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纳米气泡直径与PH值的关系

      研究发现：纯水中，水分子水解产生的 H+主要游离在溶液中，而 OH−通常存在于气液界面形成双电层，因此纳米气泡自身带负电(反映了不同pH 条件下纳米气泡的表面电位)。

       很多人认为酸性条件下，纳米气泡更加稳定，但关于纳米气泡尺寸与 pH的关系，目前却无定论。为了考察 pH 对纳米气泡尺寸的影响，试验测定了不同 pH 溶液空化后其中的纳米气泡尺寸。

      在试验 pH 区间范围内，气泡尺寸随着 pH 增大而增长。这可能是 NaOH 一方面提供更多的 OH−，增强纳米气泡表面电负性，强化气泡间的排斥力；

       但另一方面，也增加了溶液离子强度，减小气泡内部排斥力，而且高 pH 条件下油酸钠起泡能力强，导致产生更多的气泡，提高气泡间的碰撞和粘附概率，加剧了气泡的聚集和合并。

       因此，高 pH 条件下测定纳米气泡的尺寸比低 pH 条件下的大。

纳米气泡特征讲解

纳米气泡也具有比表面积大的特点，这也是纳米气泡作为气液技术应该的重要基础。另外，纳米气泡还具有刚性大，表面有负电荷，浮力小，稳定性好，长寿命等特点，决定了纳米气泡的特殊用途。开发出一种利用螺旋液体流微纳米气泡发生器的新型曝气系统，有效提高了含气率和氧气传质速率。纳米气泡内压和稳定性方面，存在理论计算和事实不符的情况，目前并没有明确的结论。

纳米气泡表面积和气泡直径呈负相关关系，（表面积A和直径D的数学关系A＝6/D）。因此同样体积的气泡，100纳米直径气泡表面积是10微米直径面积的100倍。

      理论上气泡形成消耗能量依赖于界面面积，界面面积决定于气泡表面张力。直径小于25微米的微纳米气泡表面刚性强，类似于高压气球，不容易压破。数毫米直径的大气泡表面比较柔软，很容易变形压破。大气泡的浮力比较大很容易上升到液面。

     Stokes公式R =ρgd2/18μ（ρ = 密度，g = 重力加速度，d =气泡直径，μ =粘滞度）可计算气泡上浮速度。气泡上漂浮速度和气泡直径的平方成正比，这种关系只使用于小气泡。普通纳米气泡直径约150纳米，二氧化碳纳米气泡混合1小时后直径只有73纳米，是因为二氧化碳纳米气泡界面有高浓度碳酸根离子。直径大于2毫米的大气泡由于外形发生变化，上升速度并不会受直径影响。低于1微米的纳米气泡上升速度非常慢，远低于布朗运动，整体上表现为不上升。

微纳米气泡曝气技术

   微纳米气泡曝气技术是近二十年来兴起的新型曝气技术，由于微纳米气泡具有直径小、比表面积大、在水中上升速度慢及停留时间长等特性，因此对臭氧采用微纳米气泡曝气的方式可以提高臭氧在水中的传质效率并强化其氧化能力。超过一定时间范围后，延长空化时间对纳米气泡的尺寸并无显著影响，这可能是溶液中溶解气体在水相和气相中达到动态平衡所致。、将微纳米气泡曝气技术与臭氧/生物活性炭技术结合，以期为 O3 /BAC 工艺的改进提供借鉴。

对该组合工艺各部分去除 CODMn和 TOC 的效果进行了分析，结果显示微纳米气泡曝气的活性炭柱对 TOC 的去除率为 59． 1% ，大气泡曝气的活性炭柱对 TOC 的去除率为 44． 6% ，而臭氧氧化的去除率分别只有 1． 3% 和 2． 7% ，即采用微纳米气泡曝气的活性炭柱对 TOC 的去除效果更好。微纳米气泡在农业上的运用，可提升水中的含氧量，若搭配臭氧一同使用，有效可抑制细菌、降低毒性物质处理水中有机物。

这可能是因为采用微纳米气泡曝气的方式增加了水中的溶解氧浓度，从而提高了活性炭上微生物的数量和活性。微纳米气泡曝气是一种新型的***曝气技术，已经在污水处理领域得到了较多的应用。对CODMn的去除也遵循类似规律，微纳米气泡曝气 －O3 /BAC 工艺的臭氧氧化和 BAC 单元对 CODMn的去除率分别为 32． 0% 和 57． 2% ，大气泡曝气 － O3 /BAC 工艺的臭氧氧化和 BAC 单元对 CODMn的去除率分别为 21． 3% 和 58． 1% 。