微氣泡水機(jī)理概述及其健康應(yīng)用

石 林，夏少華

寧波市北侖海伯精密機(jī)械制造有限公司，浙江寧波 315800

1 微氣泡水

水與空氣在我們生存的環(huán)境里是最常見(jiàn)的液體與氣體，但是他們的一些特殊應(yīng)用還沒(méi)有完全被人們了解到。微氣泡水指的是水中的氣泡以微米級(jí)和納米級(jí)的單位混合存在，氣泡在氣泡以大于50 微米直徑存在時(shí)是我們平?？梢杂萌庋塾^察到的，當(dāng)水中這種氣泡大量存在的情況下，由于光的折射作用我們可以觀察到的水溶液呈乳白色，俗稱牛奶水。而水中的氣泡到納米水平后，人們一直認(rèn)為納米氣泡是不存在的，根據(jù)經(jīng)典熱力學(xué)，理論上室溫下水中納米氣泡是不能穩(wěn)定存在的.但是在20世紀(jì)末就已經(jīng)有人在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中總結(jié)出來(lái)固態(tài)物質(zhì)與液態(tài)物質(zhì)臨界面上存在的納米級(jí)別的微小氣泡， 科學(xué)家在研究表面疏水的長(zhǎng)程作用機(jī)制過(guò)程時(shí)提出納米氣泡的存在. 但微納米氣泡在以前的科學(xué)儀器水平下很難直接觀測(cè)，所以只有通過(guò)間接實(shí)驗(yàn)證明.直到之前一段時(shí)間人們利用原子力顯微鏡(AFM)對(duì)納米氣泡進(jìn)行了直接的觀察，21 世紀(jì)初科學(xué)家發(fā)布了納米微氣泡的原子力顯微鏡圖像，納米氣泡的存在才得到了直接的證明。微納米氣泡的研究已成為氣體與液體研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)并具有深遠(yuǎn)意義。

2 微氣泡水生成原理

目前經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)表明利用疏水介質(zhì)來(lái)制造微氣泡是比較簡(jiǎn)單的方法，一般方法常用的有四種：1）浸泡法；2）外部氣體混合；3）替換法；4）化學(xué)法。

浸泡法：首先對(duì)液體加熱使液體中的氣體達(dá)到飽和， 此時(shí)放入疏水的物質(zhì)就會(huì)在其的表面形成微氣泡。

外部氣體混合法：直接將氣體與溶液混合，形成氣體飽和狀態(tài)的水溶液。然后將該液體通過(guò)輸水物質(zhì)表面，這樣就會(huì)產(chǎn)生微氣泡。

替換法： 利用乙醇被水替換過(guò)程中產(chǎn)生有大量的氣體析出，從而形成納米氣泡。

化學(xué)法：化學(xué)法就是直接利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體，從而形成納米級(jí)氣泡。

基于以上幾種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)微納米氣泡水溶液的制備目前基本都有相關(guān)的產(chǎn)品出現(xiàn)，但是大多數(shù)都應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域.民用微氣泡設(shè)備主要以日本與臺(tái)灣技術(shù)為主，但是價(jià)格昂貴距離家庭普及還有較長(zhǎng)的時(shí)間.目前寧波海伯科峻技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的悅泊牌微氣泡發(fā)生器是一種面向家庭為主的小型化的微氣泡發(fā)生裝置。

3 微氣泡水特性

3.1 更具能量的活性水

微氣泡水是一種集聚能量的水其能量主要來(lái)源于以下兩個(gè)方面， 爆炸能和結(jié)合能，這兩種能量產(chǎn)生的功效使得氣泡水區(qū)別于普通的水.

爆炸能:活性氧微納米氣泡進(jìn)入水中后產(chǎn)生三種變化，第一種為氣泡破裂，活性氧以分子態(tài)溶解于水中成為溶解氧；第二種為氣泡融合成為大分子氣泡，隨著氣泡不斷融合壯大，氣泡將上升出水面；第三種為氣泡保持原態(tài)在水中橫向、向下、向上運(yùn)動(dòng)，4～5 小時(shí)后才能上升到水面。我們所說(shuō)的氣泡破裂爆炸能是指第一種情況，活性氧微納米氣泡進(jìn)入水中后，因氣泡內(nèi)部壓力比較高導(dǎo)致氣泡壁具有比較高的張力，發(fā)生碰撞或其他條件導(dǎo)致氣泡破裂，氣泡壁的張力作用將釋放巨大的爆炸能量，這種爆炸能量可以促使活性氧分子溶解于水，同時(shí)可以破壞污染物與水的共價(jià)鍵連接，也可以破壞污染物內(nèi)部的化學(xué)鍵連接，活性氧同時(shí)發(fā)揮作用。

結(jié)合能：活性氧微納米氣泡進(jìn)入水中后發(fā)生第二種變化即氣泡融合成為大氣泡時(shí)，由于氣泡融合導(dǎo)致氣泡壁表面張力下降，融合的氣泡將釋放較大的氣泡結(jié)合能，這種結(jié)合能可以導(dǎo)致氣泡周邊的污染物與水之間的共價(jià)鍵結(jié)合破裂，使氣泡中的活性氧對(duì)污染物產(chǎn)生氧化降解作用和活性氧分子在水中的溶解作用。

以上二種能量在活性氧微納米氣泡中共存，二種能量結(jié)合后使活性氧氣泡擁有超高的粒子能量?；钚匝跷⒓{米氣泡的運(yùn)動(dòng)是由氣泡自身能量引發(fā)的。在以上變化過(guò)程都屬于能量釋放過(guò)程，該過(guò)程會(huì)使表層水面產(chǎn)生一定量的水壓從而使微氣泡氣泡水有著比普通水無(wú)法具備的水壓力，該壓力可以使水分滲透到一些普通水無(wú)法滲透到的細(xì)小空間.

3.2 高增氧功能的水

50 微米以下的微小氣泡，體積小，水中滯留時(shí)間長(zhǎng)， 且不斷縮小，最后在水中破裂而消失，氣泡完全溶解于水液。其主要原因在于，50 微米以下的氣泡，雖然有上升傾向， 但速度緩慢，水液中滯留時(shí)間長(zhǎng)。例如直徑 10μm 的氣泡上升 3mm 需要 1 分鐘。更重要的是由于水氣之間的表面張力大于氣泡內(nèi)壓，氣泡出現(xiàn)自我收縮傾向。根 據(jù)楊-拉普拉斯法則，氣泡表面張力與氣泡直徑大小成反比，與氣泡內(nèi)壓成正比。表面張力增大，氣泡不斷收縮，同時(shí)內(nèi)壓也隨之增大。即所謂出現(xiàn)自己加壓現(xiàn)象。一旦收縮的氣泡內(nèi)壓與表面張力失去平衡，氣泡破裂，氣體即完全溶解于水液中。微納米氣泡對(duì)水的增氧作用非常的大，僅在短時(shí)間內(nèi)就可以使水中的溶解氧提高。這是因?yàn)槲馀菘梢允箚挝惑w積內(nèi)氣泡表面積增加，氣泡表面積的增加和氣泡內(nèi)部能量增加可以加強(qiáng)氣泡表面氧化反應(yīng)， 能夠提高氧的溶解率。

4 微氣泡水實(shí)際應(yīng)用

4.1 清潔皮膚健康沐浴

如果在自來(lái)水中含有大量的微納米氣泡，這些氣泡會(huì)降低水的透明度，由于氣泡對(duì)光的散射與折射使得充滿微氣泡的水看起來(lái)像牛奶一樣，所以用微納米氣泡水沐浴又可以稱為牛奶浴。水中的氣微泡上升或者下降都會(huì)產(chǎn)生破碎，氣泡破碎過(guò)程會(huì)產(chǎn)生的低音頻率，類似于超聲波清洗一樣具備比較好的清潔效果。同時(shí)這種低音頻率還具有使人有鎮(zhèn)靜和愉快的感覺(jué)。如果利用氧氣在水中制造微氧氣泡，利用高氧水做沐浴SPA，不僅可以滋養(yǎng)皮膚、延緩老化，還可以氧療的效果。

4.2 緩解皮膚病癥狀

皮膚病的成因很多大部分是由真菌造成，通過(guò)微氣泡水的洗滌雖然不能達(dá)到治愈的效果，但是由于微氣泡水的清潔與高增氧功能在一定程度上可以緩解皮膚病的一些癥狀。比如皮膚瘙癢、腳氣等都是有明顯的效果。而且對(duì)于一些較輕的表層皮膚病狀確實(shí)還存在著一些治療效果。

4.3 高效去除厭氧菌緩解口腔疾病

氧氣可抑制和殺滅導(dǎo)致“口氣”難聞，牙齒腐爛和牙齦疾病的厭氧菌，使用微氣泡水，對(duì)有口腔疾病的患者是一大福音。

4.4 蔬菜、水果出色的清洗效果

微氣泡水清洗蔬菜主要是利用微氣泡水蘊(yùn)藏著的豐富的動(dòng)能及氣泡爆炸的波浪使水進(jìn)入到蔬菜水果表面的凹凸縫隙，以及莖桿的夾縫處從而達(dá)到清除污垢及取出農(nóng)藥殘留的效果。

4.5 富氧水的神奇功效

經(jīng)過(guò)微氣泡處理過(guò)的普通水可以稱之為“富氧水” 富氧水中的溶解氧最高可達(dá)到70mg/L，是普通水的10 倍。氧氣是生命活動(dòng)中不能缺少的重要物質(zhì)，許多疾病與缺氧有關(guān)。初步研究發(fā)現(xiàn)，喝富氧水能夠?qū)π难芟到y(tǒng)產(chǎn)生有益的幫助；許多人喝了“富氧水”后會(huì)覺(jué)得精神煥發(fā)；有人喝了后頭痛也會(huì)消失；運(yùn)動(dòng)員喝了以后可以提高運(yùn)動(dòng)能力。如果使用富含微量元素的礦泉水生產(chǎn)“富氧水”還可達(dá)到防病健身的多種目的。