纳米气泡简介

纳米 气泡 形成 的可 能机 制
从上面的结果可看出,纳米气泡 不能由云母直接吸附水中气体 形成,它们只能由乙醇和水替换 形成,替换过程是能否形成纳米 , 气泡的关键。因此,推测乙醇和 水替换过程中析出的气体是形 成纳米气泡的气体来源。
纳米气泡与疏水长程引力
浸在水中的两个疏水固体表面相互靠近时, 它们之间在相距较远时就形成很强的吸引 作用, 称作疏水长程引力。疏水长程引力 是表面间最基本、最重要的一种作用,与 表面浸润、物质在表面的吸附和胶体的聚 集、分散密切相关。
纳米 气泡 的发 现
Hugo等人在研究表面疏水长程 作用机制的过程提出固液界面 存在纳米气泡.但纳米气泡很难 检测,它的存在虽然有大量的间 接证据支持,但一直没有得到实 验证实.直到2000年至2001 年,Ishida 等人发表了纳米气泡 的原子力显微镜图像,才直接证 实了纳米气泡的存在.
纳米 气泡 的形 成
醇水 替换 法
纳米 气泡 形成 的条 件
第一次向液槽中注入水,只能观察到 平整的云母表面。这表明云母不会 在水中直接吸附气体形成纳米气泡, 也可以排除水带入污染颗粒的可能 性。用乙醇替换水后,也只能观察到 平整的云母表面,从而排除乙醇带入 污染颗粒的可能性。再用水替换乙 醇,在水中可清楚地观察到一些分散 的纳米气泡。 若用乙醇再替换水,在乙醇中纳米气 泡则完全消失;再注入水,纳米气泡又 会出现。可见,利用乙醇和水互相替 换形成纳米气泡必须是经过“先醇 后水”的过程,在水中才能观察到纳 米气泡。
纳米气泡简介
引言
水是我们居住的这个星球上最常见 的液体,实际上它具有太多的奇特之 处而人们目前远远没有完全了解它. 在有关水的研究中界面水的性质是 其中一个热点.宏观状态下,固液界面 吸附微小气泡是一种常见的现象.但 到纳米水平,人们一直认为纳米气泡 是不存在的,根据经典热力学,理论上 室温下水中纳米气泡是不能稳定存 在的.但是,在上世纪末已经有人从实 验结果出发相继提出固液界面纳米 气泡的存在,近年来原子力显微镜 (AFM)也直接观察到了纳米气泡.研 究纳米气泡已成为热点并具有重要 意义.
目前看来能够形成纳米气泡的 表面多是疏水的,疏水表面上形 成气泡的方法一般有四种:一是 直接浸置法; 二是外源法; 三是 醇水替换法; 四是化学反应法
产生纳米气泡的方法 第一步,新解离的云母为基底,将 水注入液槽,进行AFM成像;第二 步,将适量的乙醇注入液槽,成像; 第三步,将适量水注入液槽,排出 乙醇,成像。
由于纳米气泡具有以上的特殊性质, 决定了它在工农业上及人的生活环 境上的有利的用途.
用于矿石浮选
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纳米 气泡 的应 用
矿石浮选一般采用泡沫浮选法。纳米气 泡比表面积大、表面能高等优越性质意味 着它的选择性比一般气泡要高, 有利于矿 石的浮选。
用于管道输油
在输送液体过程中若能使管道内表面和液 体界面上存在纳米气泡, 则可以提高液体 的边界滑移从而大大减少流动的粘滞阻力, 从而节省能量和成本。
纳米 气泡 的性 质
纳米气泡与流体边界滑移
一般情况下流体在完全润湿的固体表面 上不发生滑移, 但一些研究表明在特定条 件下液体在完全润湿的固体表面也会发生 滑移。这应用在管道输液( 自来水、石油) 中则可以大大降低能量的损耗。
纳米气泡与增氧作用
纳米气泡在水体中的增氧作用 的效率相当高,仅数小时就可以 使较大范围内的水体溶解氧迅 速提高。这是因为纳米气泡的 表面积能有效增大,表面能的增 大及气泡内能量增大可以加强 表面氧化反应, 可以提高氧的 利用率。
用于治理环境污水
我国有些河流污染比较严重,需要治 理。治理除了清淤、截污外还急需 增加溶解氧, 而纳米气泡能有效地 增加溶解氧作用.
纳米 气泡 的发 展前 景
综上所述, 纳米气泡由于其独特的优异性 质,应用前景十分广阔。随着微流体系统 的发展,流动装置的小型化已成为一个巨 大的挑战, 在微流体系统中纳米气泡对液 体流动特征的影响可能会更加突出。微管 道的表面特征是影响流动阻力的关键因素, 纳米气泡所导致的界面性质改变及由此产 生的影响可能会非常显著。 将来纳米气泡可能还会在“奥运会游泳运 动衣的设计”等许多方面具有重要的应用. 若一种新的游泳衣在游泳过程中使表面形 成一层纳米气泡层, 则可以大大减少阻力, 提高前进速度, 有助于运动员取得优异成 绩。