微納米氣泡發(fā)生裝置及其應(yīng)用的研究進(jìn)展

鄧 超，楊 麗，陳海軍，楊謀存，朱躍釗

（1. 南京工業(yè)大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210009；2. 南京工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇 南京 210009）

進(jìn)展與述評(píng)

微納米氣泡發(fā)生裝置及其應(yīng)用的研究進(jìn)展

鄧 超1，楊 麗1，陳海軍2，楊謀存2，朱躍釗2

（1. 南京工業(yè)大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210009；2. 南京工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇 南京 210009）

綜述了微納米氣泡發(fā)生裝置及其應(yīng)用的研究進(jìn)展。微納米氣泡具有與普通氣泡不同的特性，近年來日益受到關(guān)注。介紹了溶氣析出氣泡、引氣制造氣泡和電解析出氣泡等微納米氣泡發(fā)生原理，并闡述了相應(yīng)原理的微納米氣泡發(fā)生裝置的研發(fā)狀況；評(píng)述了微納米氣泡發(fā)生裝置在氣浮選礦、水體修復(fù)和凈化、船舶減阻、藥物傳遞、熱噴印噴墨等領(lǐng)域中的研究進(jìn)展，以期為微納米氣泡的理論研究和技術(shù)應(yīng)用提供指導(dǎo)。

微納米氣泡；溶氣析出氣泡；引氣制造氣泡；電解析出氣泡

通常把直徑在0.1～50 μm的微小氣泡稱為微納米氣泡，其具有與普通氣泡不同的特性，這一點(diǎn)已引起人們的注意。早在1970年，Bowonder等［1］就已經(jīng)研究了多孔盤制造氣泡的技術(shù)；1979年，Takahashi等［2］開展了對(duì)壓力溶氣析出氣泡技術(shù)的研究；1991年，Ketkar等［3］開展了對(duì)電解析出氣泡技術(shù)的研究，使得微納米氣泡的發(fā)生方法得到了豐富和發(fā)展，如剪切法、加壓溶解法、電解法等。

目前，微納米氣泡已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注和研究，由于微納米氣泡發(fā)生裝置在形成氣泡的濃度、尺寸均勻性以及裝置能耗等方面與傳統(tǒng)氣泡發(fā)生裝置相比都有較大的優(yōu)勢(shì)，因而在化工、環(huán)境和醫(yī)學(xué)等方面具有良好的應(yīng)用前景。

本文綜述了微納米氣泡發(fā)生裝置的研究進(jìn)展，介紹了微納米氣泡特性、氣泡發(fā)生原理、氣泡發(fā)生裝置及其應(yīng)用情況，并對(duì)未來微納米氣泡發(fā)生裝置的研究重點(diǎn)和發(fā)展方向進(jìn)行展望。

1 微納米氣泡的特性

微納米氣泡由于尺寸較小，能表現(xiàn)出有別于普通氣泡的特性，如存在時(shí)間長(zhǎng)、較高的界面ζ電位和傳質(zhì)效率高等特性。

1.1 存在時(shí)間長(zhǎng)

普通氣泡由于尺寸較大在水中受到的浮力遠(yuǎn)大于自身重力，因而會(huì)迅速上升到水面而破裂。而微納米氣泡由于自身體積很小，在水中所受浮力相應(yīng)也很小，從而表現(xiàn)出上升緩慢的特性［4］，如圖1所示。如直徑為1 mm的氣泡在水中上升的速度為6 m/min，而直徑為10 μm的氣泡在水中的上升速度僅為3 mm/min，后者是前者的1/2 000。

圖1 普通氣泡、微氣泡與納米氣泡的區(qū)別Fig.1 Difference between ordinary bubble，micro bubble and nano bubble.

1.2 較高的界面ζ 電位

微納米氣泡的界面ζ 電位表示由于氣泡表面吸附有電荷離子的雙電層而形成的電勢(shì)差［5］，它是影響氣泡表面吸附性能的重要因素［6］。雙電層結(jié)構(gòu)由帶負(fù)電的表面電荷離子層（如OH-）等和帶正電的反電荷離子層（如H3O+）等組成，如圖2所示。

圖2 微納米氣泡界面雙電層示意圖［7］Fig.2 Schematic diagram of the double electronic shell on micro-nano bubble surface［7］.

1.3 傳質(zhì)效率高

當(dāng)氣泡直徑較小時(shí)，微納米氣泡受到表面張力影響，使得氣泡內(nèi)部壓力遠(yuǎn)大于外界液體壓力，從而壓縮氣泡內(nèi)部氣體形成了自增壓效應(yīng)。當(dāng)氣泡內(nèi)部發(fā)生自增壓時(shí)，內(nèi)部壓力不斷增大，從而促進(jìn)了氣泡內(nèi)部氣體穿過氣液界面溶解到液相中［4］。因此，微納米氣泡的這種自增壓效應(yīng)，可有效提高氣液界面的傳質(zhì)效率。

由于微納米氣泡不但具有普通小氣泡的特性，還具有較高的界面ζ電位、傳質(zhì)效率高的特點(diǎn)，使其在與界面科學(xué)相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。目前微納米氣泡的理論研究已經(jīng)成熟，根據(jù)發(fā)生理論，研究人員已開發(fā)出許多具有代表性的微納米氣泡發(fā)生裝置，如加壓溶氣氣泡發(fā)生裝置、擴(kuò)散板氣泡發(fā)生裝置和電解氣泡發(fā)生裝置等。

2 微納米氣泡發(fā)生機(jī)制及其裝置

目前根據(jù)氣泡發(fā)生機(jī)制可將微納米氣泡發(fā)生技術(shù)主要分為溶氣析出、引氣制造以及電解析出等方式。

2.1 加壓溶氣析出氣泡

加壓溶氣析出氣泡原理是通過改變氣體壓力，使氣體在液體中溶解度發(fā)生變化，再通過突然的壓力恢復(fù)使溶解的氣體以微納米氣泡形式析出。

加壓溶氣式裝置是利用水泵提供有一定壓力的循環(huán)水流至壓力溶氣罐中，同時(shí)利用空氣壓縮機(jī)將空氣壓入溶氣罐中，在壓力溶氣罐內(nèi)形成高壓氣水混合狀態(tài)使氣體過飽和溶解，之后通過釋放器突然減壓使氣體以微納米氣泡的形式從水中析出［8］。加壓溶氣裝置主要由空氣壓縮機(jī)、循環(huán)水泵、壓力溶氣罐和釋放器組成，如圖3所示。壓力溶氣罐常見的罐內(nèi)結(jié)構(gòu)有空腔結(jié)構(gòu)、噴淋式填料結(jié)構(gòu)和射流式結(jié)構(gòu)3種［9］。

圖3 加壓溶氣微納米氣泡發(fā)生裝置示意圖Fig.3 Schematic diagram of a dissolving air micro-nano bubbler.

空腔溶氣罐為空心結(jié)構(gòu)，氣相和液相直接接觸，在壓力作用下實(shí)現(xiàn)溶氣；噴淋式填料溶氣罐的罐內(nèi)加裝了提高溶氣效率的填料層，氣相與液相分別從罐底與罐頂進(jìn)入溶氣罐內(nèi)，填料一般多為多孔板、階梯環(huán)等，相比無填料的溶氣罐，溶氣效率可提高30%左右［10］；射流式溶氣罐的罐內(nèi)加裝了射流器，通過射流管喉結(jié)處形成的負(fù)壓可進(jìn)一步強(qiáng)化氣、液間的相對(duì)壓差，促進(jìn)氣相向液相中溶解［11］。這3種壓力溶氣罐中，射流式析出氣泡裝置可省去空氣壓縮機(jī)設(shè)備，且溶氣罐中未溶解氣體可與回流水混合后作為射流器工作液體，溶氣效率相對(duì)較高，流程較為簡(jiǎn)單。目前，這類裝置主要應(yīng)用在氣浮技術(shù)中，對(duì)其研究集中在溶氣罐效率提高、簡(jiǎn)化操作、降低制造成本等方面。

2.2 引氣制造氣泡

引氣制造氣泡原理是利用各種剪切力作用，將氣體粉碎使之形成微納米氣泡進(jìn)入液相中。引氣制造氣泡法可分為3種：壓縮空氣通過擴(kuò)散板法、機(jī)械力高速剪切空氣法與引射流分散空氣法［1］。

壓縮空氣通過擴(kuò)散板法是將加壓空氣通過特制擴(kuò)散板上的微孔進(jìn)入液相中，氣體在微孔的切割作用下形成微納米氣泡。擴(kuò)散板常用冶金粉末、陶瓷或塑料材料，在高溫下燒結(jié)而成。Fujikawa等［12］通過旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板，提升微孔對(duì)氣泡的剪切效果，并調(diào)節(jié)擴(kuò)散板轉(zhuǎn)速和微孔進(jìn)氣量，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣泡尺寸和數(shù)量的控制。徐振華等［13］研制出金屬微孔管裝置，利用空氣壓縮機(jī)使有壓氣體從金屬管壁上的微孔流出形成微氣泡，由管外高速流過的剪切液流將氣泡帶走進(jìn)入液相中形成微納米氣泡。相比旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板裝置，金屬微孔管裝置更簡(jiǎn)單。Kukizaki等［14］研制出白砂多孔玻璃（SPG）膜，利用孔徑一致的盤狀SPG膜將有壓空氣微細(xì)化，并在液相中加入表面活性劑使氣泡發(fā)生進(jìn)一步離散。研究結(jié)果表明，利用SPG膜產(chǎn)生的氣泡直徑與氣體流速以及溶液界面處的表面張力有關(guān)［15］。擴(kuò)散板這類裝置相對(duì)簡(jiǎn)單，但微孔部件由于孔徑很小制造加工要求較高且容易堵塞。

機(jī)械力高速剪切裝置通常使用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，由葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切作用將液體中較大的氣泡分割成微納米氣泡［16］。美國(guó)、日本等國(guó)已研發(fā)出相應(yīng)的產(chǎn)品，其中，代表性的是美國(guó)HydroCal環(huán)保公司于1985年發(fā)明的引氣裝置，該裝置利用底部葉輪高速旋轉(zhuǎn)在水中形成一個(gè)真空區(qū)，液面上的空氣通過曝氣機(jī)被吸入水中，依靠曝氣機(jī)的葉片把空氣粉碎成氣泡，并螺旋式上升到水面［17］。雖然這類裝置產(chǎn)生的微氣泡數(shù)量較多，但氣泡尺寸的離散度較大且裝置能耗較高。

引射流分散空氣法是由空氣壓縮機(jī)注入或自吸入空氣后形成氣液混合高速射流，依靠氣液間亂流紊動(dòng)以產(chǎn)生微納米氣泡?？諝鈮嚎s機(jī)注入式是利用空氣壓縮機(jī)將空氣強(qiáng)制送入吸入室供氣。自吸式是利用高速射流在吸入室形成負(fù)壓將空氣吸入供氣［18］，空氣壓縮機(jī)注入式射流析出氣泡裝置與自吸式射流析出氣泡裝置相比能耗較高、運(yùn)行噪音較大。

自吸式射流析出氣泡裝置的構(gòu)造包括噴嘴、吸氣室、混合管、擴(kuò)散管4個(gè)部分，工作過程為：液體由噴嘴射入，在吸氣室形成負(fù)壓，氣體被吸入與液體一起進(jìn)入混合管；在混合管內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)的液滴與氣體相互碰撞，氣體被加速、分散；進(jìn)入擴(kuò)散管段后，流速減慢，壓力增大，氣體被壓縮成微氣泡，氣液兩相以泡沫流形式流出［19］。Sadatomi等［20-21］對(duì)自吸式射流器裝置進(jìn)行改進(jìn)，在管路中間設(shè)一個(gè)小球體，由于球體所在部位管徑迅速減小，使得球前、后的水流流速相差很大，以致在球后形成負(fù)壓區(qū)，將氣體從球后管壁上的微孔吸入，并在管中受高速水流剪切作用形成微納米氣泡（見圖4）。在此基礎(chǔ)上，Sadatomi等又提出了利用節(jié)流孔和多孔管代替球體和微孔的氣泡發(fā)生裝置，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了裝置的結(jié)構(gòu)和降低了加工難度。

圖4 Sadatonmi等發(fā)明的微納米氣泡發(fā)生器［20］Fig.4 Illustration of Sadatomi’s micro-nano bubble generator［20］.

以上3種微納米氣泡發(fā)生方式雖然機(jī)制相同，但各有優(yōu)缺點(diǎn)。如擴(kuò)散板微孔易堵塞，但能耗低；機(jī)械剪切產(chǎn)生氣泡的尺寸離散度大，但氣泡產(chǎn)量大；射流器產(chǎn)生氣泡的尺寸較小，但裝置流道設(shè)計(jì)、制造要求高等。因此，在應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇合理的裝置，必要時(shí)應(yīng)對(duì)裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。

2.3 電解析出氣泡

電解析出氣泡發(fā)生原理：水中通電，分別在正負(fù)極板產(chǎn)生微納米氣泡。這種發(fā)生方式產(chǎn)生的微氣泡直徑大多介于20～60 μm［22］，氣泡尺寸的可控性好，但存在氣泡量較少、電極消耗、能耗較高等缺點(diǎn)。在很多實(shí)際應(yīng)用中對(duì)電解裝置有嚴(yán)格要求，如在船舶減阻裝置需要產(chǎn)生大面積的微氣泡包裹船底表面，因此出現(xiàn)了采用矩形節(jié)點(diǎn)電極［23］、陣列式微電極［24］等的新型裝置，如圖5所示。矩形節(jié)點(diǎn)電極是采用芯片制造技術(shù)制造而成，通過在電極上添加絕緣涂層（僅留電極節(jié)點(diǎn)在液體中），通過向電極通電可得到直徑50 μm的氣泡，且電壓越高，獲得的氣泡尺寸越小。陣列式微電極是經(jīng)刻蝕得到的一系列尺寸一致的電極陣列，通過調(diào)整電極大小、形狀、電解電壓等，可控制產(chǎn)生的氣泡尺寸。Sakai等［25］用200 μm的金屬微纖維編制成的網(wǎng)狀電極在水中電解得到了平均直徑為777 nm的微小氣泡。Xie等［26］以高度拋光金屬球表面的納米級(jí)凸起為電極，在電解水和甘油混合液中，得到了平均尺寸為6 μm的微氣泡。通常電解析出氣泡裝置可高精度控制微納米氣泡的尺寸和數(shù)量，在高精度控制和傳遞領(lǐng)域中應(yīng)用前景很好，但裝置存在能耗高、電極消耗、加工難度大等問題。

圖5 陣列矩形節(jié)點(diǎn)電極微納米氣泡發(fā)生裝置的示意圖［23］Fig.5 Schematic diagram of an array of rectangular electrode micro-nano bubbler［23］.

除上述之外，微納米氣泡發(fā)生機(jī)制還有微管道［27］、高溫［28］、超聲波［29］、化學(xué)反應(yīng)等技術(shù)，以及新型多機(jī)制結(jié)合氣泡發(fā)生裝置氣浮泵。微管道技術(shù)是采用微型氣泵將氣體通過微管道注入液體中而形成微氣泡，調(diào)節(jié)微氣泵的壓力和流量可控制形成的微氣泡尺寸、數(shù)量。高溫技術(shù)是采用金屬材料作為加熱器，給液體進(jìn)行過飽和加熱，同時(shí)給予相應(yīng)的擾動(dòng)，液體沸騰而產(chǎn)生微納米氣泡，但產(chǎn)生的氣泡尺寸、數(shù)量不易控制，氣泡發(fā)生成本較高。超聲波技術(shù)利用超聲空化作用使液體形成負(fù)壓，使原來溶解的氣泡以微納米氣泡形式析出，同時(shí)也可以對(duì)氣泡破滅進(jìn)行控制，這在氣泡精密控制應(yīng)用上有良好的應(yīng)用前景?；瘜W(xué)物質(zhì)間的反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生微納米氣泡，如Betteridge等［30］用金屬鈉與水進(jìn)行反應(yīng)，通過測(cè)定氣泡破裂聲音的頻率確定了氣泡尺寸為微米級(jí)，但這種使用化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生微納米氣泡的裝置成本過高，而且使用時(shí)還易引發(fā)水體的二次污染，應(yīng)用范圍有限。

氣浮泵［31］原理是將壓力溶氣技術(shù)與葉輪散氣技術(shù)相結(jié)合，通過葉輪高速旋轉(zhuǎn)在進(jìn)氣口形成負(fù)壓將空氣吸入，由于泵腔內(nèi)高壓環(huán)境和劇烈的湍流，空氣快速溶入水中，同時(shí)部分吸入的空氣由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)剪切形成微氣泡。相比傳統(tǒng)葉輪氣浮技術(shù)，氣浮泵的氣泡發(fā)生率更高、產(chǎn)生的氣泡尺寸更小。由此可見，當(dāng)多種氣泡發(fā)生機(jī)制相結(jié)合時(shí)，可以提高裝置的氣泡發(fā)生率和氣泡的質(zhì)量。

3 微納米氣泡發(fā)生裝置及應(yīng)用

由于微納米氣泡具有尺寸小、比表面積大、吸附效率高等特性，因此在很多領(lǐng)域中都對(duì)微納米氣泡發(fā)生裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)、研究和應(yīng)用。

3.1 提高氣浮效率

微納米氣泡由于直徑小、比表面積大，所以在水中停留時(shí)間長(zhǎng)、氣泡吸附效率高［32］。Rodrigues等［33］采用在276 kPa空氣或氬氣氣氛中加壓礦漿1 min后通過浮選柱排漿放壓形成微氣泡（30～100 μm），再由浮選柱內(nèi)射流器形成的傳統(tǒng)氣泡聚合對(duì)礦物（粒徑小于13 μm）進(jìn)行浮選，該方法可有效改善分離參數(shù)、提高氣浮效率，但裝置仍存在設(shè)備較大、操作復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用較高等問題。

又如在金屬表面氣浮脫脂處理中，也是利用微納米氣泡在水中存在時(shí)間長(zhǎng)、比表面積大的特性，可更高效地吸附油脂，將油脂帶離金屬件。張學(xué)發(fā)等［34］采用旋回式氣-液混合型微/納米氣泡發(fā)生裝置，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)金屬表面油脂進(jìn)行脫脂處理，初步驗(yàn)證了脫脂的可行性及優(yōu)越性，并指出這是一種節(jié)能、高效、環(huán)保的脫脂技術(shù)，具有很好的發(fā)展前景。

由于微納米氣泡與懸浮物良好的黏附效率，可吸附污泥絮體，有效提高剩余污泥的沉淀速率。Zabel等［35-36］采用溶氣析出氣泡裝置進(jìn)行剩余污泥氣浮濃縮實(shí)驗(yàn)，污泥含水率可以降至95.5%。管曉濤等［37］用渦凹?xì)飧⊙b置進(jìn)行活性污泥氣浮濃縮實(shí)驗(yàn)。渦凹?xì)飧⊙b置是利用渦輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，使渦輪軸心處形成負(fù)壓將空氣吸入，沿渦輪的氣孔進(jìn)入內(nèi)部被葉片打碎，形成大量微氣泡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，濃縮后污泥含水率可降至93%～94%，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方式。Li等［17］采用引氣制造裝置進(jìn)行引氣氣浮，該裝置產(chǎn)生的氣泡量是普通溶氣氣浮的4倍，對(duì)水中懸浮物和油污都有較高的去除率。因此，相比普通氣泡裝置，利用微納米氣泡發(fā)生裝置可更有效地改善水體流動(dòng)、增強(qiáng)吸附性能以提高氣浮效率。但目前如何降低裝置能耗、簡(jiǎn)化裝置、與其他技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用仍需要進(jìn)一步研究。

3.2 進(jìn)行水體修復(fù)和凈化

微納米氣泡發(fā)生裝置產(chǎn)生的微納米氣泡具有水中停留時(shí)間長(zhǎng)、氣體溶解速度快的特點(diǎn)，可大幅提高增氧效率，更有效地改善水體供氧，達(dá)到修復(fù)水體的目的［38-39］。Okamoto等［40］采用高速射流氣泡發(fā)生裝置對(duì)海底污泥進(jìn)行復(fù)氧修復(fù)，利用微納米氣泡強(qiáng)化氧氣在氣液中的傳遞以提高底泥的含氧量，來增強(qiáng)微生物對(duì)污泥中污染物的生物分解作用。研究結(jié)果表明，相比普通復(fù)氧技術(shù)，利用微納米氣泡可提升充氧效率而促進(jìn)污泥的凈化作用，但也發(fā)現(xiàn)射流裝置產(chǎn)氣量有限、能耗比普通復(fù)氧裝置高等問題。

微納米氣泡裝置產(chǎn)生的微納米氣泡具有有別于宏觀氣泡的特性，如界面ζ電位高、釋放自由基等，可以應(yīng)用于水體凈化。Liu等［41］采用高速剪切氣泡發(fā)生裝置與混凝沉淀技術(shù)相結(jié)合的方法對(duì)印染廢水進(jìn)行預(yù)處理實(shí)驗(yàn)。該方法對(duì)印染廢水的COD、色度與油的去除率以及可生化降解性均有所提升。Liu等［42］用臭氧代替空氣，通過微納米氣泡發(fā)生裝置制造臭氧氣泡與混凝沉淀技術(shù)聯(lián)用對(duì)焦化廢水進(jìn)行處理實(shí)驗(yàn)，該工藝對(duì)吡啶、苯的去除率比空氣和純氧微納米氣泡工藝有較大提高。Tasaki等［43］采用紫外線（185 nm與254 nm）增強(qiáng)SPG膜純氧氣泡發(fā)生裝置進(jìn)行甲基橙降解的實(shí)驗(yàn)，在紫外線的照射下，可提高甲基橙的脫色效果和總有機(jī)碳的去除率。

因此，將微納米氣泡發(fā)生裝置與其他技術(shù)手段相結(jié)合（如混凝沉淀工藝、強(qiáng)氧化技術(shù)等），可有效提高微納米氣泡對(duì)難降解污染物分解的作用，在難降解污水凈化中表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

3.3 實(shí)現(xiàn)船舶減阻

微納米氣泡船舶減阻［44］是利用水與空氣密度、黏度的差別，通過在航行體表面形成薄層氣液兩相流，改善船體流體力學(xué)性能，達(dá)到減阻的目的。裝置主要由多孔板或內(nèi)置微細(xì)電極的氣泡發(fā)生裝置構(gòu)成。王家楣等［45］采用長(zhǎng)0.2 m、寬0.4 m、厚

0.005 m的多孔硅板生成微納米氣泡進(jìn)行船模減阻實(shí)驗(yàn)。多孔硅板一面與船模底部平齊，另一面為空腔的底部，氣體在壓力的作用下經(jīng)多孔硅板生成微氣泡。考察了不同拖拽速度、噴氣量、噴氣形式下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同條件下，船模首、中部同時(shí)噴氣減阻效果均優(yōu)于僅在首部噴氣的情況，總減阻率達(dá)32.8%，證實(shí)了微納米氣泡減阻的有效性，為今后進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)打下了基礎(chǔ)。

由于船舶的運(yùn)動(dòng)，附著在表面的氣泡易被水流沖走，這就需要?dú)馀莶粩嗟禺a(chǎn)生以保證船體表面有足量的氣泡附著從而增加了裝置的能耗。Stephani等［46］提出采用“被困氣泡”減小摩擦阻力的技術(shù)，通過將電解氣泡裝置產(chǎn)生的微納米氣泡困在凹坑中，從而減少氣泡流失量以降低裝置運(yùn)行的能耗。實(shí)驗(yàn)裝置的制備：先將254 mm×381 mm×1.6 mm的剛性鋁基板涂上絕緣環(huán)氧涂料和底漆，然后由機(jī)械鉆削出φ1.143 mm×0.762 mm的陣列盲孔。通過在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的初步實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在0.3 m/ s的水流環(huán)境中有70%的電解氣泡可以實(shí)現(xiàn)駐留，為進(jìn)一步優(yōu)化微納米氣泡減阻裝置提供了參考。

在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，李勇等［47］提出了柔性微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）減阻蒙皮工藝，如圖6所示。將鉑電極電解水產(chǎn)生駐留微納米氣泡的柔性減阻蒙皮設(shè)計(jì)與MEMS工藝有機(jī)結(jié)合，提供了一種新型的船舶表面減阻技術(shù)。減阻裝置采用3層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從上往下分別是微凹坑陣列、金屬電極圖案層、柔性基底層。雖然已證明柔性減阻蒙皮設(shè)計(jì)與MEMS工藝有機(jī)結(jié)合是一種有效的減阻技術(shù)途徑，但由于駐留微納米氣泡減阻技術(shù)涉及學(xué)科較多，要形成具有實(shí)用性的減阻裝置，仍需要從材料、流體力學(xué)及MEMS加工工藝方面對(duì)蒙皮減阻材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。由此可見，利用微納米氣泡代替船體與液相接觸可以有效地降低船舶航行阻力，提高能源利用效率，是一種有效的節(jié)能降耗技術(shù)。

圖6 柔性減阻蒙皮的示意圖［47］Fig.6 schematic diagram of anti-drag fexible skin［47］.

3.4 高精度傳遞

微納米氣泡作為載質(zhì)，高精度傳遞主要應(yīng)用于生物藥品傳遞、精密化學(xué)反應(yīng)控制、熱噴印控制技術(shù)中。在生物技術(shù)領(lǐng)域中主要是用高精度單個(gè)微納米氣泡發(fā)生裝置產(chǎn)生的單個(gè)氣泡運(yùn)載一定量的基因或藥品到靶組織，由超聲波作用而破裂將所載基因或藥品釋放給靶組織。利用微氣泡高精度傳遞不僅可以提高藥物的利用效率也可以減少對(duì)其他組織的傷害，同時(shí)可以通過改變微納米氣泡的尺寸來精確改變運(yùn)載的藥品量［48］。楊春江等［49］通過機(jī)械力高速剪切氣泡發(fā)生裝置形成粒徑為2～6 μm的可控紫杉醇載藥脂質(zhì)微氣泡，將藥物輸送到腫瘤組織附近，用超聲波使微氣泡破裂釋放藥物，獲得了良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并指出該技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)在實(shí)時(shí)監(jiān)控下的體內(nèi)定點(diǎn)靶向給藥。

在精密化學(xué)反應(yīng)中主要是利用微管道氣泡發(fā)生裝置產(chǎn)生的單個(gè)微納米氣泡將藥品隔離，當(dāng)氣泡進(jìn)入反應(yīng)區(qū)后靠催化劑或超聲波使氣泡破裂，藥品相互接觸進(jìn)行反應(yīng)。通過控制微納米氣泡數(shù)量、尺寸，可控制反應(yīng)物的投加量和反應(yīng)進(jìn)程。Cravotto等［50］使用20 kHz和8.7 W/cm2超聲波微納米氣泡發(fā)生裝置產(chǎn)生氣泡并控制微納米氣泡的潰滅，實(shí)現(xiàn)了在常溫常壓下不能進(jìn)行的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的高精度控制。Zheng等［51］使用微管道氣泡發(fā)生裝置產(chǎn)生尺寸可控的微納米氣泡隔離蛋白質(zhì)和凝結(jié)劑，然后在100 μm的微流道內(nèi)混合，實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)晶反應(yīng)的定量高精度控制。

在熱噴印技術(shù)中，噴印原理是當(dāng)電極間的加熱元件通過一定的電流時(shí)，加熱元件升溫使周圍液體過熱而產(chǎn)生氣泡，將墨腔內(nèi)的液體擠壓出去，當(dāng)氣泡不斷產(chǎn)生墨水就會(huì)不斷地從微孔中噴出，控制氣泡產(chǎn)生速度和氣泡尺寸便可控制噴墨量，達(dá)到控制噴印分辨率的目的［52］。Deng等［53］采用高溫微納米氣泡發(fā)生裝置，通過控制加熱脈沖使其達(dá)到1.66 ms時(shí)，對(duì)尺寸從0.5 μm到70 μm的加熱元件產(chǎn)生微氣泡的效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)加熱脈沖一定時(shí)，加熱元件大于10 μm時(shí)有較好的球形微氣泡產(chǎn)生。由此可見，高精度傳輸對(duì)微納米氣泡數(shù)量、尺寸要求較高，且如何更好地控制氣泡的產(chǎn)生和生長(zhǎng)仍需要進(jìn)一步研究。

綜合微納米氣泡裝置的應(yīng)用可見，不同的微納米氣泡裝置應(yīng)用的領(lǐng)域有所不同。加壓溶氣氣泡發(fā)生裝置和引氣制造氣泡發(fā)生裝置這兩類氣泡發(fā)生裝置體積較大，產(chǎn)生的氣泡產(chǎn)量較大且尺寸離散度大，一般適用于氣泡需求量大且對(duì)氣泡的尺寸范圍要求較大的領(lǐng)域，如氣浮技術(shù)、水體修復(fù)和凈化技術(shù)領(lǐng)域中。電解氣泡發(fā)生裝置、微管道氣泡發(fā)生裝置及超聲波氣泡發(fā)生裝置由于氣泡產(chǎn)量較少且可以根據(jù)需求控制氣泡的數(shù)量和尺寸，因而可以在船舶減阻、高精度傳遞等對(duì)氣泡的數(shù)量和尺寸精度要求較高的領(lǐng)域中應(yīng)用。

4 結(jié)語

由于微納米氣泡有別于普通氣泡的特性，在很多領(lǐng)域都有良好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用潛力。目前，微納米氣泡發(fā)生原理主要有溶氣析出氣泡、引氣制造氣泡、電解析出氣泡3種，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，超聲波、化學(xué)反應(yīng)、微管道、高溫等微納米氣泡發(fā)生原理等也將得到研究和發(fā)展。將不同原理的微納米氣泡發(fā)生技術(shù)相結(jié)合，可有效地提高氣泡產(chǎn)量和減小氣泡尺寸離散度，但應(yīng)注重不同微納米氣泡發(fā)生機(jī)制的有效相互結(jié)合。這需要開展基礎(chǔ)理論和實(shí)際應(yīng)用方面的研究，以便創(chuàng)造出適應(yīng)不同需要、更簡(jiǎn)便、低成本、低能耗的微納米氣泡發(fā)生裝置。

相對(duì)普通氣泡發(fā)生裝置，微納米氣泡發(fā)生裝置的制造難度、能耗及維護(hù)費(fèi)用都明顯增大。針對(duì)微納米氣泡發(fā)生裝置進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，降低制造難度；進(jìn)行能耗分析，降低能耗等將是微納米氣泡發(fā)生裝置技術(shù)未來研究的重點(diǎn)。

微納米氣泡發(fā)生裝置可以應(yīng)用的領(lǐng)域很廣泛，如氣浮、水體修復(fù)、船舶減阻、高精度傳遞等技術(shù)領(lǐng)域。在水體凈化中，將微納米氣泡發(fā)生裝置與混凝工藝、強(qiáng)氧化技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，可有效增強(qiáng)原有技術(shù)的處理效果。因此將微納米氣泡發(fā)生裝置與其他技術(shù)聯(lián)用可以起到工藝增強(qiáng)的作用，但對(duì)于聯(lián)用后氣泡發(fā)生裝置的聯(lián)用條件的選擇與優(yōu)化仍需要進(jìn)一步的研究。

［1］ Bowonder B，Kumar R. Studies in Bubble Formation：Ⅳ.Bubble Formation at Porous Discs［J］. Chem Eng Sci，1970，25（1）：25 - 32.

［2］ Takahashi T，Miyahara T，Mochizuki H. Fundamental Study of Bubble Formation in Dissolved Air Pressure Flotation［J］. J Chem Eng Jpn，1979，12（4）：275 - 280.

［3］ Ketkar D R，Mallikarjunan R，Venkatachalam S. Electrofotation of Quartz Fines［J］. Int J Miner Process，1991，31（1）：127 - 138.

［4］ Takahashi M，Kawamura T，Yamamoto Y，et al. Effect of Shrinking Microbubble on Gas Hydrate Formation［J］. J Phys Chem B，2003，107（10）：2171 - 2173.

［5］ Takahashi M. ζ Potential of Microbubbles in Aqueous Solutions：Electrical Properties of the Gas-Water Interface［J］. J Phys Chem B，2005，109（46）：21858 - 21864.

［6］ Takahashi M，Chiba K，Li P. Free-Radical Generation fromCollapsing Microbubbles in the Absence of a Dynamic Stimulus［J］. J Phys Chem B，2007，111（6）：1343 - 1347.

［7］ 楊麗，廖傳華，朱躍釗，等. 微納米氣泡特性及在環(huán)境污染控制中的應(yīng)用［J］. 化工進(jìn)展，2012，31（6）：1333 - 1337.

［8］ Edzwald J K. Fundamentals of Dissolved Air Flotation［J］. J New England Water Works Assoc，2007，121（2）：89 - 112.

［9］ Tsuge H. Fundamental of Microbubbles and Nanobubbles［J］. Bull Soc Sea Water Sci Jpn，2010，64：4 - 10.

［10］ 曹瑞鈺. 加壓溶氣氣浮空氣組成的理論研究［J］. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2001，29（7）：826 - 831.

［11］ 時(shí)玉龍，王三反，武廣，等. 加壓溶氣氣浮微氣泡產(chǎn)生機(jī)理及工程應(yīng)用研究［J］. 工業(yè)水處理，2012，32（2）：20 - 23.

［12］ Fujikawa S，Zhang R，Hayama S，et al. The Control of Micro-Air-Bubble Generation by a Rotational Porous Plate［J］. Int J Multiphase Flow，2003，29（8）：1221 - 1236.

［13］ 徐振華，趙紅衛(wèi)，方為茂，等. 金屬微孔管制造微氣泡的研究及氣浮效果測(cè)試［J］. 四川化工，2006，9（3）：1 - 3.

［14］ Kukizaki M，Goto M. Size Control of Nanobubbles Generated from Shirasu-Porous-Glass（SPG） Membranes［J］. J Membr Sci，2006，281（1）：386 - 396.

［15］ Kukizaki M，Goto M. Spontaneous Formation Behavior of Uniform-Sized Microbubbles from Shirasu Porous Glass（SPG） Membranes in the Absence of Water-Phase Flow［J］. Colloids Surf A，2007，296（1）：174 - 181.

［16］ 王毅力，湯鴻霄. 氣浮凈水技術(shù)研究及進(jìn)展［J］. 環(huán)境科學(xué)進(jìn)展，1999，7（6）：94 - 103.

［17］ Li Pan，Tsuge Hideki. Water Treatment by Induced Air Flotation Using Microbubbles［J］. J Chem Eng Jpn，2006，39（8）：896 - 903.

［18］ 劉冬蓮，黃艷斌. · OH的形成機(jī)理及在水處理中的應(yīng)用［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2003，26（2）：44 - 46.

［19］ 靳明偉，丁建寧，凌智勇，等. 超微細(xì)氣泡水體修復(fù)技術(shù)［J］. 功能材料與器件學(xué)報(bào)，2008，14（1）：19 - 22.

［20］ Sadatomi M，Kawahara A，Kano K，et al. Performance of a New Micro-Bubble Generator with a Spherical Body in a Flowing Water Tube［J］. Exp Therm Fluid Sci，2005，29（5）：615 - 623.

［21］ Univ Kumamoto. Fluids Mixer and Fluids Mixing Method：JP，173631［P］ . 2008-07-31.

［22］ Ketkar D R，Mallikarjunan R，Venkatachalam S. Electrofotation of Quartz Fines［J］. Int J Minerl Process，1991，31（1）：127 - 138.

［23］ Lee S，Sutomo W，Liu C，et al. Micro-Fabricated Electrolytic Micro-Bubblers［J］. Int J Multiphase Flow，2005，31（6）：706 - 722.

［24］ Lee S，Loth E，Liu C. Micro-Bubbles Generated on Electrolytic Arrays and Matrices and Released in a Water Channel［J］. Exp Fluids，2005，38（5）：672 - 682.

［25］ Sakai O，Kimura M，Shirafuji T，et al. Underwater Microdischarge in Arranged Microbubbles Produced by Electrolysis in Electrolyte Solution Using Fabric-Type Electrode［J］. Appl Phys Lett，2008，93：231501.

［26］ Xie G X，Luo J B，Liu S H，et al. Effect of External Electric Field on Liquid Film Confined Within Nanogap［J］. J Appl Phys，2008，103（9）：094306.

［27］ Najaf A S，Xu Z，Masliyah J. Single Micro-Bubble Generation by Pressure Pulse Technique［J］. Chem Eng Sci，2008，63（7）：1779 - 1787.

［28］ 金仁喜，淮秀蘭，劉登瀛. 短脈沖激光作用下爆發(fā)沸騰的溫度及汽泡行為研究［J］. 海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，15（2）：6 - 10.

［29］ Moussatov A，Granger C，Dubus B. Cone-Like Bubble Formation in Ultrasonic Cavitation Field［J］. Ultrason Sonochem，2003，10（4）：191 - 195.

［30］ Betteridge D，Joslin M T，Lilley T. Acoustic Emissions from Chemical Reactions［J］. Anal Chem，1981，53（7）：1064 -1073.

［31］ 袁鵬，張景成，彭劍鋒，等. 新型豎流氣浮反應(yīng)器工作性能與應(yīng)用研究［J］. 環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2007，1（1）：59 - 63.

［32］ M?rch K A. Reflections on Cavitation Nuclei in Water［J］. Phys Fluids，2007，19（7）：072104.

［33］ Rodrigues R T，Rubio J. DAF-Dissolved Air Flotation：Potential Applications in the Mining and Mineral Processing Industry［J］. Int J Miner Process，2007，82（1）：1 - 13.

［34］ 張學(xué)發(fā)，楊昆，馬駿，等. 微/納米氣泡技術(shù)在金屬表面脫脂處理中的應(yīng)用研究［J］. 清洗世界，2011，27（10）：29 -33.

［35］ Zabel T F. Advantages of Dissolved Air Flotation for Water Treatment［J］. J Am Water Works Assoc，1985，77（5）：42 -46.

［36］ Burns S E，Yiacoumi S，Tsouris C. Microbubble Generation for Environmental and Industrial Separations［J］. Sep Purifca Technol，1997，11（3）：221 - 232.

［37］ 管曉濤，胡鋒平，路文旭，等. CAF 工藝濃縮剩余活性污泥的可行性研究［J］. 環(huán)境科學(xué)與管理，2006，31（1）：37 - 39.

［38］ Ushikubo F Y，F(xiàn)urukawa T，Nakagawa R，et al. Evidence of the Existence and the Stability of Nano-Bubbles in Water［J］. Colloids Surf A，2010，361（1）：31 - 37.

［39］ 陳致泰，李世剛，韓光瑤，等. 微氣泡純氧曝氣技術(shù)用于河湖復(fù)氧治理［J］. 水科學(xué)與工程技術(shù)，2008（1）：17 - 19.

［40］ Okamoto K，Hotta K，Toyama T，et al. Experiments on Purification of Ocean Sludge by Activating Microorganisms［C］∥Proceedings of the 21st （2011） International Offshore and Polar Engineering Conference. IOPE，2011：895 - 899.

［41］ Liu Shu，Wang Qunhui，Ma Hongzhi，et al. Effect of Micro-Bubbles on Coagulation Flotation Process of Dyeing Wastewater［J］. Sep Purifca Technol，2010，71（3）：337 - 346.

［42］ Liu Shu，Wang Qunhui，Sun Tichang，et al. The Effect of Different Types of Micro-Bubbles on the Performance of the Coagulation Flotation Process for Coke Waste-Water［J］. J Chem Technol Biotechnol，2012，87（2）：206 - 215.

［43］ Tasaki T，Wada T，F(xiàn)ujimoto K，et al. Degradation of Methyl Orange Using Short-Wavelength UV Irradiation with Oxygen Microbubbles［J］. J Hazard Mater，2009，162（2）：1103 - 1110.

［44］ 何術(shù)龍，邢圣德，程紅霞，等. 快艇氣泡減阻的原理研究與相似比分析［J］. 船舶力學(xué)，2010，14（9）：951 - 957.

［45］ 王家楣，姜曼松，鄭曉偉，等. 不同噴氣形式下船舶微氣泡減阻水池試驗(yàn)研究［J］. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，32（12）：78 - 80.

［46］ Stephani K A，Goldstein D B. An Examination of Trapped Bubbles for Viscous Drag Reduction on Submerged Surfaces［J］. J Fluids Eng，2010，132（4）：041303.

［47］ 李勇，李文平，朱曉谷. 柔性MEMS減阻蒙皮設(shè)計(jì)及其制作工藝［J］. 光學(xué)精密工程，2012，20（12）：2697 - 2698.

［48］ Lawrie A，Brisken A F，F(xiàn)rancis S E，et al. Microbubble-Enhanced Ultrasound for Vascular Gene Delivery［J］. Gene Therapy，2000，7（23）：2023 - 2027.

［49］ 楊春江，王志剛，李興升，等. 載藥脂質(zhì)微氣泡的制備及其應(yīng)用［J］. 中華超聲影像學(xué)雜志，2006，15（7）：535 - 538.

［50］ Cravotto G，Cintas P. Forcing and Controlling Chemical Reactions with Ultrasound［J］. Angew Chem，Int Ed，2007，46（29）：5476 - 5478.

［51］ Zheng B，Tice J D，Roach L S，et al. A Droplet-Based，Composite PDMS/Glass Capillary Microfluidic System for Evaluating Protein Crystallization Conditions by Microbatch and Vapor-Diffusion Methods with On-Chip X-Ray Diffraction［J］. Angew Chem，Int Ed，2004，43（19）：2508 - 2511.

［52］ Asai A. Application of the Nucleation Theory to the Design of Bubble Jet Printers［J］. Jpn J Appl Phys，1989，28（5）：909 -915.

［53］ Deng Peigang，Lee Yikuen，Cheng Ping. An Experimental Study of Heater Size Effect on Micro Bubble Generation［J］. Int J Heat Mass Transfer，2006，49（15）：2535 - 2544.

（編輯 李治泉）

·最新專利文摘·

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該專利涉及一種生產(chǎn)乙醇的方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)醋酸加氫催化劑在生產(chǎn)乙醇過程中存在的催化反應(yīng)條件苛刻、單程轉(zhuǎn)化率低的問題。采用醋酸和氫氣為原料， Pd基催化劑和Cu基催化劑組成復(fù)合床催化劑，在氫氣與醋酸摩爾比為1∶（0.01～0.1）、反應(yīng)溫度為180～270 ℃、反應(yīng)壓力為0.5～5.0 MPa、醋酸體積空速為0.1～0.5 h-1的條件下，原料與催化劑接觸，反應(yīng)生成乙醇和水，通過分離得到乙醇產(chǎn)品。該專利可用于醋酸加氫制備乙醇的工業(yè)生產(chǎn)中。（中國(guó)石油化工股份有限公司；中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院）/CN 103896734 A，2014-07-02

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乙炔法醋酸乙烯催化劑及醋酸乙烯合成方法

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Progresses in Research and Application of Micro-Nano Bubble Generating Device

Deng Chao1，Yang Li1，Chen Haijun2， Yang Moucun2，Zhu Yuezhao2
（1. College of Environment，Nanjing Tech University，Nanjing Jiangsu 210009，China；
2. College of Mechanical and Power Engineering，Nanjing Tech University，Nanjing Jiangsu 210009，China）

The progresses in the research and application of micro-nano bubble generating devices were reviewed. Because of their different characteristics from ordinary bubbles，the micro-nano bubbles have attracted more and more attention in recent years. The generating mechanisms of the micro-nano bubbles were investigated，namely generating bubbles by dissolving air，manufacturing bubbles by entraining air and producing bubbles by electrolysis. The corresponding micro-nano bubble generating devices were introduced. The applications of the micro-nano bubble generators in mineral fotation，water restoration and purifcation，ship drag reduction，drug delivery and thermal ink-jet printing were discussed.

micro-nano bubble；generating bubbles by dissolving air；manufacturing bubbles by entraining air；producing bubbles by electrolysis

1000 - 8144（2014）10 - 1206 - 08

TQ 022.11

A

2014 - 04 - 23；［修改稿日期］ 2014 - 06 - 25。

鄧超（1990—），男，江蘇省金壇市人，碩士生，電話 15905150890，電郵 623976308@qq.com。聯(lián)系人：楊麗，電話13512510050，電郵 njut.yl@njtech.edu.cn。

江蘇省科技支撐計(jì)劃（工業(yè)）項(xiàng)目（BE2013127）。