超氧微纳米气泡在废气治理上的应用

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1、超氧微纳米气泡在废气治理上的应用134393081132021/9/19主讲人：王保生中国纺织工程学会环保专业委员会副主任认识微纳米气泡螺旋桨叶片在高速旋转时叶片边缘产生的微纳米气泡被微纳米气泡腐蚀的螺旋桨叶片首先用个生活中的实例做个说明,让大家认识一下微纳米气泡!1、微纳米气泡技术的发展历史早在19世纪，研究者们就已经利用流体力学和物理学开始了对于毫米级气泡在液体中生成、上升过程的研究。上世纪50年代，在化工领域开始了对气泡和液滴的研究。两相流（气液、液液）特别是气液分散相的基础现象的研究成果，极大地促进了化工机械的大规模应用。气泡的微

2、细化是化学工业中促进物质移动，增进化学反应速度的关键技术，但当时尚未出现能够应用于化工领域的微纳米气泡发生技术和手段。微纳米气泡发生技术是20世纪90年代后期产生的，其制造方法包括旋回剪切、加压溶解、电化学、微孔加压、混合射流等方式，均可在一定条件下产生微纳米级的气泡。一微纳米气泡简介2、微纳米气泡的定义通常我们把气体在液体中的存在现象称作气泡。气泡的形成现象，在自然界中的许多过程中都能遇到，当气体在液体中受到剪切力的作用时就会形成大小、形状各不相同的气泡。目前，对气泡的分类与定义并不是十分严格，按照从大到小的顺序可分为厘米气泡（CMB）

3、、毫米气泡（MMB）、微米气泡（MB）、微纳米气泡（MNB）、纳米气泡（NB）。所谓的微纳米气泡，是指气泡发生时直径在10微米左右到数百纳米之间的气泡，这种气泡是介于微米气泡和纳米气泡之间，具有常规气泡所不具备的物理与化学特性。一微纳米气泡简介超声空化：液体中的微小气泡核在超声波作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡将迅速膨胀，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，这种膨胀、闭合、振荡等一系列动力学过程称超声波空化作用。存在于液体中的微气泡（空化核）在超声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，微气泡将急剧崩溃闭合

4、。水力空化：当液体压强小于饱和蒸汽压时，液体中的气泡就会不断膨胀，体积变大。而随着流体运动，气泡到达高压强、低流速区域之后，气泡就会塌缩、爆裂。声致发光：巨大超声波能量产生微气泡时，微气泡内部的温度可以超过10万摄氏度，过程中会发出瞬间闪光的现象，称为声致发光。。3.13.23.33、微纳米气泡的产生一微纳米气泡简介一微纳米气泡简介根据杨-拉普拉斯方程：ΔP=2σ/rΔP代表压力上升的数值，σ代表表面张力，r代表气泡半径。直径在0.1mm以上的气泡所受压力很小可以忽略，而直径10μm的微小气泡会受到0.3个大气压的压力，而直径1μm的气泡

5、会受高达3个大气压的压力。微纳米气泡约在0.1μs的时间里急剧崩溃，将释放出巨大的能量，并产生速度约为110m/s、有强大冲击力的微射流，使碰撞密度高达1.5kg/cm2。现象气泡在急剧崩溃的瞬间产生局部高温高压（5000K，1800atm），冷却速度可达109K/s——称之为：空化效应。4.微纳米气泡的空化效应一微纳米气泡简介5.微纳米气泡及空化的研究专著6.1比表面积大6.2上升速度慢6.3自身增压溶解6.4表面带电6.5.产生大量自由基6.6传质效率高6.7气体溶解率高一微纳米气泡简介6、微纳米气泡的特性一微纳米气泡简介气泡的体积和

6、表面积的关系可以通过公式表示。气泡的体积公式为V=4π/3r3，气泡的表面积公式为A=4πr2，两公式合并可得A=3V/r，即V总=n•A=3V总/r。也就是说，在总体积不变（V不变）的情况下，气泡总的表面积与单个气泡的直径成反比。根据公式，10微米的气泡与1毫米的气泡相比较，在一定体积下前者的比表面积理论上是后者的100倍。空气和水的接触面积就增加了100倍，各种反应速度也增加了100倍。6.1比表面积大一微纳米气泡简介根据斯托克斯定律，气泡在水中的上升速度与气泡直径的平方成正比。气泡直径越小则气泡的上升速度越慢。从气泡上升速度与气泡直

7、径的关系图可知，气泡直径1mm的气泡在水中上升的速度为6m/min，而直径10μm的气泡在水中的上升速度为3mm/min，后者是前者的1/2000。如果考虑到比表面积的增加，微纳米气泡的溶解能力比一般空气增加20万倍。6.2上升速度慢一微纳米气泡简介水中的气泡四周存有气液界面，而气液界面的存在使得气泡会受到水的表面张力作用。对于具有球形界面的气泡，表面张力能压缩气泡内的气体，从而使更多的气泡内的气体溶解到水中。微纳米气泡在水中的溶解是一个气泡逐渐缩小的过程，压力的上升会增加气体的溶解速度，伴随着比表面积的增加，气泡缩小的速度会变的越来越快

8、，从而最终溶解到水中，理论上气泡即将消失时的所受压力为无限大。6.3自身增压溶解一微纳米气泡简介纯水溶液是由水分子以及少量电离生成的H+和OH-组成，气泡在水中形成的气液界面具有容易接受H+和