Нанопузырьки

Крошечные пузыри решают большие проблемы. Нанопузырьки - это чрезвычайно маленькие пузырьки газа, которые обладают рядом уникальных физических свойств, которые сильно отличают их от обычных пузырьков. Эти свойства делают нанопузырьки превосходным методом аэрации для ряда применений по всему миру.

Что такое нанопузырьки?

Нанопузырьки имеют типичный средний диаметр около 80 нм (в приборах H2 Nano, h2 Nano mini - пузьрьки размером 10 --1000 нм). Пузырям такого размера не хватает плавучести, чтобы достичь поверхности, и вместо этого они следуют броуновскому движению.

нанопузырьки

Нейтральная плавучесть

Типичный средний диаметр нанопузырьков Moleaer составляет примерно 80 нм, что основано на обширных испытаниях в независимых лабораториях с использованием программного обеспечения Malvern NanoSight Nanoparticle Tracking Analysis. Пузырькам такого размера не хватает плавучести, чтобы достичь поверхности, и они вместо этого следуют броуновскому движению. В результате нанопузырьки будут оставаться взвешенными в воде в течение нескольких месяцев, пока не растворятся, беспорядочно перемещаясь по всему водному пространству и эффективно аэрируя всю толщу воды. Впоследствии растворенный кислород (DO), измеренный в самых глубоких частях резервуара или пруда, будет соответствовать DO, зарегистрированному у поверхности. Такое уникальное поведение позволяет нанопузырькам обеспечивать однородное распределение кислорода по всему водному пространству.

Поверхностный заряд

Все пузырьки обладают естественным поверхностным зарядом. Чем меньше размер пузыря, тем сильнее поверхностный заряд. Нанопузырьки обладают высоким дзета-потенциалом, который представляет собой электрокинетический потенциал в коллоидных дисперсиях. В ходе испытаний, проведенных с помощью дзета-сайзеров, было показано, что сильный отрицательный заряд нанопузырьков ограничивает их слияние, а это означает, что целостность пузырька сохраняется на любой глубине в течение продолжительных периодов времени. Кроме того, отрицательный заряд в сочетании с их высокой концентрацией повышает эффективность разделения в процессах флотации за счет увеличения вероятности столкновения. Это уникальное свойство позволяет операторам сточных вод, нефтегазовой и горнодобывающей промышленности поднимать на поверхность больше взвешенных веществ, чем при использовании традиционных методов.

Запас газа

Нейтральная плавучесть и отрицательный поверхностный заряд нанопузырьков позволяет им оставаться во взвешенном состоянии в течение нескольких месяцев. Это происходит даже после того, как раствор достигнет насыщения кислородом. В этом качестве нанопузырьки действуют как резерв газа в растворе. Поскольку кислород потребляется из воды биологией, химией или выделением газов, нанопузырьки быстро рассеивают больше кислорода в воде, поддерживая повышенный уровень растворенного кислорода до тех пор, пока нанопузырьки не истощатся. Этот дополнительный запас газа, оцениваемый до 20% выше точки насыщения, позволяет отраслям использовать газ более экономично, чем когда-либо прежде.

Площадь поверхности

Нанопузырьки имеют более чем 400-кратную площадь поверхности типичного микропузырька, измеренную при 40 микрометрах в диаметре. Большая площадь поверхности позволяет увеличить массообмен, обеспечивая эффективную доставку практически любого газа в воду.

Эффективность переноса кислорода

Ключевым требованием любой аэрации является эффективный перенос кислорода в водоем. Обычные системы аэрации переносят от 1% до 3% кислорода на фут воды из-за их размера и соответствующей высокой скорости подъема. Это делает обычную аэрацию крайне неэффективной. В результате на аэрацию, по оценкам, расходуется от 1 до 2% мировой энергии, почти вся она идет на очистку сточных вод. Технология Moleaer использует уникальные свойства нанопузырьков и обеспечивает лучшую в отрасли эффективность переноса кислорода (OTE) более 85% на фут воды. Долговечность нанопузырьков в воде вместе с их большой площадью поверхности на единицу объема делает их наиболее эффективным методом аэрации на рынке сегодня и позволяет операторам значительно снизить эксплуатационные расходы.

Окисление

Дзета-потенциал - это ключевой показатель стабильности коллоидных дисперсий. Чем выше дзета-потенциал, тем стабильнее поведение коллоидной частицы. Нанопузырьки обладают высоким дзета-потенциалом, что означает, что их взаимодействие с окружающими коллоидными частицами стабильно по сравнению с более крупными пузырьками. Более высокий дзета-потенциал также вызывает образование избыточных ионов и свободных радикалов. Свободные радикалы - это атомы с нечетным числом электронов, которые могут образовываться при взаимодействии кислорода с определенными молекулами. Свободные радикалы важны для таких процессов, как горение, химия атмосферы, полимеризация, плазмохимия, биохимия и другие химические реакции.

Размер пузыря

Нанопузырьки - это пузырьки наименьшего известного размера, они в 500 раз меньше микропузырьков или размером с вирус. В этом масштабе гораздо больше нанопузырьков может поместиться в том же объеме воды по сравнению с другими пузырьками. У них также есть несколько уникальных характеристик, напрямую связанных с их миниатюрными размерами, включая нейтральную плавучесть, сильный электрический заряд и высокую эффективность передачи. Более крупные пузырьки не обладают этими характеристиками, что делает их менее полезными для ряда применений по сравнению с нанопузырьками Moleaer.

RainAg, ведущий производитель жидких удобрений в США, и Moleaer, компания, занимающаяся технологией разработки нанопузырьков, объявили о сотрудничестве, запустив производство новых удобрений на основе нанопузырьков.

RainAg и Moleaer запускают новое удобрение с нанопузырьками.

Новые агрохимикаты, состоящие из нанопузырьков, были испытаны на таких культурах, как кукуруза, хлопок, пшеница, сахарный тростник, а также на фруктах и овощах.

Как показали проведенные эксперименты, агрохимикаты с нанопузырьками повышают урожайность кукурузы на 16 %, хлопка — на 12%, а земляники садовой — более чем на 110%. Кроме того, разработанные удобрения снижают нецелевой сток биогенных веществ и вымывание подземных вод.

Также применение в сельском хозяйстве нанопузырьков показало, что разработка улучшает качество воды для орошения. Это свидетельствует о 50-процентном сокращении потерь урожая от болезней и повышении устойчивости сельскохозяйственных культур к высоким температурам. Таким образом, комбинируя технологию нанопузырьков с удобрениями, фермеры могут снизить эксплуатационные расходы, сократить риски потери урожая и уменьшить воздействие на окружающую среду.