現(xiàn)在市面上所說的“牛奶水”，可以看到水呈現(xiàn)乳化狀態(tài)，而導(dǎo)致這種狀態(tài)的根本原因就是水中布滿了細(xì)微的氣泡。這就是近在環(huán)保領(lǐng)域相當(dāng)火爆的所謂微納米曝氣技術(shù)。今天，我們就來說說微納米氣泡技術(shù)的前世今生。

　　廢水處理中的微納米曝氣技術(shù)

　　首先，說一說微納米氣泡的特性。

　　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

　　*，氣體的密度小于液體，當(dāng)氣泡出現(xiàn)在水中的時候，由于浮力的作用氣泡會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，氣泡上升速度越快。在理論上可以通過斯托克斯公式進行計算。但是但氣泡尺寸減小的時候，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。氣泡停留時間長了，與液體間的接觸就更加充分，此外還對氣泡的伴隨性能有顯著的提高。

　　氣泡在液體中的運動分為兩種，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，也就是液體對氣泡有曳力。一般情況下，氣泡體積較大，前一種運動占據(jù)主導(dǎo)。但前面說了，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。

　　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，我們知道對于任何傳質(zhì)過程來說，比表面積越大傳質(zhì)過程越迅速，二者是成正比的，因此對于氣體吸收與氣體溶解過程，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平衡關(guān)系，那就是氣泡內(nèi)壓力必須等于水壓與水對氣泡表面張力產(chǎn)生的補充壓力。而這個壓力與氣泡直徑呈現(xiàn)反相關(guān)，氣泡越小表面張力產(chǎn)生的補充壓力越大。在氣泡尺寸較大的情況下，水壓遠大于補充壓力，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)部的壓力可以達到幾十個大氣壓。當(dāng)然在微氣泡維持正常形態(tài)的時候這種壓力得不到釋放沒有任何問題。可是一旦微氣泡收到剪切破裂會潰滅，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*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)就會導(dǎo)致泵葉片的損壞。但是對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，達到降解有機物甚至殺滅水中細(xì)菌的目的。

　　由于微氣泡破裂導(dǎo)致的嚴(yán)重腐蝕

　　4，對水中顆粒物油狀物夾帶作用增強

　　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，這種原理類似于夾帶，氣泡與顆粒物結(jié)合，裹挾著顆粒物上升到達水面。而氣泡越細(xì)微，顆粒物就更容易與氣泡親和，同時氣泡越小可以夾帶的顆粒物越小，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

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

　　后說一說微氣泡是如何發(fā)生的，首先定性一點，就是目前所有的氣體分布裝置均無法產(chǎn)生微氣泡，這是由于常規(guī)氣體分布裝置開孔都在毫米級，實驗室可以得到小的氣體分布裝置，氣分布口尺度都在百微米級，這個尺寸的氣泡由于氣泡聚并的原因，小氣泡會自發(fā)形成大氣泡，后得到毫米等級的氣泡。此外還有射流混合，即利用文丘里管進行氣液混合，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)的氣泡何以達到幾十微米，但是在擴散段仍不可避免的發(fā)生氣泡合并現(xiàn)象。

　　目前市面上常見的微納米氣泡發(fā)生器均屬于高剪切發(fā)生器，采用動態(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)件的強大剪切力，可以將氣泡切碎至幾十納米到幾微米，終形成微納米氣泡。這種方式能耗較大，但卻是現(xiàn)有發(fā)生微氣泡的方法。