由于浮力的作用氣泡會(huì)緩慢上升直到升到水面?？茖W(xué)研究表明，氣泡尺寸越大受到的浮力就越強(qiáng)，氣泡上升速度越快。在理論上可以通過(guò)斯托克斯公式進(jìn)行計(jì)算。但是但氣泡尺寸減小的時(shí)候，氣泡上升速度明顯減慢，甚至可以在水中停留數(shù)分鐘之久。氣泡停留時(shí)間長(zhǎng)了，與液體間的接觸就更加充分，此外還對(duì)氣泡的伴隨性能有顯著的提高。

  氣泡在液體中的運(yùn)動(dòng)分為兩種，一種是氣泡的上浮，由密度差導(dǎo)致。另外一種就是氣泡隨著液體的流動(dòng)，也就是液體對(duì)氣泡有曳力。一般情況下，氣泡體積較大，前一種運(yùn)動(dòng)占據(jù)主導(dǎo)。但前面說(shuō)了，氣泡體積減小后前一種作用力減弱，后一種作用力占據(jù)主導(dǎo)地位。這就表現(xiàn)為微納米氣泡很容易隨著水流流動(dòng)。

  2，氣泡比表面積增加

  氣泡體積越小，單位體積氣泡面積就越高，10微米的氣泡與1毫米的氣泡相比較，在一定體積下前者的比外表積是后者的100倍。空氣和水的觸摸面積就增加了100倍，我們知道對(duì)于任何傳質(zhì)過(guò)程來(lái)說(shuō)，比表面積越大傳質(zhì)過(guò)程越迅速，二者是成正比的，因此對(duì)于氣體吸收與氣體溶解過(guò)程，前者比后者快100倍。在水處理中可以用于生化處理的曝氣與臭氧氧化等通氣過(guò)程。

  3，氣泡內(nèi)壓增大

  為了形成氣泡，氣泡在水中需要滿足一個(gè)平衡關(guān)系，那就是氣泡內(nèi)壓力必須等于水壓與水對(duì)氣泡表面張力產(chǎn)生的補(bǔ)充壓力。而這個(gè)壓力與氣泡直徑呈現(xiàn)反相關(guān)，氣泡越小表面張力產(chǎn)生的補(bǔ)充壓力越大。在氣泡尺寸較大的情況下，水壓遠(yuǎn)大于補(bǔ)充壓力，但是隨著氣泡減小后者明顯增大。這導(dǎo)致在一些情況下，微氣泡內(nèi)部的壓力可以達(dá)到幾十個(gè)大氣壓。當(dāng)然在微氣泡維持正常形態(tài)的時(shí)候這種壓力得不到釋放沒(méi)有任何問(wèn)題?？墒且坏┪馀菔盏郊羟衅屏褧?huì)潰滅，這種壓力瞬間釋放可以形成超高速的微射流和局部的超高溫。一個(gè)眾所周知的例子就是所謂泵的空蝕，如果水泵中存在微小氣泡由于這種效應(yīng)就會(huì)導(dǎo)致泵葉片的損壞。但是對(duì)于廢水處理這卻有可能是一種有利的效應(yīng)。有一種理論認(rèn)為，這樣的局部高溫高壓條件可以將污染物的分子鏈打斷，達(dá)到降解有機(jī)物甚至殺滅水中細(xì)菌的目的。

  由于微氣泡破裂導(dǎo)致的嚴(yán)重腐蝕

  4，對(duì)水中顆粒物油狀物夾帶作用增強(qiáng)

  通常我們可以采用氣浮的方法去除水中的顆粒物與油狀物，這種原理類(lèi)似于夾帶，氣泡與顆粒物結(jié)合，裹挾著顆粒物上升到達(dá)水面。而氣泡越細(xì)微，顆粒物就更容易與氣泡親和，同時(shí)氣泡越小可以?shī)A帶的顆粒物越小，可以浮選更多物質(zhì)，因此微氣泡氣浮可以達(dá)到更好的去除效果，這一原理目前已經(jīng)在環(huán)保領(lǐng)域得到應(yīng)用。

  5，其他特性

  此外還有文獻(xiàn)報(bào)道微氣泡有其他的特性，比如說(shuō)帶有表面電荷等等，目前來(lái)看這些特性還沒(méi)有得到確切的證實(shí)。從目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，采用微氣泡進(jìn)行廢水處理主要還是利用氣浮原理，同時(shí)可以增加水體內(nèi)溶氧有利于生化過(guò)程或者其他氣液混合過(guò)程。而微氣泡潰滅過(guò)程中產(chǎn)生的局部高溫與局部高壓，目前來(lái)看沒(méi)有證據(jù)證明其可以處理水中的有機(jī)物。理論上是可行的，也有一些實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)這一點(diǎn)，可是重新分析這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以后，我認(rèn)為目前的研究數(shù)據(jù)都不太可靠，這一機(jī)理目前還只是噱頭。個(gè)人認(rèn)為，實(shí)際上在廢水處理過(guò)程中，微氣泡可以發(fā)生但沒(méi)有潰滅條件，因此難以利用這一特點(diǎn)處理廢水。

  最后說(shuō)一說(shuō)微氣泡是如何發(fā)生的，首先定性一點(diǎn)，就是目前所有的氣體分布裝置均無(wú)法產(chǎn)生微氣泡，這是由于常規(guī)氣體分布裝置開(kāi)孔都在毫米級(jí)，實(shí)驗(yàn)室可以得到最小的氣體分布裝置，氣分布口尺度都在百微米級(jí)，這個(gè)尺寸的氣泡由于氣泡聚并的原因，小氣泡會(huì)自發(fā)形成大氣泡，最后得到毫米等級(jí)的氣泡。此外還有射流混合，即利用文丘里管進(jìn)行氣液混合，相關(guān)研究表明在不添加發(fā)泡劑的情況下，雖然文丘里管喉管內(nèi)的氣泡何以達(dá)到幾十微米，但是在擴(kuò)散段仍不可避免的發(fā)生氣泡合并現(xiàn)象。

  目前市面上常見(jiàn)的微納米氣泡發(fā)生器均屬于高剪切發(fā)生器，采用動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的高速剪切裝置，將氣液混合物內(nèi)的氣泡切碎，由于這些構(gòu)件的強(qiáng)大剪切力，可以將氣泡切碎至幾十納米到幾微米，最終形成微納米氣泡。這種方式能耗較大，但卻是現(xiàn)有唯一發(fā)生微氣泡的方法。