[发明专利]一种微纳米气泡观测装置及方法

说明书

本发明公开了一种微纳米气泡观测装置，包括：样品池，为透明材质制成，所述样品池在水平方向上以能够前后往复移动的方式设置，用于容纳富含微纳米气泡的水体；激光器，其设于所述样品池的上方，用于提供观测时需要的光源，所述激光器发出的点光源被整形成线型激光；成像系统，其包括双远心镜头和CCD相机，双远心镜头和CCD相机设于所述样品池的一侧，用于观测水体中微纳米气泡，并进行成像；以及图片和数据处理系统，其与所述成像系统数据连接，用于处理分析图片，计算微纳米气泡的直径和浓度；其中，所述样品池移动的距离以双远心镜头的景深为一个移动单位进行移动。本发明的装置，能够将样品池内的纳米颗粒进行更加精确的观测和统计。

技术领域

本发明涉及微纳米气泡测量技术领域，特别涉及一种微纳米气泡观测装置及方法。

背景技术

液体中存在的微小气泡，当气泡直径在100μm以下称作微米气泡，直径为100nm以下的气泡称为纳米气泡。微纳米气泡是指气泡发生时直径在数十微米到数百纳米之间的气泡，这种气泡是介于微米气泡和纳米气泡之间，具有常规气泡所不具备的物理与化学特性。

微纳米气泡具有比表面积大、上升速度慢、自身增压溶解、表面带电、产生大量自由基、气体溶解率高等特点。微纳米气泡存在的这些特性，使得微纳米气泡技术的应用场景也较为丰富，应用于水产养殖、无土栽培、果蔬清理、美容护肤、水环境治理、污水处理等。例如应用于水环境治理的原理是：富含微纳米氧气气泡的水对动植物都具有促进生物活性的作用。这是由于微纳米气泡在水中存在时间长，内部承载气体释放到水中的过程较慢，因此可实现对承载气体的充分利用，提供充足的活性氧以促进水中生物的新陈代谢活性。向污染的缺氧水域中鼓入微纳米气泡时，随着气泡内溶解氧的消耗不断向水中补充活性氧，可增强水中好氧微生物、浮游生物以及水生动物的生物活性，加速其对水体及底泥中污染物的生物降解过程，实现水质净化目的。应用于污水处理是：微纳米气泡是直径小于50微米的极细微气泡，微纳米气泡在水中上升速度慢、停留时间长、溶解效率高，并具备自增氧、带负电荷和富含强氧化性的自由基等特性。近年来，微纳米气泡在微观尺度下的真实状态及稳定机理已经成为新的热点，比如纳米气泡在液相环境中的行为、纳米气泡的生存特性等。因此，一种直接观测纳米气泡在液相环境中的状态的方法是亟待研究的。

现有观测微纳米气泡的行为主要有利用扫描电镜、原子力显微镜。前者。前者因扫描电镜不能使用液体样品的限制，只能通过使用液氮快速冷冻含有纳米气泡的溶液样品，从而不能够原位观测纳米气泡在液体环境中的真实行为，并且会因为快速冷冻产生新的气泡对实验造成影响。后者是通过原子力显微镜的轻敲模式，通过计算机接收力反馈信号获取气泡的力学特性、间接刻画气泡的形貌，该方法会损坏气泡的真实形貌，并且对原子力显微镜装置的灵敏度具有较高的要求。

还有的采用原位观测的方法，测量微纳米气泡在液相环境中的真实粒径，直接观测液相环境中的纳米气泡，并对微纳米气泡的真实行为进行拍摄，其只要是为了能够有效的测出液相环境中微纳米气泡的真实粒径，直观的观察微纳米气泡的液相行为。然而该方法并不能测出微纳米气泡的浓度等参数。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微纳米气泡观测装置，从而克服微纳米气泡观测数据精确度低、设备复杂的缺点。

本发明的另一个目的在于提供一种微纳米气泡观测的方法。