Нанопузырьки
![]() | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Нанопузырьки . — это небольшая субмикрометровая газосодержащая полость или пузырек в водных растворах с уникальными свойствами, обусловленными высоким внутренним давлением, малым размером и поверхностным зарядом [ 1 ] [ 2 ] нанопузырьков обычно составляет 70-150 нанометров. Размер [ 3 ] [ 4 ] и диаметром менее 200 нанометров. [ 5 ] [ 6 ] и известны своей долговечностью и стабильностью, низкой плавучестью , отрицательным поверхностным зарядом , большой площадью поверхности на объем, высоким внутренним давлением и высокой скоростью переноса газа. [ 2 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
Нанопузырьки можно получить путем введения любого газа в жидкость. [ 10 ] [ 11 ] Благодаря своим уникальным свойствам они могут взаимодействовать и влиять на физические, химические и биологические процессы. [ 12 ] Они использовались в технологических приложениях для таких отраслей, как очистка сточных вод, экологическая инженерия, сельское хозяйство, аквакультура, медицина и биомедицина и других. [ 7 ] [ 13 ] [ 14 ]
Фон
[ редактировать ]Нанопузырьки наноскопичны и, как правило, слишком малы, чтобы их можно было наблюдать невооруженным глазом или стандартным микроскопом , но их можно наблюдать с помощью обратного рассеяния света с помощью таких инструментов, как зеленые лазерные указки . [ 12 ] О стабильных нанопузырях диаметром около 30-400 миллиметров впервые сообщалось в британском научном журнале Nature в 1982 году. [ 12 ] Ученые обнаружили их в глубоких водоемах с помощью гидроакустических наблюдений. [ 12 ]
В 1994 году исследование Фила Аттарда, Джона Л. Паркера и Пера М. Клаэссона выдвинуло дальнейшую теорию о существовании пузырьков наноразмера, предполагая, что стабильные нанопузырьки могут образовываться на поверхности как гидрофильных, так и гидрофобных поверхностей в зависимости от таких факторов, как уровень насыщения и поверхностного натяжения. [ 15 ]
Нанопузыри можно создавать с помощью таких методов, как замена растворителя, электрохимические реакции и погружение гидрофобного субстрата в воду при одновременном повышении или понижении температуры воды. [ 13 ]
Нанопузырьки и наночастицы часто встречаются вместе при определенных обстоятельствах. [ 16 ] но они отличаются тем, что наночастицы имеют разные свойства, такие как плотность и резонансная частота. [ 17 ] [ 18 ]
Изучение нанопузырьков сталкивается с трудностями в понимании их стабильности и механизмов их образования и растворения. [ 19 ]
Характеристики
[ редактировать ]Нанопузырьки обладают рядом отличительных свойств:
- Стабильность: нанопузырьки более стабильны, чем пузырьки большего размера, из-за таких факторов, как поверхностный заряд и загрязнения, которые уменьшают межфазное натяжение, позволяя им оставаться в жидкости в течение длительного периода времени. [ 19 ] [ 20 ]
- Высокое внутреннее давление: небольшой размер нанопузырьков приводит к высокому внутреннему давлению, которое влияет на их поведение и взаимодействие с окружающей жидкостью. [ 19 ]
- Большое соотношение поверхности к объему: это свойство имеет решающее значение для эффективного переноса газа между нанопузырьками и жидкостью, что полезно для различных применений. [ 19 ]
Использование
[ редактировать ]В аквакультуре нанопузырьки используются для улучшения здоровья и темпов роста рыб. [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] и для усиления окисления. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] Нанопузырьки могут улучшить здоровье рыб за счет увеличения концентрации растворенного кислорода в воде. [ 21 ] снижение концентрации бактерий и вирусов в воде, [ 22 ] и запуск неспецифической защитной системы таких видов, как нильская тилапия, что повышает выживаемость во время бактериальных инфекций. [ 27 ] Использование нанопузырьков для повышения уровня растворенного кислорода также может способствовать росту растений и снизить потребность в химикатах. [ 28 ] Также было показано, что нанопузырьки эффективны в усилении метаболизма живых организмов, включая растения. [ 26 ] Что касается окисления, нанопузырьки известны тем, что генерируют активные формы кислорода, что придает им окислительные свойства, превосходящие перекись водорода. [ 25 ] Исследователи также предложили нанопузырьки в качестве низкохимической альтернативы химическим окислителям, таким как хлор и озон. [ 26 ] [ 27 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Нанопузырь – обзор» . sciencedirect.com . Проверено 31 марта 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Нирмалкар, Н.; Пачек, AW; Баригу, М. (18 сентября 2018 г.). «О существовании и стабильности объемных нанопузырьков» . Ленгмюр . 34 (37): 10964–10973. doi : 10.1021/acs.langmuir.8b01163 . ISSN 0743-7463 . ПМИД 30179016 .
- ^ Дэйви, Эбби (27 июня 2022 г.). «Молиер: Технология крошечных пузырей производит большой фурор» . Глобальные новости H2O . Проверено 31 марта 2024 г.
- ^ Пресс, Аджу (27 октября 2022 г.). «Fawoo Nanotech разрабатывает генератор нанопузырьков для производства водорода в больших количествах» . Аджу Пресс . Проверено 31 марта 2024 г.
- ^ «Морфофизиологические реакции» . cabidigitallibrary.org .
- ^ Шах, Рахул; Фатак, Нирадж; Чоудхари, Ашок; Гадевар, Сакши; Аджазуддин; Бхаттачарья, Санкха (2024). «Изучение тераностических применений и перспектив нанопузырьков» . Современная фармацевтическая биотехнология . 25 (9): 1167–1181. дои : 10.2174/0113892010248189231010085827 . ПМИД 37861011 . Проверено 31 марта 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Лю, Тао; Ву, Шубяо; Мортимер, Роберт Дж.Г.; Пан, Банда (2 июля 2019 г.). «Технология нанопузырьков в экологической инженерии: революционный потенциал и проблемы» . Экологические науки и технологии . 53 (13): 7175–7176. Бибкод : 2019EnST...53.7175L . doi : 10.1021/acs.est.9b02821 . ISSN 0013-936X . ПМИД 31180652 .
- ^ Азеведо, А.; Эчепаре, Р.; Калгарото, С.; Рубио, Дж. (01 августа 2016 г.). «Водные дисперсии нанопузырьков: Генерация, свойства и особенности» . Минеральное машиностроение . 94 : 29–37. Бибкод : 2016MiEng..94...29A . дои : 10.1016/j.mineng.2016.05.001 . ISSN 0892-6875 .
- ^ Алутган Хьюадж, Шайни; Мигода, Джей Н. (2022). «Молекулярно-динамическое моделирование объемных нанопузырьков» . Коллоиды и поверхности А: Физико-химические и инженерные аспекты . 650 . doi : 10.1016/j.colsurfa.2022.129565 .
- ^ Вино, Габи. «Познакомьтесь с израильским ученым, лечащим рак с помощью пузырей» . thejc.com . Проверено 31 марта 2024 г.
- ^ «Доказанные преимущества нанопузырьков» . moleaer.com . Проверено 5 мая 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с д «Нанопузыри (ультрамелкие пузырьки)» . Water.lsbu.ac.uk . Проверено 31 марта 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Фудас, Анастасиос В.; Кошелева Рамонна И.; Фаввас, Евангелос П.; Костоглу, Маргаритис; Митропулос, Афанасиос К.; Кизас, Джордж З. (1 января 2023 г.). «Основы и применение нанопузырьков: обзор» . Химические инженерные исследования и проектирование . 189 : 64–86. Бибкод : 2023CERD..189...64F . дои : 10.1016/j.cherd.2022.11.013 . ISSN 0263-8762 .
- ^ Махасри, Г.; Саския, А.; Апанди, PS; Деви, Нью-Йорк; Рози; Усуман, Нью-Мексико (2018). «Разработка системы аквакультуры с использованием технологии нанопузырьков для оптимизации содержания растворенного кислорода в питательной среде для нильской тилапии (Oreochromis niloticus)» . Серия конференций IOP: Науки о Земле и окружающей среде . 137 (1): 012046. Бибкод : 2018E&ES..137a2046M . дои : 10.1088/1755-1315/137/1/012046 .
- ^ Паркер, Джон Л.; Классон, Пер М.; Аттард, Фил (август 1994 г.). «Пузыри, полости и дальнее притяжение между гидрофобными поверхностями» . Журнал физической химии . 98 (34): 8468–8480. дои : 10.1021/j100085a029 . ISSN 0022-3654 .
- ^ Альхешибри, Муид; Аль Барот, Аббад; Шуй, Линлинг; Чжан, Минмин (01 октября 2021 г.). «Нанопузыри и наночастицы » Текущее мнение в области коллоидной и интерфейсной науки . / j.cocis.2021.101470 doi : 10.1016 . ISSN 1359-0294 .
- ^ Пакнахад, Али А.; Керр, Лиам; Вонг, Дэниел А.; Колиос, Майкл С.; Цай, Скотт С.Х. (2021). «Биомедицинские нанопузырьки и возможности микрофлюидики» . РСК Прогресс . 11 (52): 32750–32774. Бибкод : 2021RSCAd..1132750P . дои : 10.1039/d1ra04890b . ISSN 2046-2069 . ПМЦ 9042222 . ПМИД 35493576 .
- ^ Альхешибри, Муид; Крейг, Винсент С.Дж. (27 сентября 2018 г.). «Дифференциация наночастиц и нанопузырьков путем оценки сжимаемости и плотности наночастиц» . Журнал физической химии C. 122 (38): 21998–22007. дои : 10.1021/acs.jpcc.8b07174 . ISSN 1932-7447 .
- ^ Jump up to: а б с д У, Цзяцзя; Чжан, Кецзя; Цен, Ченг; Ву, Сяоган; Мао, Руин; Чжэн, Инъин (28 июня 2021 г.). «Роль объемных нанопузырьков в удалении органических загрязнителей при очистке сточных вод» . АМБ Экспресс . 11 (1): 96. дои : 10.1186/s13568-021-01254-0 . ISSN 2191-0855 . ПМЦ 8239109 . ПМИД 34184137 .
- ^ Назари, Сабере; Хасанзаде, Ахмад; Он, Якун; Хошдаст, Хамид; Ковальчук, Пшемыслав Б. (апрель 2022 г.). «Последние разработки в области генерации, обнаружения и применения нанопузырьков во флотации» . Минералы . 12 (4): 462. Бибкод : 2022Мин...12..462Н . дои : 10.3390/мин12040462 . HDL : 11250/3048662 . ISSN 2075-163X .
- ^ Jump up to: а б Канеширо, Шоичи; Коидзуми, Кота; 5 июня 2013 г. Эбина, Кенрин; Хирао, Хасимото, Дзюн; Кавато , Способствуйте росту растений, рыб и мышей» . PLOS ONE . 8 (6): e65339. Бибкод : 2013PLoSO...865339E . doi : 10.1371/ . ISSN 1932-6203 . PMC 3673973. . PMID 23755221 journal.pone.0065339
- ^ Jump up to: а б Дьен, Ле Тхань; Линь, Нгуен Ву; Май, Тао Тху; Сенапин, Саенгчан; Сен-Илер, Софи; Родкхум, Чаннаронг; Донг, Ха Тхань (30 марта 2022 г.). «Воздействие нанопузырьков кислорода и озона на бактериофаг в системе аквакультуры» . Аквакультура . 551 : 737894. Бибкод : 2022Aquac.55137894D . doi : 10.1016/j.aquacultural.2022.737894 . ISSN 0044-8486 .
- ^ Рамос, Ройер Писарро; Юпанки, Уолтер Уилфред Очоа; Тинео-Варгас, Вики Солитьюд; Тельо-Атаукуси, Дина Солитьюд; Париона-Гарай, Флакс Дэвид; Очоа-Родригес, Диего Уилфред; Кастро-Карранса, Томас Второй; Тенорио-Баутиста, Сатурнино Мартин (15 марта 2022 г.). «Влияние оксигенации микронанопузырьками на качество воды и производство «форели» Oncorhynchus mykiss» . Давайте работать (на испанском языке). 3 (1): 66–73. дои : 10.47797/work.v3i1.84 . ISSN 2709-2275 .
- ^ Аткинсон, Ариэль Дж.; Апул, Онур Г.; Шнайдер, Оррен; Гарсиа-Сегура, Сержи; Вестерхофф, Пол (21 мая 2019 г.). «Нанопузырьковые технологии открывают возможности для улучшения очистки воды» . Отчеты о химических исследованиях . 52 (5): 1196–1205. doi : 10.1021/acs.accounts.8b00606 . ISSN 0001-4842 . ПМИД 30958672 .
- ^ Jump up to: а б Лю, Шу; Осита, С.; Макино, Ю.; Микро, тыс. (2014). «Активные формы кислорода, индуцированные водой, содержащей нанопузырьки, и их роль в улучшении прорастания семян ячменя». S2CID 55453522 .
{{cite journal}}
: Для цитирования журнала требуется|journal=
( помощь ) - ^ Jump up to: а б с Лю, Шу; Осита, Сейичи; Макино, Ёсио; Ван, Цюньхуэй; Кавагоэ, Ёсинори; Учида, Цутому (07 марта 2016 г.). «Окислительная способность нанопузырьков и ее влияние на прорастание семян» . ACS Устойчивая химия и инженерия . 4 (3): 1347–1353. doi : 10.1021/acssuschemeng.5b01368 . ISSN 2168-0485 .
- ^ Jump up to: а б Линь, Нгуен Ву; Дьен, Ле Тхань; Панпхут, Ваттана; Тапинта, Анат; Сенапин, Саенгчан; Сен-Илер, Софи; Родкхум, Чаннаронг; Донг, Ха Тхань (01 мая 2021 г.). «Озоновые нанопузырьки модулируют врожденную систему защиты нильской тилапии (Oreochromis niloticus) против Streptococcus agalactiae» . Иммунология рыб и моллюсков . 112 : 64–73. Бибкод : 2021FSI...112...64L . дои : 10.1016/j.fsi.2021.02.015 . ISSN 1050-4648 . PMID 33667674 .
- ^ «Нанопузырьковые системы | Применение в садоводстве и гидропонике» . Нанопузыри . Проверено 31 марта 2024 г.