纳米技术富氢水机生产厂家纳米气泡富氢水机OEM工厂
体相纳米气泡通常在纯水中观察到,其平均直径通常在100纳米左右。我们使用物理和化学技术的结合来证明,在纯水中观察到的纳米气泡是由更小的稳定纳米气泡组成的稳定簇。纳米气泡团簇的稳定性受到离子强度、内能等因素的影响。结果表明,在中性或碱性介质中,100 nm量级的大体积纳米气泡以稳定的团簇形式存在,在酸性介质或存在少量盐的情况下,会分解成1 nm量级的微小初级纳米气泡。这些新发现表明,具有高表面能的体相纳米气泡在团聚倾向方面与固体纳米颗粒表现出相似的行为,这一点已被DO理论证实。这些结果将对我们理解和解释体相纳米气泡的行为,特别是它们的界面和胶体稳定性具有重要意义。
DO理论(DO theory)是一种关于胶体(溶胶)稳定性的理论,是带电胶体溶液理论的经典解释。定量地解释了水状分散体系的聚集,并描述了带电表面通过液体介质相互作用的力。DO理论认为,溶胶在一定条件下能否稳定存在取决于胶粒之间相互作用的位能。总位能等于范德华吸引位能和由双电层引起的静电排斥位能之和。这两种位能都是胶粒间距离的函数,吸引位能与距离的六次方成反比,而静电的排斥位能则随距离按指数函数下降。这两种位能之间受力为范德华(Johannes Diderik van der Waals)吸引力和静电排斥力。这两种相反的作用力决定了胶体的稳定性。
在过去10年中,包括我们在内的许多作者报告了悬浮在纯水中的一种新型纳米实体的存在和持久性,称为超细气泡或体相纳米气泡(BNBs)。BNBs可以通过许多不同的物理和化学方法生成。近,我们使用各种物理和化学技术证明,这些纳米实体确实是气泡,不能归因于任何已知形式的杂质污染。与纳米粒子类似,它们携带显著的表面负电荷,这可能是纳米气泡异常长寿的全部或部分原因。我们还阐明了添加表面活性剂、盐或pH调节对BNB的影响,因此,不同的表面活性剂分子(非离子、阴离子、阳离子)以不同的方式影响BNB。非离子表面活性剂不影响纳米气泡的大小分布、数量密度或表面电荷,但有望提供空间稳定的悬浮液。阴离子表面活性剂不影响纳米气泡的数密度或尺寸分布,但随着表面电荷的增加,阴离子表面活性剂可通过所谓的电-空间稳定机制提高纳米气泡的稳定性。另一方面,阳离子表面活性剂会逐渐使表面电位发生变化,导致纳米气泡界面电荷发生逆转,从而对纳米气泡的数密度和尺寸分布产生复杂的影响。在较低的表面活性剂浓度下,这可能会破坏悬浮液的稳定性,但在较高的浓度下,当表面电荷再次增加,超过电荷反转点时,稳定性会恢复。假设带负电荷的纳米气泡界面产生一个外部负静电压力来平衡内部拉普拉斯压力,因此,在平衡时,没有净气体扩散聚变发生。添加少量的任何价盐会导致气泡数密度的急剧减少和平均气泡大小的急剧增加。这种效应在高盐价存在时更倾向于,它归因于由共离子形成的电双层层的筛选,这降低了外部负静电压力,导致纳米气泡界面上的压力不平衡,然后膨胀。我们还认为,在纯水中,OH -离子的吸附导致在带负电荷的BNBs周围形成电双层,类似于在固体纳米粒子周围观察到的电双层。在酸性介质中,BNBs的不稳定归因于外部静电压力和内部拉普拉斯压力之间的平衡被破坏,这是由低pH值下较低的表面电位引起的。因此,BNBs在酸性介质中趋于不稳定和消失,而在碱性介质中稳定性增强。同样地,我们发现,当BNB悬浮在水中经过先冻结后解冻的过程时,BNB会消失。上述发现终形成了一个假设,即观察到的纳米实体不是单个纳米气泡,而是小得多的原生BNB的集群。因此,我们在此建议重温我们之前的一些工作,以验证这一假设。因此,我们使用一组实验程序来表明,在纯水中观察到的典型的100 nm量级的纳米实体是一团1 nm量级的微小纳米气泡,通过演示:(i)当水的pH变为酸性时,观察到的纳米实体分解成微小的初级纳米气泡,当pH值被中和或变为碱性时重新聚集;(ii)添加盐产生了相同的BNB团离效应;(iii) BNB悬浮液的冻融也会导致水中的所有纳米实体分解成微小的纳米气泡,在剧烈摇晃或在不受干扰的情况下缓慢而逐渐地储存几天后,这些纳米气泡开始凝聚; (iv)磷酸锌包裹BNB会产生空心纳米颗粒的尺寸范围与观察到的初级纳米气泡和BNB簇一致。此外,我们还证明了DO理论对BNBs的胶态稳定性提供了一个合理的描述。
这一研究给从事纳米气泡产品的技术提供了一些实用建议。如果这种超细纳米气泡具有特殊意义,例如气泡长期稳定性,气体特殊物理化学性质等,则可以通过增加溶液酸度、离子强度、或冻融等技术增加这种超细纳米气泡的获取。健宜纳米气泡富氢水机
DO理论(DO theory)是一种关于胶体(溶胶)稳定性的理论,是带电胶体溶液理论的经典解释。定量地解释了水状分散体系的聚集,并描述了带电表面通过液体介质相互作用的力。DO理论认为,溶胶在一定条件下能否稳定存在取决于胶粒之间相互作用的位能。总位能等于范德华吸引位能和由双电层引起的静电排斥位能之和。这两种位能都是胶粒间距离的函数,吸引位能与距离的六次方成反比,而静电的排斥位能则随距离按指数函数下降。这两种位能之间受力为范德华(Johannes Diderik van der Waals)吸引力和静电排斥力。这两种相反的作用力决定了胶体的稳定性。
在过去10年中,包括我们在内的许多作者报告了悬浮在纯水中的一种新型纳米实体的存在和持久性,称为超细气泡或体相纳米气泡(BNBs)。BNBs可以通过许多不同的物理和化学方法生成。近,我们使用各种物理和化学技术证明,这些纳米实体确实是气泡,不能归因于任何已知形式的杂质污染。与纳米粒子类似,它们携带显著的表面负电荷,这可能是纳米气泡异常长寿的全部或部分原因。我们还阐明了添加表面活性剂、盐或pH调节对BNB的影响,因此,不同的表面活性剂分子(非离子、阴离子、阳离子)以不同的方式影响BNB。非离子表面活性剂不影响纳米气泡的大小分布、数量密度或表面电荷,但有望提供空间稳定的悬浮液。阴离子表面活性剂不影响纳米气泡的数密度或尺寸分布,但随着表面电荷的增加,阴离子表面活性剂可通过所谓的电-空间稳定机制提高纳米气泡的稳定性。另一方面,阳离子表面活性剂会逐渐使表面电位发生变化,导致纳米气泡界面电荷发生逆转,从而对纳米气泡的数密度和尺寸分布产生复杂的影响。在较低的表面活性剂浓度下,这可能会破坏悬浮液的稳定性,但在较高的浓度下,当表面电荷再次增加,超过电荷反转点时,稳定性会恢复。假设带负电荷的纳米气泡界面产生一个外部负静电压力来平衡内部拉普拉斯压力,因此,在平衡时,没有净气体扩散聚变发生。添加少量的任何价盐会导致气泡数密度的急剧减少和平均气泡大小的急剧增加。这种效应在高盐价存在时更倾向于,它归因于由共离子形成的电双层层的筛选,这降低了外部负静电压力,导致纳米气泡界面上的压力不平衡,然后膨胀。我们还认为,在纯水中,OH -离子的吸附导致在带负电荷的BNBs周围形成电双层,类似于在固体纳米粒子周围观察到的电双层。在酸性介质中,BNBs的不稳定归因于外部静电压力和内部拉普拉斯压力之间的平衡被破坏,这是由低pH值下较低的表面电位引起的。因此,BNBs在酸性介质中趋于不稳定和消失,而在碱性介质中稳定性增强。同样地,我们发现,当BNB悬浮在水中经过先冻结后解冻的过程时,BNB会消失。上述发现终形成了一个假设,即观察到的纳米实体不是单个纳米气泡,而是小得多的原生BNB的集群。因此,我们在此建议重温我们之前的一些工作,以验证这一假设。因此,我们使用一组实验程序来表明,在纯水中观察到的典型的100 nm量级的纳米实体是一团1 nm量级的微小纳米气泡,通过演示:(i)当水的pH变为酸性时,观察到的纳米实体分解成微小的初级纳米气泡,当pH值被中和或变为碱性时重新聚集;(ii)添加盐产生了相同的BNB团离效应;(iii) BNB悬浮液的冻融也会导致水中的所有纳米实体分解成微小的纳米气泡,在剧烈摇晃或在不受干扰的情况下缓慢而逐渐地储存几天后,这些纳米气泡开始凝聚; (iv)磷酸锌包裹BNB会产生空心纳米颗粒的尺寸范围与观察到的初级纳米气泡和BNB簇一致。此外,我们还证明了DO理论对BNBs的胶态稳定性提供了一个合理的描述。
这一研究给从事纳米气泡产品的技术提供了一些实用建议。如果这种超细纳米气泡具有特殊意义,例如气泡长期稳定性,气体特殊物理化学性质等,则可以通过增加溶液酸度、离子强度、或冻融等技术增加这种超细纳米气泡的获取。健宜纳米气泡富氢水机