岸基式污水處理水產(chǎn)養(yǎng)殖RWP微納米氣泡發(fā)生器
微納米氣泡發(fā)生器特性
1比表面積大
氣泡的體積和衣面積的關(guān)系可以通過(guò)公式表示。氣泡的體積公式為V=4n/3,氣泡的衣面積公式為A=41r2,兩公式合并可得A=3Vir,即總=n:A-3V總r,也就是說(shuō),在總體積不變(V不變)的情況下,氣泡總的表面積與單個(gè)氣泡的直徑成反比。根據(jù)公式, 10微米的氣泡與1毫米的氣泡相比較,在 定體積下前者的比表面積埋論上是后者的100倍,空氣和水的接觸面積就增加了100倍,各種反應(yīng)速度也增加了100倍
2上升速度慢
根據(jù)斯托克斯定律,氣泡在水中的上升速度與氣泡直徑的平方成正比。氣泡直徑越小則氣泡的上升速度越慢。從氣泡上升速度與氣泡直徑的關(guān)系圖可知,氣泡直徑1mm的氣泡在水中上升的速度為6m/min,而直徑10um的氣泡在水中的上升速度為3mm/min,后者是前者的1/2000,如果考慮到比表面積的增加,微納米氣泡的溶解能力比 般空氣增加20萬(wàn)倍。
3.自身增壓溶解
水中的氣泡四周存有氣液界面,而氣液界面的存在使得氣泡會(huì)受到水的表面張力的作用。對(duì)于具有球形界面的氣泡,表面k力能壓縮氣泡內(nèi)的氣體,從而使更多的氣泡內(nèi)的氣體溶解到水中,根據(jù)楊-拉普拉斯方?P=2or?P代表壓力上升的數(shù)值, , o代表表面張力,r代表氣泡3徑。直徑在0.1mm以上的氣泡所受壓力很小可以忽略,而直徑10um的微小氣泡會(huì)受到0.3個(gè)大氣壓的壓力,而直徑1um的氣泡會(huì)受高達(dá)3個(gè)大氣壓的壓力,微納米氣泡在水中的溶解是一個(gè)氣泡逐漸縮小的過(guò)程,壓力的上開(kāi)會(huì)增加氣體的溶解速度,伴隨著比表面積的增加,氣泡縮小的速度會(huì)變的越來(lái)越快,從而將終溶解到水中,理論上氣泡即將消失時(shí)的所受壓力為無(wú)限大。
4表面帶電
純水溶液是由水分子以及少墨電離生成的H+和OH-組成,氣泡在水中形成的氣液界面具有容易接受H+和OH-的特點(diǎn),而且通常陽(yáng)離子比陰離子更容易離開(kāi)氣液界面,而使界面常帶有負(fù)電荷。已經(jīng)帶上電荷的表面傾向于吸附介質(zhì)中的反離子,特別是高價(jià)的反離子,從而形成穩(wěn)定的雙電層。微氣泡的表面電荷產(chǎn)生的電勢(shì)差常利用電位來(lái)表征, 電位是決定氣泡界面吸附性能的重要因素。當(dāng)微約米氣泡在水中收縮時(shí),電荷離子在非常狹小的氣泡界面上得到了快速濃縮密集,表現(xiàn)為3電位的顯著增加,到氣洵破裂前在界面處可形成非常高的電位值。
5產(chǎn)生大量自由基
微氣泡破烈瞬間,由于氣液界面消失的劇烈變化,界面上集聚的高濃度離子將積蓄的化學(xué)能一下子釋放出來(lái),此時(shí)可激發(fā)產(chǎn)牛大量的羥?自由基。羥基自由基具有超高的氧化還原電位,其產(chǎn)生的*氧化作用可峰解水中正常條件下難以氧化分解的污染物如苯動(dòng)等,實(shí)現(xiàn)對(duì)才質(zhì)的凈化作用。
6傳質(zhì)效率高
氣液傳質(zhì)是許多化學(xué)和生化工藝的限速步驟。研究表明,氣液傳質(zhì)速率和效率與氣泡直徑成反比,微氣泡直徑極小,在傳質(zhì)過(guò)程中比傳統(tǒng)氣泡具有明顯優(yōu)勢(shì),當(dāng)氣泡直徑較小時(shí),微氣泡界面處的表面張力對(duì)氣泡特性的影響表現(xiàn)得較為顯著。這時(shí)表面張力對(duì)內(nèi)部氣休產(chǎn)生了壓縮作用,使得微氣泡在上升過(guò)程中不斷收縮,表現(xiàn)出自身增壓效應(yīng)。從理論上看,隨著氣泡直徑的無(wú)限縮小,氣泡界面的比表面積也隨之無(wú)限增大,將終由于自身增壓效應(yīng)可導(dǎo)致內(nèi)部氣,壓增大到無(wú)限大。因此,微氣泡在其體積收縮過(guò)程中,由于比表面積及內(nèi)部氣壓地不斷增大,使得更多的氣體穿過(guò)氣泡界面溶解到水中,且隨著氣泡直徑的減小表面張力的作用效果也越來(lái)越明顯,較終內(nèi)部壓力達(dá)到 定極限值而導(dǎo)致氣泡界面破裂消失。因此,微氣泡在收縮中的這種自身增壓特性,可使氣液界面處傳質(zhì)效率得到持續(xù)增強(qiáng),并且這種特性使得微泡即使在水體中氣體含*達(dá)到過(guò)飽和條件時(shí)仍可繼續(xù)進(jìn)行氣體的傳質(zhì)過(guò)程并保持高效的傳歷效率。
7氣體溶解率高
微納米氣泡具布上升速度慢、自身增壓溶解的特點(diǎn),使得微納米氣泡在緩慢的上開(kāi)過(guò)程中逐步縮小成納米級(jí),后將消減迎滅溶入水中,從而能夠大大提高氣體(空氣、2氣、臭氧、一氧化碳等)在水中的溶解度。對(duì)于普通氣泡,氣體的溶解度往往受環(huán)境壓力的影響和限制存在飽和溶解度。在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下,氣體的溶解度很難達(dá)到飽和溶解度以上。而微納米氣泡由干具內(nèi)部的壓力高干環(huán)境壓力使得以大氣壓為假定條件計(jì)算的氣休過(guò)飽和溶解條件得以打破,
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