Bong bóng nano và kích thước

Kích thước bong bóng

Bong bóng siêu mịn, bong bóng nano, oxy hòa tan, vi bong bóng, bong bóng milli, thế giới bong bóng đôi khi có thể gây nhầm lẫn. bong bóng là những khoang chứa đầy khí trong nước, chúng vẫn lơ lửng trong nước, oxy hòa tan là các phân tử oxy không liên kết trong nước. Oxy không liên kết hoạt động khác nhau, và điều quan trọng là phải hiểu sự khác biệt giữa khí hòa tan và khoang khí.

Ví dụ bong bóng milli, vi bong bóng và bong bóng nano
bong bóng milli là bong bóng có đường kính nhỏ hơn một milimet, nhưng lớn hơn một micromet. bong bóng siêu nhỏ là những bong bóng nhỏ có đường kính từ 10 đến 50 μm rồi giảm kích thước dần và cuối cùng biến mất dưới nước. bong bóng nano hoặc bong bóng siêu mịn chính thức là bong bóng khí thu nhỏ trong chất lỏng có đường kính nhỏ hơn 200 nm và có một số tính chất vật lý độc đáo khác với bong bóng mili thông thường. Chúng vẫn ổn định trong nước trong một thời gian dài vì bề mặt tích điện âm của chúng có thể được tính bằng điện thế zeta, trong khi bong bóng mili tăng kích thước, nổi nhanh và vỡ ở mặt nước.

Các bong bóng nhỏ hơn có khả năng phản ứng tốt hơn bằng cách mở rộng bề mặt

Trong cùng một thể tích nước, diện tích tiếp xúc giữa các bong bóng trong nước chứa đầy bong bóng nhỏ lớn hơn nhiều so với nước chứa đầy bong bóng kích thước lớn hơn. Sự gia tăng diện tích tiếp xúc giúp sự tăng cường tức là tăng hoạt động của vi khuẩn hiếu khí trong chất lỏng bằng cách sử dụng khí oxy hoặc các hoạt động kỵ khí bằng cách tạo ra bong bóng nitơ, hơn nữa hiệu quả của các phản ứng hóa học được tăng lên giữa các thành phần khí và lỏng được cung cấp. Trong các ứng dụng thực tế, CO2 có sẵn dễ lợi hơn cho tảo và O2 dễ dàng hơn cho rễ cây, hoặc vi khuẩn hiếu khí trong xử lý đất.

Trong hình, khi chúng ta nhìn vào điều đó về mặt toán học: Khi được tạo ra, các bong bóng nhỏ có thể được tạo ra ở nồng độ cao hơn các bong bóng lớn. Diện tích bề mặt của một thể tích bong bóng tỷ lệ nghịch với đường kính bong bóng; do đó, một mL bong bóng đường kính 100 nm (bong bóng 2×10,15) có bề mặt gấp 1000 lần (240 m2) so với một mL bong bóng 0,1 mm (2×10,6 bong bóng, 0,24 m2).

3 thành phần bong bóng

Bong bóng có 3 thành phần, pha khí, vật liệu vỏ và pha nước hoặc chat lỏng. Pha khí là khí bên trong bong bóng, là một loại khí đơn hoặc hỗn hợp khí. Vật liệu vỏ, nước hoặc chất lỏng bao quanh pha khí. Sự hình thành bong bóng và tính chất cơ học của bong bóng phụ thuộc vào tính chất của vật liệu vỏ. Thành phần cuối cùng là các pha nước, là dung dịch lỏng hoặc kết hợp bao quanh vật liệu vỏ.

Hơn nữa, bong bóng mịn có bề mặt tích điện có thể tạo ra các gốc tự do bởi sử vỡ của bong bóng. Ngoài ra, một số nhà nghiên cứu báo cáo rằng các bong bóng vi mô không khí là giả đàn hồi và hình cầu trong dung dịch nước. Về tính chất động lực học chất lỏng, bong bóng có vận tốc nổi lên thấp trong pha lỏng và lực cản ma sát thấp.

Bong bóng trong nước tinh khiết được tích điện âm. Điện thế zeta đo được trong nước có bong bóng mịn oxy là từ -45 mV đến -34 mV trong khi bong bóng mịn thấp hơn một chút, từ -20 mV đến -17 mV. Diện tích bề mặt riêng lớn và bề mặt tích điện cho phép các bong bóng nhỏ hấp thụ hiệu quả các phân tử tích điện khác dấu và / hoặc các hạt nhỏ.

Đường kính của bong bóng so với áp suất bên trong bong bóng trong nước

Đường kính của các bong bóng trong nước được phản ánh trong độ nổi và tốc độ nổi lên. Tốc độ nổi lên phụ thuộc vào tính chất dung dịch và số Reynolds tương ứng với khoảng 1 ở đường kính khoảng 100 μm. Ngoài ra, trong trường hợp của Re < 1, Định luật Stokes thích nghi tốt vì bong bóng hoạt động như những quả bóng do điều kiện thông lượng trên bề mặt của bong bóng hình cầu. Dựa trên định luật Stokes trong bảng được đưa ra 3 ví dụ về kích thước bong bóng khác nhau và tốc độ tăng của bong bóng trong nước. Vì bong bóng siêu mịn quá nhỏ và di chuyển qua chất lỏng một cách ngẫu nhiên, định luật Stokes không áp dụng cho chúng.