一般把直徑在0.1~50μm的纖細(xì)氣泡稱為
微納米氣泡，其具有與一般氣泡不同的特性，這一點(diǎn)已引起人們的留心。早在1970年，Bowonder等就現(xiàn)已研討了多孔盤制造氣泡的技術(shù)[1]；1979年，Takahashi等展開了對壓力溶氣分出氣泡技術(shù)的研討[2]；1991年Ketkar等展開了對電解分出氣泡技術(shù)的研討，使得
微納米氣泡的發(fā)作方法得到了豐盛和展開，如剪切法、加壓溶解法、電解法等[3]。
現(xiàn)在，
微納米氣泡現(xiàn)已得到了廣泛的注重和研討，由于
微納米氣泡發(fā)作設(shè)備在構(gòu)成氣泡的濃度、標(biāo)準(zhǔn)均勻性以及設(shè)備能耗等方面與傳統(tǒng)氣泡發(fā)作設(shè)備比較都有較大的優(yōu)勢，因此在化工、環(huán)境和醫(yī)學(xué)等方面具有出色的運(yùn)用前景。
微納米氣泡由于標(biāo)準(zhǔn)較小，能表現(xiàn)出有別于一般氣泡的特性，如存在時間長、較高的界面ζ電位和傳質(zhì)功率高檔特性。
2.1存在時間長
一般氣泡由于標(biāo)準(zhǔn)較大在水中遭到的浮力遠(yuǎn)大于本身重力，因此會敏捷上升到水面而分裂。而
微納米氣泡由于本身體積很小，在水中所受浮力相應(yīng)也很小，然后表現(xiàn)出上升緩慢的特性[4]，如圖1所示。如直徑為1mm的氣泡在水中上升的速度為6m/min，而直徑為10μm的2.2較高的界面ζ電位
微納米氣泡的界面ζ電位表明由于氣泡表面吸附有電荷離子的雙電層而構(gòu)成的電勢差，這是影響氣泡表面吸附功能的重要因素[5]。雙電層結(jié)構(gòu)由帶負(fù)電的表面電荷離子層（如OH-）等和帶正電的反電荷離子層（如H3O+）等組成氣泡在水中上升速度僅為3mm/min，后者是前者的1/2000。2.3 傳質(zhì)功率高
當(dāng)氣泡直徑較小時，
微納米氣泡遭到表面張力影響，使得氣泡內(nèi)部壓力遠(yuǎn)大于外界液體壓力，然后緊縮氣泡內(nèi)部氣體構(gòu)成了自增壓效應(yīng)。當(dāng)氣泡內(nèi)部發(fā)作自增壓時，內(nèi)部壓力不斷增大，然后促進(jìn)了氣泡內(nèi)部氣體穿過氣液界面溶解到液相中。因此，
微納米氣泡的這種自增壓效應(yīng)，可有用前進(jìn)氣液界面的傳質(zhì)功率。由于
微納米氣泡不但具有一般小氣泡的特性，還具有較高的界面ζ電位、傳質(zhì)功率高的特征，使其在與界面科學(xué)相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域有著出色的運(yùn)用前景。現(xiàn)在
微納米氣泡的理論研討現(xiàn)已老到，根據(jù)發(fā)作理論，研討人員已開宣布許多具有代表性的
微納米氣泡發(fā)作設(shè)備，如加壓溶氣氣泡發(fā)作設(shè)備、擴(kuò)散板氣泡發(fā)作設(shè)備和電解氣泡發(fā)作設(shè)備等。
微納米氣泡發(fā)作機(jī)制
現(xiàn)在根據(jù)氣泡發(fā)作機(jī)制可將
微納米氣泡發(fā)作技術(shù)首要分為加壓溶氣法、引氣誘導(dǎo)法以及電解分出法等方法。
3.1 加壓溶氣法
加壓溶氣的基本原理是，首要將空氣或其它氣體在必定壓力作用下溶解于待處理的原水中，并抵達(dá)飽和狀態(tài)，隨后下降溶氣水的壓力，使溶解在其間的氣體以微細(xì)氣泡方式逸出。傳統(tǒng)加壓溶氣構(gòu)成的氣泡纖細(xì)，但需求配氣體增壓運(yùn)送設(shè)備（如空壓機(jī)等）、填料溶氣罐、釋氣器（如減壓閥）等設(shè)備，致使系統(tǒng)組成較為凌亂、工作能耗較高、設(shè)備占地面積較大等。
跟著多相流泵送技術(shù)的日益老到，多相溶氣泵越來越多的替代了傳統(tǒng)加壓溶氣系統(tǒng)中的空壓機(jī)、填料溶氣罐等設(shè)備，在一臺多相溶氣泵內(nèi)結(jié)束水增壓、氣體吸入、氣體溶解剪切進(jìn)程，泵出口的液體中就含有許多的微細(xì)氣泡。現(xiàn)在已知的多相流泵有美國ExterranTM 公司的ONYX-Micro Bubble泵、德國西門子公司的BriseTM IGF泵、德國Edur公司的溶氣泵、日本NIKUNI公司的渦流泵等，其間德國Edur公司的溶氣泵產(chǎn)品線最為豐盛、運(yùn)用最為廣泛[6]。多相溶氣泵系統(tǒng)配置簡略，工作維護(hù)便當(dāng)，但其功耗和泵本身的本錢問題不容忽視。
3.2 引氣誘導(dǎo)法
引氣誘導(dǎo)法有機(jī)械誘導(dǎo)和水力誘導(dǎo)兩種方法。
機(jī)械誘導(dǎo)法也稱葉輪旋切法，首要依托電動機(jī)帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，作業(yè)腔室所發(fā)作的負(fù)壓環(huán)境致使氣體自動進(jìn)入，隨后結(jié)束剪切以發(fā)作微氣泡。該方法的首要缺陷是機(jī)械系統(tǒng)所具有的翻滾部件維護(hù)凌亂，一同系統(tǒng)無法進(jìn)行回流操作；且葉輪旋切存在液位控制難度較大、較易呈現(xiàn)短流和死流區(qū)等缺乏，一同發(fā)作的微氣泡粒徑與葉輪旋切強(qiáng)度密切相關(guān)，微氣泡粒徑較大且不均勻。
水力誘導(dǎo)法也稱射流法，自20世紀(jì)80年代末在油氣田或石化企業(yè)采油污水處理中得到了廣泛運(yùn)用。射流法發(fā)作微氣泡的要害元器件是射流器或高速文丘里管，喉管段水流流速較高、壓力較低，致使氣體自動進(jìn)入，隨后結(jié)束剪切以發(fā)作微氣泡。射流法的電能消耗低，一同射流器和高速文丘里管內(nèi)沒有翻滾部件，剪切力較小，不會構(gòu)成粘附體的破散。可是發(fā)作的微氣泡粒徑較大，并且其功率受射流器或高速文丘里管出口孔徑的影響較大，對進(jìn)入噴嘴的水質(zhì)和壓力要求較為嚴(yán)苛，較小的不堅定可能會對凈化功率構(gòu)成較大影響。
3.3 電解分出法
電解法通過電極電解水的方法發(fā)作氫氣和氧氣來取得
微納米氣泡。微觀電極由于氣泡的附著效應(yīng)，電解發(fā)作的氣泡標(biāo)準(zhǔn)都比較大。Osamu Sakai等人通過運(yùn)用200μm的金屬纖維編制成的金屬網(wǎng)作為電極在水中電解得到許多均勻直徑為777nm的微氣泡，GX Xie等人運(yùn)用高度拋光金屬球表面的納米級微凸起作為電極，在水和甘油混合液中電解，得到許多均勻標(biāo)準(zhǔn)為6μm的微氣泡[7]。可是電解法發(fā)作微氣泡存在耗能高，氣泡發(fā)作量小的問題，不利于該技術(shù)在實(shí)踐工業(yè)生產(chǎn)中推行運(yùn)用。
微納米氣泡具有氣泡標(biāo)準(zhǔn)小、比表面積大、吸附功率高、在水中上升速度慢等特征。在水中通入
微納米氣泡，可有用分別水中的固體雜質(zhì)、快速前進(jìn)水體氧濃度、殺滅水中有害病菌、下降固液界面摩擦系數(shù)，然后在氣浮清水技術(shù)、水體增氧、臭氧水消毒和微納氣泡減阻等領(lǐng)域中運(yùn)用比微觀氣泡有更高的功率，運(yùn)用前景也更為廣闊。而在生物制藥、精密化學(xué)反應(yīng)、氣泡邏輯電路等前沿運(yùn)用領(lǐng)域，需求對單個氣泡進(jìn)行高精度操作控制，完結(jié)微氣泡的吸附水平、溶解速度等參數(shù)定量化[7]。
4.1 在氣浮清水中的運(yùn)用
氣浮法作為一種高效的固液分別技術(shù)，最先在選礦中運(yùn)用，自從二十世紀(jì)七十年代以來，該技術(shù)在水處理領(lǐng)域得到敏捷展開，現(xiàn)在已較廣泛地運(yùn)用于水體的凈化處理。傳統(tǒng)的氣浮方法通過電解、曝氣和溶氣等方法在水中發(fā)作許多肉眼可見的微觀氣泡。由于氣泡本身帶電荷，通過氣泡吸附水體中的懸浮物，在浮力作用下把懸浮物帶到水面，即可完結(jié)固體懸浮物與水體分別。
4.2 在生物制藥中的運(yùn)用
以微氣泡作為載體在藥物、基因運(yùn)載方面展開敏捷。研討者發(fā)現(xiàn)微氣泡可作為一種高效的載體，運(yùn)載基因或藥物到靶組織，并在超聲波作用下分裂，將所載基因或藥物開釋到靶組織內(nèi)，然后前進(jìn)基因或藥物的運(yùn)用功率的一同削減對其他健康組織的危害。微氣泡首要通過將藥物吸附包裹在其表面方法運(yùn)載藥物，不同標(biāo)準(zhǔn)的微氣泡包裹的藥量也不同，通過控制微氣泡的標(biāo)準(zhǔn)就可定量控制運(yùn)送藥物的多少。楊春江等人通過運(yùn)用粒徑散布在2μm到6μm范圍內(nèi)的可控紫杉醇載藥脂質(zhì)微氣泡，運(yùn)送藥物到腫瘤組織鄰近，并運(yùn)用超聲波使微泡分裂將其帶著藥物開釋，取得了出色的實(shí)驗(yàn)作用，該技術(shù)有望完結(jié)在實(shí)時監(jiān)控下的體內(nèi)定點(diǎn)靶向給藥。
4.3 在精密化學(xué)反應(yīng)中的運(yùn)用
微氣泡在精密化學(xué)反應(yīng)中首要首要通過微氣泡包裹或隔絕反應(yīng)材料，繼而進(jìn)入微管道或微容腔內(nèi)使被氣泡隔絕的反應(yīng)物相接觸，在催化劑或超聲波作用下發(fā)作化學(xué)反應(yīng)，通過控制氣泡的大小則能高精度的控制參與反應(yīng)的材料多少，然后精密的控制化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程。Cravotto等人通過運(yùn)用20kHz，8.7W/cm2超聲波控制微氣泡潰滅的方法完結(jié)了一些常溫常壓不能進(jìn)行的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)高精度定量控制。Zheng B等人通過運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)可控的微氣泡隔絕蛋白質(zhì)和凝結(jié)劑，然后在100μm的微流道內(nèi)混合，完結(jié)了對蛋白質(zhì)結(jié)晶反應(yīng)的高精度定量控制。
