現在市面上所說的“牛奶水”，可以看到水呈現乳化狀態，而導致這種狀態的根本原因就是水中布滿了細微的氣泡。這就是近在環保領域相當火爆的所謂微納米曝氣技術。今天，我們就來說說微納米氣泡技術的前世今生。

　　廢水處理中的微納米曝氣技術

　　首先，說一說微納米氣泡的特性。

　　氣體通入水中形成氣泡是一件非常常見但是卻很有意思的事情，尤其是氣泡尺度不斷縮小以后，氣泡能夠表現出一系列有趣的特性。

　　1，氣泡的伴隨性能提高

　　*，氣體的密度小于液體，當氣泡出現在水中的時候，由于浮力的作用氣泡會緩慢上升直到升到水面。科學研究表明，氣泡尺寸越大受到的浮力就越強，氣泡上升速度越快。在理論上可以通過斯托克斯公式進行計算。但是但氣泡尺寸減小的時候，氣泡上升速度明顯減慢，甚至可以在水中停留數分鐘之久。氣泡停留時間長了，與液體間的接觸就更加充分，此外還對氣泡的伴隨性能有顯著的提高。

　　氣泡在液體中的運動分為兩種，一種是氣泡的上浮，由密度差導致。另外一種就是氣泡隨著液體的流動，也就是液體對氣泡有曳力。一般情況下，氣泡體積較大，前一種運動占據主導。但前面說了，氣泡體積減小后前一種作用力減弱，后一種作用力占據主導地位。這就表現為微納米氣泡很容易隨著水流流動。

　　2，氣泡比表面積增加

　　氣泡體積越小，單位體積氣泡面積就越高，10微米的氣泡與1毫米的氣泡相比較，在一定體積下前者的比外表積是后者的100倍。空氣和水的觸摸面積就增加了100倍，我們知道對于任何傳質過程來說，比表面積越大傳質過程越迅速，二者是成正比的，因此對于氣體吸收與氣體溶解過程，前者比后者快100倍。在水處理中可以用于生化處理的曝氣與臭氧氧化等通氣過程。

　　3，氣泡內壓增大

　　為了形成氣泡，氣泡在水中需要滿足一個平衡關系，那就是氣泡內壓力必須等于水壓與水對氣泡表面張力產生的補充壓力。而這個壓力與氣泡直徑呈現反相關，氣泡越小表面張力產生的補充壓力越大。在氣泡尺寸較大的情況下，水壓遠大于補充壓力，但是隨著氣泡減小后者明顯增大。這導致在一些情況下，微氣泡內部的壓力可以達到幾十個大氣壓。當然在微氣泡維持正常形態的時候這種壓力得不到釋放沒有任何問題。可是一旦微氣泡收到剪切破裂會潰滅，這種壓力瞬間釋放可以形成超高速的微射流和局部的超高溫。一個*的例子就是所謂泵的空蝕，如果水泵中存在微小氣泡由于這種效應就會導致泵葉片的損壞。但是對于廢水處理這卻有可能是一種有利的效應。有一種理論認為，這樣的局部高溫高壓條件可以將污染物的分子鏈打斷，達到降解有機物甚至殺滅水中細菌的目的。

　　由于微氣泡破裂導致的嚴重腐蝕

　　4，對水中顆粒物油狀物夾帶作用增強

　　通常我們可以采用氣浮的方法去除水中的顆粒物與油狀物，這種原理類似于夾帶，氣泡與顆粒物結合，裹挾著顆粒物上升到達水面。而氣泡越細微，顆粒物就更容易與氣泡親和，同時氣泡越小可以夾帶的顆粒物越小，可以浮選更多物質，因此微氣泡氣浮可以達到更好的去除效果，這一原理目前已經在環保領域得到應用。

　　5，其他特性

　　此外還有文獻報道微氣泡有其他的特性，比如說帶有表面電荷等等，目前來看這些特性還沒有得到確切的證實。從目前的實驗結果來看，采用微氣泡進行廢水處理主要還是利用氣浮原理，同時可以增加水體內溶氧有利于生化過程或者其他氣液混合過程。而微氣泡潰滅過程中產生的局部高溫與局部高壓，目前來看沒有證據證明其可以處理水中的有機物。理論上是可行的，也有一些實驗研究證實這一點，可是重新分析這些實驗數據以后，我認為目前的研究數據都不太可靠，這一機理目前還只是噱頭。個人認為，實際上在廢水處理過程中，微氣泡可以發生但沒有潰滅條件，因此難以利用這一特點處理廢水。

　　后說一說微氣泡是如何發生的，首先定性一點，就是目前所有的氣體分布裝置均無法產生微氣泡，這是由于常規氣體分布裝置開孔都在毫米級，實驗室可以得到小的氣體分布裝置，氣分布口尺度都在百微米級，這個尺寸的氣泡由于氣泡聚并的原因，小氣泡會自發形成大氣泡，后得到毫米等級的氣泡。此外還有射流混合，即利用文丘里管進行氣液混合，相關研究表明在不添加發泡劑的情況下，雖然文丘里管喉管內的氣泡何以達到幾十微米，但是在擴散段仍不可避免的發生氣泡合并現象。

　　目前市面上常見的微納米氣泡發生器均屬于高剪切發生器，采用動態或靜態的高速剪切裝置，將氣液混合物內的氣泡切碎，由于這些構件的強大剪切力，可以將氣泡切碎至幾十納米到幾微米，終形成微納米氣泡。這種方式能耗較大，但卻是現有發生微氣泡的方法。