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2008年4月18日 作者:xwz2367609 [返回]
超细微气泡技术在农业上的运用(认识超微气泡技术)

所谓超细微泡技术就是把空气或者纯氧以极细微的气泡方式溶入水中,以实现水体的超饱和氧状态,达到了常规难以企及的效果,发挥了它的超常规作用。平常的增进溶氧方法大多采用充氧泵地曝气增氧,而且大多依靠增氧砂头来实现气泡式的增氧,这种气泡颗粒大,与水体的接触表面积也小,再加上大气泡在水中因快速的上升而使逗留时间过短,难以实现超溶氧或少有氧气溶入水中,达不到理想的溶氧效果。特别是在温度高,大气压偏小的气候条件下,其增氧的效果就更差。这是影响使用效果的关键原因所在,如水耕、废水处理、工厂化养殖等场合都与增氧有关,而且其运用效果大多与溶氧量的多少呈正相关,所以改进溶入方法,让更多的氧溶入水体是让增氧发挥最大效率的重要技术所在。

在水培植物生产过程中,水中溶氧量是影响生长发育速度的重要因子,溶氧充足生长就快,溶氧度低不仅生长慢,而且低至植物所需溶氧的临界值以下,还会出现缺氧烂根,所以在生产上以提高水中溶氧作为水培的主体技术,不管是循环方式栽培模式如何多样化,但最终都是为围绕溶氧的提高作为其模式的可行性保障,凡是能让水中溶氧提高的技术措施,都是增进植物生长与促进发育的增产措施。另外,在工厂化渔业的养殖上,特别是未来渔业的陆基养殖技术,大多是往高密度的集约化方向发展,在这种环境下,水体中高度溶氧的控制对鱼的健康及生长来说是至关重要的一环,采用超细微泡技术以代替传统的增氧方式,将是一项革命性的创新,可以大大提高鱼的活性与产量,是养殖业走向工厂化的有力保障。湖泊水体的富营养化治理,如果结合超细微泡技术,可以让水体有机污染的氧化分解速度加快,水质净化的效果可以起到事半功倍的效果,这是其它净化技术所不能比的,它在根本上改变了水体环境,让微生物的治理效率发挥到最佳状态,所以在未来的污水处理中,超细微泡技术必将是不可或缺的配套新技术。以下就以超细微泡技术相关知识及应用进行介绍,让这种没有任何化学参予的纯物理技术在生产中产业发展上得以广泛运用。

一、什么叫超细微泡

超细微泡从字面来说就是能产生超乎常规尺度大小的气泡,根据其尺寸大小又分为毫米气泡、微米气泡(也叫微泡沫)、纳米气泡(纳米泡沫),在生产上微泡沫与纳米泡沫具有更广的运用范围与更稳定的使用效果,所以以下将会以微纳米沫泡为重点进行研究性与运用性的介绍。

1、认识超细微泡

为了让大家对超细微泡技术有个初步的认识,先介绍超细微泡沫的分类与概念

1)毫泡沫

就是以毫米为单位进行尺寸计量的气泡,它的研究较早,始于上世纪50年代,主要用于下水道水与工业污水及养殖的增氧,它的气泡特性与微纳米气泡有着本质性的区别,毫泡沫在水中上升快,而且最终于水面破裂,而低于65um的微纳米泡沫,在水中缓慢上升,而且上升过程中不断地缩小气泡,最终以消失溶解的方式结束。这就是微纳米泡沫物理化学特性上区别所致的效果,以下将会详细介绍。

2)微泡沫
所谓微泡沫是指直径50µm以下的微小气泡(如下图)。因水的表面张力较高,通常的方法难以生成100µm以下的气泡,采用现代的气液二相流体力学技术,用特殊的方法进行气液混合则可产生微泡沫。它与通常的气泡截然不同,微泡沫在水中会不断的缩小,直至消失(完全溶解),目前已研究成功各种各样产生微泡沫的技术,并在生产上开始运用。

3)微纳米泡沫

气泡直径在数百nm10μm之间的泡沫,特别是30μm 以下微小的气泡

微纳米泡沫与常规泡沫的比较

4)纳米泡沫
是直径在数百纳米之间的超微小气泡。通常产生方法是由微泡沫在缩小过程中所生成,不过,它存在的寿命一般很短。微小气泡因受表面张力的作用被自我加压,会急速完全溶解于水中而消失。然而,如果对于添加界面活性剂的水,则会在其表面形成壳,使其表面带电荷而具有静电推斥力,即使是纳米水平的气泡也能达到某种程度的长时间蓄存,使纳米泡沫的稳定化存在成为可能。特别是具有带电效果且稳定化的纳米泡沫,仍保持着作为气泡的特性,对生物的细胞水平可产生直接的影响,在工学及生物学上有更大的应用性成为可能。在实际生产运用中,微纳米气泡水的气泡状态往往是微泡沫与纳米泡沫共存的状态存在,所以生产与研究上通常以微纳米泡沫的合成状态研究为主,下图是微纳米泡沫共存的情况,大泡沫为微泡沫,小泡沫为纳米泡沫。

进行这样定义的理由,是根据不同尺寸的物理化学性质来标定的。在微泡沫尺寸以下的气泡所表现的尺寸效应是普通气泡所不具备的,另外,与微泡沫尺寸相近的物质,如细胞和胶体粒子,比较大的蛋白质等,跟这些物质的关系与相互作用也开始受人关注。微泡沫的分类除了尺寸区分外,还与液体及吸入的气体种类不同进行分类。作为作用对象的液体,有淡水,海水,自来水和含药品的各种人工水等,发生气泡的气体,除了空气以外还有纯氧,二氧化碳等特殊的气体。所以又有自来水水空气微泡沫、水库蓄水的纯氧微泡沫、酒精水的二氧化碳微泡沫、自来水的臭氧微泡沫等之称。

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