奈米氣泡

看不見的環保小尖兵:奈米氣泡

我們知道,水沸騰時會有大量的氣泡冒出,用洗衣粉洗衣服時也會有很多氣泡產生,這些氣泡都是可以用肉眼看見的,它們的尺寸的範圍大約是1~10mm。



那是否有用肉眼看不到但又真實存在的氣泡呢?有,那就是奈米級的氣泡。在上世紀末已經有人從實驗結果相繼提出固液介面存在奈米氣泡,直到2000年至2001年Ishida N 等人發表了奈米氣泡的原子力顯微鏡圖像,才直接證實了奈米氣泡的存在。



奈米氣泡具有非常特殊的物理化學特性(壓力、溫度、噴出、蒸發、溶解、各種反應等),目前在洗淨、水處理、農業/植物栽培、醫療/藥品、化學、食品/飲料、化妝品、液晶/半導體/太陽能電池製造、新型材料製造等方面獲得了廣泛應用。


奈米氣泡是什麼?

奈米氣泡是一種體積極小、小到無法肉眼直接看到的氣泡。具有非常特殊的物理化學特性。目前將1㎛以下微細小氣泡定義為奈米氣泡,全世界統稱為:
Ultra-fine bubble

奈米氣泡的特性



比表面積大:
根據公式,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表面積理論上是後者的100倍。空氣和水的接觸面積就增加了100倍,各種反應速度也增加了100倍。

上升速度慢:
氣泡在水中的上升速度與氣泡直徑的平方成正比 ,氣泡越小則氣泡的上升速度越慢。
直徑為10㎛的氣泡在水中的上升速度為20cm/小時。
奈米氣泡進行不規則的布朗運動,因其力比氣泡的浮力還要大,所以不容易浮起可長期保存在水中。

自身增壓溶解:
奈米氣泡在水中的溶解是一個氣泡逐漸縮小的過程,壓力的上升會增加氣體的溶解速度,伴隨著比表面積的增加,氣泡縮小的速度會變的越來越快,從而最終溶解到水中。

表面帶負電:
奈米氣泡的帶電性與氣液介面水分子群的結構有關,在氣液介面純水是由水分子以及電離生成的少量H+和 OH-組成,奈米氣泡在水中形成的氣液介面具有容易接受H+和 OH-的特點,通常陽離子比陰離子更容易離開氣液介面使介面帶有負電荷。

產生大量自由基:
奈米氣泡破裂瞬間,由於氣液介面消失的劇烈變化,介面上集聚的高濃度離子將積蓄的化學能一下子釋放出來,其產生的超強氧化作用可降解水中正常條件下難以氧化分解的污染物如苯酚等,實現對水質的淨化作用。


傳質效率高:
氣液傳質效率與氣泡直經成反比。氣泡由於表面張力對內部氣體產生壓縮作用體積收縮,使得更多氣體穿過氣泡介面溶解到水中。氣泡在收縮潰滅過程中的自身增壓特性,可使氣液介面傳質效率得到持續增強,並且這種特性使得微氣泡即使在水體中氣體含量達到過飽和條件時,仍可繼續進行氣體的傳質過程並保持高效的傳質效率。



奈米氣泡可帶來什麼好處?


洗淨效果 (介面活性效果、 衝擊壓力效果):
奈米氣泡帶負電且氣泡之間異性相斥,吸附帶正電的物質(髒污等)。液體的表面張力下降,發揮洗淨效果。氣泡在固體表面崩壞時,產生高溫高壓及有強大衝擊力的微射流,更加提升洗淨效果。例如直徑為 100nm的氣泡內部壓力計算上約為30個大氣壓。


除臭效果:
奈米氣泡帶負電、吸附帶正電的物質(臭味)物理吸附。


水質淨化、改善:
奈米氣泡帶負電、吸附帶正電的物質(異物)當液體中所含物質很小時(微粒子),發揮凝集作用,形成絮片。


殺菌/消毒效果:
奈米氣泡因自己壓壞而破裂時,局部會產生幾千度的高溫及幾千的氣壓,分解水中的細菌及病菌。此外,奈米氣泡破裂時,還會產生大量強氧化能力,並從細菌、病菌中奪走氫離子,破壞其結構以達到殺菌目的。

說了那麼多的奈米氣泡的好處,那怎麼應用呢?如果洗衣過程加入了奈米氣泡,那奈米氣泡就可增加洗淨力、吸附髒污、除臭等特性,讓衣服徹底可深層洗淨。

而奈米氣泡也因為比表面積大,自身增壓溶解特性,可提升洗衣精的洗淨效果,可大幅減少洗衣精的用量,並且快速帶走洗劑,讓洗劑殘留變少,大幅減少皮膚因接觸洗劑而產生過敏的機會,讓我們衣服穿得更安心!



為什麼有些衣服流汗就會臭?

這其實就是人體分泌物在織物裡面的殘留無法洗凈的問題,如果把洗不乾淨有汗酸臭的純棉衣服在顯微鏡觀察,會發現棉纖維上面掛滿了人體油脂混合污垢的殘留,都在織物的纖維深層。這一般用冷水加洗衣液、洗衣粉很難洗得掉。

流汗之後衣服的散發的臭味並不是說汗水是臭的,這個臭味是因為各種分解的過程,生成了一些硫類、胺類的物質,臭味就是它們散發出來的,而且汗水的分解和衣服的材質也會關係。

天然纖維的吸濕性都是比較好的,也就是說衣物上有大量的汗液,其中包括的除了汗液中的水分和無機鹽,還有人體代謝的皮屑油脂,這些營養物質使汗液浸透的衣服變成了個大的細菌培養基。細菌大量繁殖,加速汗液分解,分解出來的異味物質也會越來越多。

如何去除深層異味物質臭味?

一般的方法是用能溶解油脂的化學洗劑或是用熱水長時間煮沸去除,但化學洗劑用久了不環保且會傷衣料,用熱水滾過又太麻煩,還有其他方法嗎?

現在日本已經開始使用奈米氣泡技術在洗衣流程裡,奈米氣泡是比毛髮還小1000倍,眼睛無法看得見的細微氣泡,但微小的奈米氣泡能深入衣物纖維裡,且氣泡帶負離子,能與衣物深層帶正電的異味物質做結合後爆破,讓衣物裡的深層汙垢徹底被清除,達到深層洗淨效果。這種方法不但簡單,也不用添加化學洗劑,既環保又不傷衣料,是最新的衣物深層異味除臭的方法。

目前台灣已經引進高C/P值日本熱銷的”奈米氣泡洗衣水管”,簡單安裝在洗衣機進水口後就可產生大量的奈米氣泡,瞬間升級洗衣機的效能,解決衣服因為異味物質發臭問題。還在找解決衣服發臭的辦法嗎? 可以參考神奇的”奈米氣泡洗衣水管”喔!


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