Jump to content

Нанопузырьки

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 ]

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 ]

  1. ^ «Нанопузырь – обзор» . sciencedirect.com . Проверено 31 марта 2024 г.
  2. ^ 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 .
  3. ^ Дэйви, Эбби (27 июня 2022 г.). «Молиер: Технология крошечных пузырей производит большой фурор» . Глобальные новости H2O . Проверено 31 марта 2024 г.
  4. ^ Пресс, Аджу (27 октября 2022 г.). «Fawoo Nanotech разрабатывает генератор нанопузырьков для производства водорода в больших количествах» . Аджу Пресс . Проверено 31 марта 2024 г.
  5. ^ «Морфофизиологические реакции» . cabidigitallibrary.org .
  6. ^ 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.
  7. ^ 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 .
  8. ^ 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 .
  9. ^ 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 .
  10. ^ Вино, Габи. «Познакомьтесь с израильским ученым, лечащим рак с помощью пузырей» . thejc.com . Проверено 31 марта 2024 г.
  11. ^ «Доказанные преимущества нанопузырьков» . moleaer.com . Проверено 5 мая 2024 г.
  12. ^ Jump up to: а б с д «Нанопузыри (ультрамелкие пузырьки)» . Water.lsbu.ac.uk . Проверено 31 марта 2024 г.
  13. ^ 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 .
  14. ^ 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 .
  15. ^ 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 .
  16. ^ 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 .
  17. ^ 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 .
  18. ^ 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 .
  19. ^ 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 .
  20. ^ 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 .
  21. ^ 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
  22. ^ 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 .
  23. ^ 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 .
  24. ^ 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 .
  25. ^ 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 )
  26. ^ 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 .
  27. ^ 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 .
  28. ^ «Нанопузырьковые системы | Применение в садоводстве и гидропонике» . Нанопузыри . Проверено 31 марта 2024 г.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 0402c16daad90f781138ade87d9ed41c__1719794340
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/04/1c/0402c16daad90f781138ade87d9ed41c.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Nanobubble - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)