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Micro Bubble Generator

超細微氣泡技術在農業上的運用(認識超微細氣泡技術)

所謂超細微氣泡技術就是把空氣或者純氧以極細微的氣泡方式溶入水中,以實現水體的超飽和氧狀態,達到了常規難以達成的效果,發揮了它的超常規作用。

平常的增進溶氧方法大多採用充氧泵地曝氣增氧,而且大多依靠增氧砂頭來實現氣泡式的增氧,這種氣泡顆粒大,與水體的接觸表面積也小,再加上大氣泡在水中因快速的上升而使逗留時間過短,難以實現超溶氧或少有氧氣溶入水中,達不到理想的溶氧效果。

特別是在溫度高,大氣壓偏小的氣候條件下,其增氧的效果就更差。這是影響使用效果的關鍵原因所在,如水耕、廢水處理、工廠化養殖等場合都與增氧有關,而且其運用效果大多與溶氧量的多少呈正相關,所以改進溶入方法,讓更多的氧溶入水體是讓增氧發揮最大效率的重要技術所在。

在水培植物生產過程中,水中溶氧量是影響生長發育速度的重要因數,溶氧充足生長就快,溶氧度低不僅生長慢,而且低至植物所需溶氧的臨界值以下,還會出現缺氧爛根,所以在生產上以提高水中溶氧作為水培的主體技術,不管是迴圈方式栽培模式如何多樣化,但最終都是為圍繞溶氧的提高作為其模式的可行性保障,凡是能讓水中溶氧提高的技術措施,都是增進植物生長與促進發育的增產措施。

另外,在工廠化漁業的養殖上,特別是未來漁業的陸基養殖技術,大多是往高密度的集約化方向發展,在這種環境下,水體中高度溶氧的控制對魚的健康及生長來說是至關重要的一環,採用超細微氣泡技術以代替傳統的增氧方式,將是一項革命性的創新,可以大大提高魚的活性與產量,是養殖業走向工廠化的有力保障。

湖泊水體的富營養化治理,如果結合超細微氣泡技術,可以讓水體有機污染的氧化分解速度加快,水質淨化的效果可以起到事半功倍的效果,這是其它淨化技術所不能比的,它在根本上改變了水體環境,讓微生物的治理效率發揮到最佳狀態,所以在未來的汙水處理中,超細微氣泡技術必將是不可或缺的配套新技術。以下就以超細微氣泡技術相關知識及應用進行介紹,讓這種沒有任何化學參與的純物理技術在生產中產業發展上得以廣泛運用。

一、什麼叫超細微氣泡

超細微氣泡從字面來說就是能產生超乎常規尺度大小的氣泡,根據其尺寸大小又分為毫米氣泡、微米氣泡(也叫微泡沫)、奈米氣泡(奈米泡沫),在生產上微泡沫與奈米泡沫具有更廣的運用範圍與更穩定的使用效果,所以以下將會以微奈米沫泡為重點進行研究性與運用性的介紹。

1、認識超細微泡

為了讓大家對超細微泡技術有個初步的認識,先介紹超細微泡沫的分類與概念

(1)毫泡沫

就是以毫米為單位進行尺寸計量的氣泡,它的研究較早,始於上世紀50年代,主要用於下水道水與工業污水及養殖的增氧,它的氣泡特性與微奈米氣泡有著本質性的區別,毫泡沫在水中上升快,而且最終於水面破裂,而低於65um的微奈米泡沫,在水中緩慢上升,而且上升過程中不斷地縮小氣泡,最終以消失溶解的方式結束。這就是微奈米泡沫物理化學特性上區別所致的效果,以下將會詳細介紹。

(2)微泡沫

所謂微泡沫是指直徑50µm以下的微小氣泡(如下圖)。因水的表面張力較高,通常的方法難以生成100µm以下的氣泡,採用現代的氣液二相流體力學技術,用特殊的方法進行氣液混合則可產生微泡沫。它與通常的氣泡截然不同,微泡沫在水中會不斷的縮小,直至消失(完全溶解),目前已研究成功各種各樣產生微泡沫的技術,並在生產上開始運用。

(3)微奈米泡沫

氣泡直徑在數百nm~10μm之間的泡沫,特別是30μm 以下微小的氣泡

微奈米泡沫與常規泡沫的比較

(4)奈米泡沫

是直徑在數百奈米之間的超微小氣泡。通常產生方法是由微泡沫在縮小過程中所生成。不過,它存在的壽命一般很短。微小氣泡因受表面張力的作用被自我加壓,會急速完全溶解于水中而消失。然而,如果對於添加介面活性劑的水,則會在其表面形成殼,使其表面帶電荷而具有靜電推斥力,即使是奈米水準的氣泡也能達到某種程度的長時間蓄存,使奈米泡沫的穩定化存在成為可能。特別是具有帶電效果且穩定化的奈米泡沫,仍保持著作為氣泡的特性,對生物的細胞水準可產生直接的影響,在工學及生物學上有更大的應用性成為可能。在實際生產運用中,微奈米氣泡水的氣泡狀態往往是微泡沫與奈米泡沫共存的狀態存在,所以生產與研究上通常以微奈米泡沫的合成狀態研究為主,下圖是微奈米泡沫共存的情況,大泡沫為微泡沫,小泡沫為奈米泡沫。

進行這樣定義的理由,是根據不同尺寸的物理化學性質來標定的。在微泡沫尺寸以下的氣泡所表現的尺寸效應是普通氣泡所不具備的,另外,與微泡沫尺寸相近的物質,如細胞和膠體粒子,比較大的蛋白質等,跟這些物質的關係與相互作用也開始受人關注。微泡沫的分類除了尺寸區分外,還與液體及吸入的氣體種類不同進行分類。作為作用對象的液體,有淡水,海水,自來水和含藥品的各種人工水等,發生氣泡的氣體,除了空氣以外還有純氧,二氧化碳等特殊的氣體。所以又有自來水水空氣微泡沫、水庫蓄水的純氧微泡沫、酒精水的二氧化碳微泡沫、自來水的臭氧微泡沫等之稱。