南京新秀环保1.2kw微纳米曝气机
微纳米气泡的定义
通常大家把气体在液体中的存在现象称作气泡。气泡的形成现象,在自然界中的许多过程中都能遇到,当气体在液体中受到剪切力的作用时就会形成大小、形状各不相同的气泡。目前,对气泡的分类与定义并不是十分严格,按照从大到小的顺序可分为厘米气泡(CMB)、毫米气泡(MMB)、微米气泡(MB)、微纳米气泡(MNB)、纳米气泡(NB)。所谓的微纳米气泡,是指气泡发生时直径在10微米左右到数百纳米之间的气泡,这种气泡是介于微米气泡和纳米气泡之间,具有常规气泡所不具备的物理与化学特性。
1.2kw微纳米曝气机特性
1.比表面积大
气泡的体积和表面积的关系可以通过公式表示。气泡的体积公式为V=4π/3r3,
气泡的表面积公式为A=4πr2,两公式合并可得A=3V/r,即V总=n·A=3V总/r。
也就是说,在总体积不变(V不变)的情况下,气泡总的表面积与单个气泡的直径成反比。
根据公式,10微米的气泡与1毫米的气泡相比较,在一定体积下前者的比表面积理论上
是后者的100倍。空气和水的接触面积就增加了100倍,各种反应速度也增加了100倍。
2.上升速度慢
根据斯托克斯定律,气泡在水中的上升速度与气泡直径的平方成正比。气泡直径越小则
气泡的上升速度越慢。从气泡上升速度与气泡直径的关系图可知,气泡直径1mm的气泡在
水中上升的速度为6m/min,而直径10μm的气泡在水中的上升速度为3mm/min,后者是前者的1/2000。
如果考虑到比表面积的增加,微纳米气泡的溶解能力比一般空气增加20万倍。
3.自身增压溶解
水中的气泡四周存有气液界面,而气液界面的存在使得气泡会受到水的表面张力的作用。
对于具有球形界面的气泡,表面张力能压缩气泡内的气体,从而使更多的气泡内的气体溶解到水中。
根据杨-拉普拉斯方程, ?P=2σ/r,?P代表压力上升的数值,σ代表表面张力,r代表气泡半径。
直径在0.1mm以上的气泡所受压力很小可以忽略,而直径10μm的微小气泡 会受到0.3个大气压的压力,而
直径1μm的气泡会受高达3个大气压的压力。微纳米气泡在水中的溶解是一个气泡逐渐缩小的过程,压力的
上升会增加气体的溶解速度,伴随着比表面积的增加,气泡缩小的速度会变的越来越快,从而最终溶解到水中,理
论上气泡即将消失时的所受压力为无限大。
4.表面带电
纯水溶液是由水分子以及少量电离生成的H+和OH-组成,气泡在水中形成的气液界面具有容易
接受H+和OH-的特点,而且通常阳离子比阴离子更容易离开气液界面,而使界面常带有负电荷。
已经带上电荷的表面倾向于吸附介质中的反离子,特别是高价的反离子,从而形成稳定的双电层。
微气泡的表面电荷产生的电势差常利用ζ电位来表征,ζ电位是决定气泡界面吸附性能的重要因素。
当微纳米气泡在水中收缩时,电荷离子在非常狭小的气泡界面上得到了快速浓缩富集,表现为ζ电位
的显著增加,到气泡破裂前在界面处可形成非常高的ζ电位值。
5.产生大量自由基
微气泡破裂瞬间,由于气液界面消失的剧烈变化,界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能一下子
释放出来,此时可激发产生大量的羟基自由基。羟基自由基具有超高的氧化还原电位,其产生的
*氧化作用可降解水中正常条件下难以氧化分解的污染物如等,实现对水质的净化作用。
6.传质效率高
气液传质是许多化学和生化工艺的限速步骤。研究表明,气液传质速率和效率与气泡直径成反比,
微气泡直径极小,在传质过程中比传统气泡具有明显优势。当气泡直径较小时,微气泡界面处的
表面张力对气泡特性的影响表现得较为显著。这时表面张力对内部气体产生了压缩作用,使得微气
泡在上升过程中不断收缩并表现出自身增压效应。从理论上看,随着气泡直径的无限缩小,气泡界
面的比表面积也随之无限增大,最终由于自身增压效应可导致内部气压增大到无限大。因此,
微气泡在其体积收缩过程中,由于比表面积及内部气压地不断增大,使得更多的气体穿过气泡界面
溶解到水中,且随着气泡直径的减小表面张力的作用效果也越来越明显,最终内部压力达到一定
极限值而导致气泡界面破裂消失。因此,微气泡在收缩过程中的这种自身增压特性,可使气液
界面处传质效率得到持续增强,并且这种特性使得微气泡即使在水体中气体含量达到过饱和条件时
仍可继续进行气体的传质过程并保持高效的传质效率。
7.气体溶解率高
微纳米气泡具有上升速度慢、自身增压溶解的特点,使得微纳米气泡在缓慢的上升过程中逐步缩小
成纳米级,最后消减湮灭溶入水中,从而能够大大提高气体(空气、氧气、臭氧、二氧化碳等)在
水中的溶解度。对于普通气泡,气体的溶解度往往受环境压力的影响和限制存在饱和溶解度。在
标准环境下,气体的溶解度很难达到饱和溶解度以上。而微纳米气泡由于其内部的压力高于环境压力
使得以大气压为假定条件计算的气体过饱和溶解条件得以打破。
装置优点:
机、电、水、气一体化设计,内置无油空气压缩机、净化干燥装置、电控装置、仪表仪器等于一体,整机结构紧凑,外型美观,该装置直接产微纳米气液输出。
曝气管路可移动、便于和现有设备设施进行结合;
可以外接多种气源,实现不同种类气液间自由组合,满足水处理的需求;
设备达到饱和溶气状态时间短,效率高,节约能耗;
结构坚固、部件少、拆装简便、易维修、抗腐蚀;
产生纳米级气泡,气泡最小粒径可达10-100nm,流量大小可定制(1-100m?/h)。