研究人员发现一种可在水中产生纳米气泡的新方法

（文章来源：科技报告与资讯）

都柏林大学（UCD）的研究人员发现了一种新的节能方法，该方法可以在水中产生和释放大量亚稳的纳米级气泡，超过自然溶解度水平。这一发现有可能影响许多行业，包括：废水处理，储气，食品，生物制药和酿造行业。

纳米气泡产生的发现已经在题为《Massive Generation of Metastable Bulk Nanobubbles in Water by External Electric Fields》的论文中发布，该论文近日发表在《Science Advances》上，该期刊是同行评审的多学科开放获取科学期刊。

微米大小的气泡是直径小于50微米（μm）的微小气泡，微米（μm）等于一米的百万分之一，它们具有许多工业应用，包括废水处理。然而，由于内部气体的快速溶解，微米级气泡的尺寸减小，并最终在水下消失，这限制了它们的应用潜力。

纳米气泡也是微小的气泡，但是在纳米级。纳米是一米的十亿分之一，例如一个DNA分子大约2.5纳米宽，人的头发约 60,000-100,000 纳米宽。与微米级气泡相反，纳米气泡在热力学上可以稳定好几个月甚至更长的时间，因此具有增强的气体传输性能和更大的工业应用潜力。

迄今为止，科学家面临的挑战是开发易于控制的方法来促进纳米气泡的形成和纳米气泡的释放。UCD化学与生物过程工程学院的Niall English教授和Mohammad Reza Ghaani博士发现了一种新的、节能且易于控制的方法来生成和释放大量纳米气泡。

UCD化学与生物过程工程学院的Niall English教授阐述了这一发现，他说：“新的发现涉及电场的应用，电场会在气液界面上造成瞬态负压区域，从而导致气体以纳米级气泡形式掺入液体中。它非常节能，无添加剂，可用于多种气体，并且大大提高了气体在水中的溶解度，并且是高度亚稳的，至少持续了几个月。”

他补充说：“在与卡尔加里大学的Peter Kusalik教授合作完成一项研究计划之后，我们对电场中的纳米气泡迁移率有了良好的理论理解，这有助于我们对纳米气泡稳定性的微观认识。”纳米气泡科学的这一发展潜力极大地提高了气体传输速率，并带来了许多工业部门的运营效率的阶梯式变化，包括储气，废水处理，生物制药，酿造，农业和食品等行业。

UCD化学与生物过程工程学院的Mohammad Reza Ghaani博士说：“我们产生纳米气泡的新方法具有多种商业应用，并有可能在几个月内提高将气体直接存储在水溶液中的能力。此外，它还具有潜在地将溶解气体水平提高几倍，从而提高处理废水的能力，并增强了氧气受限的生化和生物制药反应中的传质，例如食品和酿造行业的发酵过程。”

他补充说：“与UCD的知识转化团队合作，我们申请了专利，我们还希望通过UCD衍生公司将这项技术商业化。”

论文的合著者，卡尔加里大学化学系教授Peter Kusalik教授说：“我们的工作还揭示了纳米气泡表观稳定性的分子起源，否则，由于纳米气泡的尺寸很小，它们可能不稳定。行为的起源可以追溯到液态水和气体之间边界处水分子的独特结构。还解释了为什么在施加电场时可以看到这些原本不带电的气泡在移动。因此，这项研究能够为以前令人费解的问题提供清晰一致的解释。”

English教授总结道：“我们要感谢爱尔兰公司Specialities Sciences在研究过程中使用动态光散射（DLS）设备。”
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