TỔNG QUAN VỀ NANOBUBBLE VÀ OZONE LÀ GÌ?

Nanobubble và Ozone là những bong bóng khí nhỏ có đường kính nhỏ hầu như không nhìn thấy được bằng mắt thường. Không giống như các bong bóng thông thường trong nước, nanobubbles không nổi lên trong nước do lực đẩy mà vẫn ở trong nước chảy theo dòng nước đó. Nanobubbles có thể giữ nguyên ở dạng khí, tạo thành bong bóng trong thời gian dài và có thể khá ổn định trong nước. Không giống như Microbubbles, Nanobubbles không biến mất trong nước bằng cách hòa tan vào nước mà vẫn ở trạng thái bong bóng nanobubble (siêu mịn). Nanobubble có thời gian tồn tại lâu trong chất lỏng di chuyển xung quanh một cách ngẫu nhiên thay vì hướng lên trên như các bong bóng lớn hơn. Hiện tượng ngẫu nhiên này, đôi khi theo chiều ngang, đôi khi theo chiều dọc, thậm chí hướng xuống dưới được gọi là chuyển động Brown

TẠI SAO CẦN KẾT HỢP NANOBUBBLE VÀ ZONE?

Nanobubble Ozone được sử dụng để hỗ trợ và cải thiện quá trình hòa tan khí ozone vào nước. Vì ozone chỉ hòa tan một phần vào nước nên cần có các biện pháp cơ học để hòa tan khí ozone vào nước một cách hiệu quả. Do diện tích bề mặt của khí lớn hơn so với kích thước bong bóng, các bong bóng nhỏ hơn sẽ hòa tan vào chất lỏng hiệu quả hơn các bong bóng lớn hơn với cùng một thể tích khí. Tạo ra nanobubble là một phương pháp cải thiện quá trình truyền khối ozone vào nước.  Nanobubble được định nghĩa bởi các đặc tính độc đáo của chúng trong nước. Các đặc tính độc đáo này có thể có lợi trong việc hòa tan khí ozone/oxy vào một số vùng nước. Ngoài ra, sau khi ozone trở lại thành oxy do quá trình phân rã bán rã tự nhiên , oxy còn lại Nanobubble có thể tiếp tục hòa tan vào nước và oxy hóa các hợp chất trong nước trong thời gian dài. Có báo cáo về Nanobubble tồn tại trong nước trong nhiều tuần.

Khí ozone và ozone hòa tan trong nước là chất khử trùng tuyệt vời . Khả năng vô hiệu hóa vi khuẩn và vi-rút của ozone đã được biết đến rộng rãi.   Tuy nhiên, có những ứng dụng mà việc bổ sung công nghệ nanobubble cải thiện khả năng kháng khuẩn này. Do điện tích âm mạnh liên quan đến nanobubble (được gọi là Điện thế Zeta), vi khuẩn tích điện dương có thể bị thu hút vào nanobubble chứa ozone, cho phép hoạt động kháng khuẩn nhanh hơn và hiệu quả hơn đó là sự kết hợp giữa Nanobuble và Ozone

CÁC ĐẶC ĐIỂM NỔI BẬT CỦA NANOBUBBLE

Các bong bóng nano trong nước có điện tích âm mạnh, đôi khi được gọi là Điện thế Zeta âm. Điện tích âm này đối với các bong bóng nano có thể được đo bằng mv và có thể được sử dụng để định lượng các bong bóng nano trong nước. Sự hình thành gốc tự do:Các bong bóng nano trong nước có điện tích âm mạnh có thể và sẽ phản ứng với nước để tạo ra các gốc hydroxyl (-OH).Hiện tượng này phổ biến hơn với các bong bóng nano oxy và thậm chí còn phổ biến hơn với các bong bóng nano ozone. Đôi khi được gọi là các quá trình oxy hóa nâng cao (AOP), gốc hydroxyl tạo ra là chất oxy hóa mạnh hơn so với ozone đơn thuần. Điện tích âm mạnh và điện thế Zeta của bong bóng nano khiến cho sự tương tác của oxy bên trong bong bóng nano phản ứng với nước để tạo ra các gốc hydroxyl mà không cần năng lượng bên ngoài nào khác

PHƯƠNG PHÁP TẠO NANOBUBBLE

Nanobubble có thể được tạo ra trong nước bằng cách tạo ra các lỗ rỗng trong nước, hiện tượng sủi bọt . Hiện tượng sủi bọt trong nước được tạo ra bằng cách giảm áp suất xuống dưới một giá trị tới hạn sẽ phụ thuộc vào ứng dụng. Hiện tượng sủi bọt trong nước thường được chia thành các loại sau

• Thủy động lực học – Sự thay đổi áp suất của nước
• Âm thanh – Được tạo ra bằng cách áp dụng siêu âm vào nước
• Quang học  – Laser xung ngắn tập trung vào hệ số hấp thụ thấp
• Hạt – Truyền các photon ánh sáng cường độ cao trong nước

Việc tạo ra bong bóng nano bằng bất kỳ công nghệ nào đều chịu ảnh hưởng rất lớn bởi áp suất, nhiệt độ, loại khí, nồng độ khí và chất lượng nước.Trong khi các bong bóng nano có thể được tạo ra trong nước ban đầu bằng nhiều phương pháp khác nhau, nước phải đạt đến điểm bão hòa để khí oxy/ôzôn duy trì trạng thái bong bóng nano hoặc bong bóng siêu nhỏ trong bất kỳ khoảng thời gian nào. Trước điểm bão hòa, khí sẽ hòa tan trực tiếp trong nước một cách hiệu quả, trong khi việc tạo ra bong bóng nano có thể được ghi nhận (một chút) cho khả năng hòa tan khí được cải thiện, không có lợi ích nào khác được nhận ra từ công nghệ bong bóng nano nếu điểm bão hòa không đạt được.

Việc tạo ra các bong bóng nano ozone/oxy trong nước hầu như luôn được thực hiện bằng các phương pháp thủy động. Nước thường được bơm và ozone/oxy được hòa tan, (trong các hệ thống này), các bong bóng nano có thể được tạo ra đồng thời. Các phương pháp thủy động được sử dụng rộng rãi. Các phương pháp thủy động sau đây có thể được sử dụng.

Máy phun Venturi – hoạt động ở áp suất nước cao và lực hút tuyệt vời sẽ tạo ra hiện tượng sủi bọt cần thiết để tạo ra bong bóng nano

Máy phun Venturi + Máy trộn tĩnh – hoạt động ở áp suất nước cao sẽ đạt được độ bão hòa nước bằng cách sử dụng ống Venturi và tạo ra hiện tượng rỗng thông qua các yếu tố cắt tại máy trộn tĩnh (điều này cũng có thể làm khí ozone thoát ra khỏi nước nếu thực hiện không đúng cách)

Máy bơm tạo bọt khí – tạo ra lực hút cao gây ra hiện tượng tạo bọt khí ở phía đầu vào của máy bơm, thường được sử dụng với các lỗ để tạo ra lực hút cần thiết. Ozone/oxy có thể được đưa vào phía hút của máy bơm tạo bọt khí để hòa tan khí và tạo ra các bong bóng nano. Bộ khuếch tán áp suất cao – sẽ sử dụng các lỗ nhỏ trong bộ khuếch tán khí để phá vỡ khí thành các bong bóng nhỏ, kích thước nano trực tiếp trong nước. Điều này sẽ yêu cầu áp suất khí oxy/ôzôn cao để hoạt động

KIỂM TRA LƯỢNG NANOBUBBLE TRONG NƯỚC BẰNG CÁCH NÀO?

Kỹ thuật tán xạ ánh sáng – Phương pháp đơn giản để xác minh sự hiện diện của các bong bóng nano trong nước trong bằng cách sử dụng chùm ánh sáng đi qua nước. Không xác thực tốt kích thước hoặc số lượng.

Phân tích theo dõi hạt nano – Kính hiển vi trường tối được sử dụng để ghi lại chuyển động của các vật thể phân tán. Phương pháp này có thể định lượng cả số lượng và kích thước của các bong bóng nano nhờ vào thiết bị kính hiển vi được sử dụng.

Tán xạ ánh sáng động – Một chùm tia laser chiếu sáng mẫu và các dao động của ánh sáng tán xạ được phát hiện bởi một máy dò photon ở góc ánh sáng tán xạ. Hệ thống này có thể là hệ thống được sử dụng phổ biến nhất và sẽ đo cả kích thước và số lượng của các bong bóng nano.

Điện thế Zeta – Do ái lực electron mạnh của bong bóng nano gây ra điện thế Zeta cao trong nước nên sự phổ biến của bong bóng nano trong nước có thể được xác nhận bằng cách đo điện thế Zeta trong nước. Điều này sẽ không đo được kích thước của bong bóng nano và tốt nhất là chung chung.

Có những phương pháp đã được nghiên cứu hoặc đánh giá nhưng không được đề cập ở đây. Cho đến nay, phương pháp tán xạ ánh sáng động được sử dụng phổ biến nhất. Khi công nghệ này phát triển, có thể triển khai thêm các phương pháp đo lường hiệu quả

NHỮNG ƯU ĐIỂM KHI KẾT HỢP GIỮA NANOBUBBLE VÀ OZONE

Cải thiện thời gian bán hủy của ozone. Phân tử ozone vốn không ổn định và sẽ trở lại thành oxy thông qua chu kỳ bán rã tự nhiên trong một thời gian ngắn. Do đó, không có phương pháp nào để lưu trữ khí ozone hoặc ozone trong nước. Sử dụng công nghệ Nanobubble, chu kỳ bán rã của ozone trong nước có thể được kéo dài.

Chu kỳ bán rã của ozon trong pha khí cao hơn chu kỳ bán rã trong pha nước. Tính chất này cho phép khí ozon trong Nanobubble trong nước duy trì trạng thái ozon so với oxy, trong khi ozon trong nước phản ứng với các hợp chất và mầm bệnh có thể oxy hóa hoặc phân hủy tự nhiên do chu kỳ bán rã. Khí ozon này chứa trong nanobubble sau đó có thể hòa tan vào nước vì điểm bão hòa ozon/oxy cho phép khí hòa tan thêm vào nước. Điều này sẽ khiến mức ozon trong nước duy trì ở mức cao trong thời gian dài hơn.

Trong bài báo, Ứng dụng khử trùng bằng bong bóng siêu nhỏ và siêu mịn, có đề cập đến mức ozone trong nước tăng lên 1,6 lần khi sử dụng bong bóng siêu nhỏ và siêu mịn so với chỉ sử dụng bong bóng siêu mịn.

Cải thiện mức oxy hòa tan Ozone có tỷ lệ hòa tan cao hơn oxy vào nước. Nó hòa tan nhanh hơn oxy vào nước và khi nó phân rã trở lại thành oxy, nó tạo ra mức oxy hòa tan cao hơn trong nước so với mức có thể xảy ra khi chỉ có oxy hòa tan vào nước. Khi công nghệ Nanobubble cũng được sử dụng, những cải tiến về thời gian bán hủy của ozone trong nước có thể được tận dụng để hòa tan ozone vào nước vì oxy trong nước bị tiêu thụ bởi các yếu tố bên ngoài trong các ứng dụng như nuôi trồng thủy sản và thủy canh.

Tạo gốc hydroxyl (AOP): Được tham chiếu ở trên trong quá trình tạo ra gốc tự do, Nanobubbles chứa oxy có khả năng tạo ra Hydrol Radicals (-OH) trong nước. Ozone được sử dụng trong phản ứng AOP với tia UV hoặc Hydrogen Peroxide làm chất xúc tác để tạo ra Hydroxyl Radicals trong nước. Nghiên cứu đã chứng minh rằng chỉ riêng ozone có thể tạo ra mức độ cao Hydroxyl Radicals trong nước khi sử dụng công nghệ Nanobubble.

Sự kết hợp giữa Nanobubble và Ozone sẽ là bước tiến lớn trong công nghệ xử lý nước và bảo vệ môi trường. Với khả năng khử trùng, oxy hóa mạnh và hiệu quả cao, công nghệ này hứa hẹn sẽ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, góp phần phát triển bền vững và bảo vệ hệ sinh thái.

Tương lai của Nanobubble và Ozone không chỉ là một xu hướng mà sẽ trở thành giải pháp thiết yếu trong nhiều lĩnh vực! Hãy liên lạc với chúng tôi để nhận thêm nhiều thông tin hưu ích về Nanobubble