Page 214 - 城乡规划与污水治理研究

第六章 水环境治理与修复技术研究

有正比关系 0。气泡直径越小则气泡的上升速度越慢。从气泡微纳米气泡在水中
的上升速率与气泡的直径成反比，直径为 10μm 气泡其上升速率是直径 1mm 气
泡的 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。
③自身增压溶解。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的作用。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得越来越快，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。
+
-
④表面带电。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 OH 的特点，而且通常阳离子比阴
离子更容易离开气液界面，而使界面常带有负电荷。已经带上电荷的表面一般倾
向于吸附介质中的反离子，特别是高价的反离子，从而形成稳定的双电层。微气
泡表面的电位可以决定气泡界面的吸附能力，随着微纳米气泡的上升，其体积会

迅速收缩，附着在气泡表面的电荷随比表面的减少而快速集中，表现为电位的迅
速增加，并在气泡表面形成暂时的高电位，直至气泡破裂。
⑤产生大量自由基。微气泡破裂时，由于原有气液界面的迅速改变，使得原
先气泡表面所积聚的能量爆发，此时可激发产生大量的羟基自由基。羟基自由基

显示负电位，具有加强的氧化能力，可以氧化水中的还原性物质，并起到净化水
质的效果。
⑥传质效率高。微纳米气泡其比表面积小，传质速率高。在上升过程中，表
面受液相压力不断收缩，不断增压。当压力达到极限时，使得更多的气体通过两

相界面溶解到水中，不断增强气液两相界面处的传质能力，并最终达到过饱和，
且依旧能够保持高效传质能力。
⑦气体溶解率高。由于微纳米气泡在液相中存在自我收缩、自我增压，同时
气泡上升速率较慢，当达到一定程度后，微纳米气泡会逐步泯灭在液相中，从而

能够大大提高气体（空气、氧气、臭氧、二氧化碳等）在水中的溶解度。
对于普通气泡，气体的溶解度往往受环境压力的影响和限制存在饱和溶解度。
在标准环境下，气体的溶解度很难达到饱和溶解度以上。而微纳米气泡由于其内

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