οι νανοφυσαλίδες;
Ως νανοφυσαλίδες σε ένα υγρό ή υδατικό διάλυμα, εννοούνται οι φυσαλίδες αερίου που έχουν διάμετρο μικρότερη από 100 nm και είναι αόρατες με γυμνό μάτι. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι μια νανοφυσαλίδα είναι 2.500 φορές μικρότερες από έναν κόκκο αλατιού, ενώ σε μια μικροφυσαλίδα διαμέτρου 40 μm, χωρούν περίπου 60 εκατομμύρια νανοφυσαλίδες.
Λόγω του εξαιρετικά μικρού μεγέθους τους, οι νανοφυσαλίδες διαθέτουν ορισμένα μοναδικά χαρακτηριστικά όπως, ουδέτερη άνωση εντός νερού, ισχυρά αρνητικό επιφανειακό φορτίο και πολύ μεγάλη επιφάνεια σώματος ανά μονάδα όγκου.
Τα χαρακτηριστικά αυτά, προσδίδουν στις νανοφυσαλίδες ιδιαίτερες φυσικοχημικές ιδιότητες και συμπεριφορές, τις οποίες μπορούμε και εκμεταλλευτούμε και να εφαρμόσουμε για τη βελτίωση του νερού σε πλήθος αγροτικών και παραγωγικών δραστηριοτήτων, την επεξεργασία υγρών αποβλήτων και υγρών διαλυμάτων, τη βιομηχανία καθώς και το φυσικό περιβάλλον.
1.1 Ιδιότητες & συμπεριφορά των νανοφυσαλίδων
1.1.1 Ισχυρά αρνητικό επιφανειακό ηλεκτρικό φορτίο
Όπως οι περισσότερες ουσίες στη φύση, όταν έρθουν σε επαφή με μια πολική ουσία/μέσο όπως το νερό, αναπτύσσουν ηλεκτρικό (συνήθως αρνητικό) φορτίο στην επιφάνειά τους, έτσι και οι φυσαλίδες αέρα παρουσιάζουν επιφανειακό ηλεκτρικό φορτίο. Όσο μικρότερη είναι η φυσαλίδα, τόσο ισχυρότερο είναι το επιφανειακό φορτίο. Οι νανοφυσαλίδες, λόγω ακριβώς του μικρού μεγέθους τους και της μεγάλης επιφάνειας τους ανά μονάδα όγκου, παρουσιάζουν ισχυρότατο αρνητικό επιφανειακό ηλεκτρικό φορτίο.
1.1.2 Ισχυρό «ζ-δυναμικό»
Οι νανοφυσαλίδες παρουσιάζουν επίσης ψηλό «ζ-δυναμικό» (έως και -19mV) το οποίο αποτελεί μέτρο των ηλεκτροστατικών απώσεων μεταξύ σωματιδίων και χαρακτηρίζει τον βαθμό σταθερότητας των κολλοειδών. Το ισχυρό αρνητικό «ζ-δυναμικό» των νανοφυσαλίδων, εμποδίζει τη συσσωμάτωση μεταξύ τους, που σημαίνει ότι διατηρείται η ακεραιότητα και η μοναδικότητα των νανοφυσαλίδων μέσα στο υγρό, σε οποιοδήποτε βάθος, και για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα.
1.1.3 Μεγάλη εξωτερική επιφάνεια ανά μονάδα όγκου
Οι νανοφυσαλίδες, διαθέτουν πάνω από 400 φορές μεγαλύτερη εξωτερική επιφάνεια σώματος σε σχέση με μια μικροφυσαλίδα διαμέτρου 40 μm.
Η πολύ μεγάλη επιφάνεια των νανοφυσαλίδων, επιτρέπει την αυξημένη μεταφορά της μάζας οξυγόνου (ή άλλου αερίου) της νανοφυσαλίδας, από την αέρια φάση στην υγρή φάση, διασφαλίζοντας ότι όλος πρακτικά ο όγκος του αερίου αποδίδεται στο υγρό.
Συμπεριφορά
- Ουδέτερη άνωση στο νερό
- Ισχυρή οξειδωτική δράση
- Υψηλή απόδοση μεταφοράς αερίου από την υγρή στην αέρια φάση
- Μείωση της επιφανειακής τάσης του νερού λόγω αρνητικά φορτισμένης επιφάνειας τους
- Έλξη και προσκόλληση σε υδρόφοβες ουσίες (π.χ χουμικές, φουλβικές και άλλες ενώσεις διαλυμένου οργανικού άνθρακα).
- Μεγάλη διάρκεια ζωής
1.2 Εφαρμόζοντας τις ιδιότητες των νανοφυσαλιδων στο νερό
Οι νανοφυσαλίδες, παρουσιάζουν δύο βασικές φυσικοχημικές ιδιότητες, οι οποίες μας προσφέρουν εντυπωσιακά οφέλη:
- στην αγροτική παραγωγή και τις καλλιέργειες
- στο φυσικό περιβάλλον και σε όλα τα επιφανειακά νερά (λίμνες, θάλασσα, υδροταμιευτήρες)
- σε κάθε εγκατάσταση φυσικοχημικής και βιολογικής επεξεργασίας υγρών αποβλήτων
- σε διεργασίες διαχωρισμού ή ανάκτησης πρώτων υλών μέσω επίπλευσης
1) Λόγω της μικρού μεγέθους τους και της φυσικοχημικής σταθερότητας τους, οι νανοφυσαλίδες εμφανίζουν ουδέτερη άνωση, με συνέπεια να μην ανέρχονται γρήγορα στην ελεύθερη επιφάνεια του υγρού όπου θα «σκάσουν», αλλά να παραμείνουν αιωρούμενες στο νερό για μεγάλες χρονικές περιόδους (μέρες έως και εβδομάδες), πριν διαλυθούν.
Στο διάστημα αυτό, οι νανοφυσαλίδες κινούνται ακανόνιστα και με τυχαία διεύθυνση* μέσα στο υγρό, και λόγω της εξαιρετικά μεγάλης επιφάνειας ανά μονάδα όγκου, διαλύουν ομοιόμορφα στο υγρό, όλο πρακτικά το περιεχόμενο οξυγόνο τους. Έτσι αερίζουν αποτελεσματικά τον συνολικό όγκο του νερού, επιτυγχάνοντας τον κορεσμό ή και υπερκορεσμό του νερού με διαλυμένο οξυγόνο (DO). Ο μετρούμενος ρυθμός μεταφοράς οξυγόνου, από την αέρια στην υγρή φάση, φτάνει το 85% ανά μέτρο βάθους νερού (σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διαδικασίες αερισμού που έχουν ρυθμό μεταφοράς οξυγόνου 1-5%).
(*κίνηση Brown – Brownian motion)
2) Οι νανοφυσαλίδες, όταν τελικά συνθλίβονται εντός του νερού, παράγουν ελεύθερες ρίζες υδροξυλίου (-OH), οι οποίες αποτελούν ένα ισχυρό φυσικό οξειδωτικό**, που αυξάνει το οξειδοαναγωγικό δυναμικό (ORP) του υγρού, από αρνητικές ή ελαφρά θετικές τιμές mV σε υψηλά θετικές τιμές (>400mV, έως και 1000mV). Έτσι χωρίς τη χρήση χημικών ουσιών, παρέχουν ένα ιδιαίτερα οξειδωτικό περιβάλλον για την οξείδωση επιβαρυντικών οργανικών και ανόργανων συστατικών του νερού καθώς και για την αδρανοποίηση παθογόνων μικροοργανισμών, βακτηρίων και ιών.
1.3 Πως λειτουργεί η τεχνολογία νανοφυσαλίδων της Moleaer, USA
Η γεννήτρια νανοφυσαλίδων της Moleaer, USA με την πατενταρισμένη τεχνολογία είναι μια εξαιρετικά αποδοτική τεχνολογία έγχυσης οξυγόνου (ή οποιουδήποτε άλλου αερίου) στο υγρό ή υδατικό διάλυμα.
Ανάλογα με το επιλεγόμενο μοντέλο Moleaer και τις απαιτήσεις της εκάστοτε εφαρμογής, το αέριο που εκχέεται για τη παραγωγή νανοφυσαλίδων μπορεί να είναι:
- οξυγόνο του ατμοσφαιρικού αέρα, με 21% περιεκτικότητα καθαρού Ο2.
- εμπλουτισμένο οξυγόνο μέσω του ενσωματωμένου συστήματος εμπλουτισμού, με 40% περιεκτικότητα καθαρού Ο2.
- καθαρό όζον Ο3, μέσω ενσωματωμένη γεννήτριας όζοντος
- άλλα βιομηχανικά αέρια σε φιάλη, π.χ. CO2
Η γεννήτρια Moleaer συνδέεται εύκολα με τη δεξαμενή αποθήκευσης ή επεξεργασίας του υγρού μέσω απλών σωληνώσεων. Σε περίπτωση που υπάρχει υφιστάμενο δίκτυο ανακυκλοφορίας του υγρού, η γεννήτρια μπορεί εναλλακτικά να συνδεθεί απ’ ευθείας σε αυτό.
Η ανακυκλοφορία του νερού γίνεται μέσω της ενσωματωμένης αντλίας της γεννήτριας νανοφυσαλίδων ή της υφιστάμενης αντλίας ανακυκλοφορίας, αν υπάρχει.
Εγχέοντας στο υγρό τρισεκατομμύρια νανοφυσαλίδες αέρα, η γεννήτρια Moleaer επιτυγχάνει νερό υπερκορεσμένο με διαλυμένο οξυγόνο, αποδίδοντας τη μεγαλύτερη δυνατή μεταφορά οξυγόνου από κάθε άλλη τεχνολογία της αγοράς.
Οι αρνητικά φορτισμένες και πλευστικά ουδέτερες νανοφυσαλίδες, παραμένουν αιωρούμενες στο νερό για μέρες έως και μήνες πριν διαλυθούν, λειτουργώντας σαν μια μπαταρία που παρέχει οξυγόνο σε ολόκληρο τον όγκο του νερού. Καθώς καταναλώνεται το διαλυμένο οξυγόνο και συνεχίζεται η ζήτηση οξυγόνου από το νερό ή το υδάτινο διάλυμα, οι νανοφυσαλίδες συνεχίζουν να διαχέουν περισσότερο οξυγόνο, διατηρώντας το επίπεδα διαλυμένου οξυγόνο DO πάντα σε βαθμό κορεσμού.
Παράλληλα μέσω της παραγωγής ελεύθερων ριζών υδροξυλίων, οι νανοφυσαλίδες παρέχουν ένα φυσικό οξειδωτικό δυναμικό, ικανό να οξειδώσει και διασπάσει χωρίς τη χρήση χημικών, ανεπιθύμητα οργανικά και ανόργανα συστατικά του νερού, να καταστείλει επιβλαβή παθογόνα μικρόβια, και να απολυμάνει το νερό και το δίκτυο μεταφοράς του.
Ιδιαίτερα σημαντικό γνώρισμα της τεχνολογίας νανοφυσαλίδων Moleaer, είναι η χαμηλή ενεργειακή απαίτηση. Ο πραγματικός βαθμός απόδοσης οξυγόνου στο νερό, ανά μονάδα καταναλισκόμενης ισχύος φτάνει τα 10 kg O2/kwh, καθιστώντας την τεχνολογία νανοφυσαλίδων την απολύτως πιο αποδοτική και οικονομική τεχνολογία οξυγόνωσης που είναι σήμερα διαθέσιμη στην παγκόσμια τεχνολογική αγορά.
Ειδικά στην περίπτωση που η ανακυκλοφορία του νερού γίνεται μέσω μιας υφιστάμενης αντλίας ανακυκλοφορίας (επομένως χωρίς να χρειασθεί πρόσθετη άντληση και ενέργεια άντλησης), το ενεργειακό κόστος του αερισμού πρακτικά εκμηδενίζεται!