微气泡水机理概述及其健康应用

石 林，夏少华

宁波市北仑海伯精密机械制造有限公司，浙江宁波 315800

1 微气泡水

水与空气在我们生存的环境里是最常见的液体与气体，但是他们的一些特殊应用还没有完全被人们了解到。微气泡水指的是水中的气泡以微米级和纳米级的单位混合存在，气泡在气泡以大于50 微米直径存在时是我们平常可以用肉眼观察到的，当水中这种气泡大量存在的情况下，由于光的折射作用我们可以观察到的水溶液呈乳白色，俗称牛奶水。而水中的气泡到纳米水平后，人们一直认为纳米气泡是不存在的，根据经典热力学，理论上室温下水中纳米气泡是不能稳定存在的.但是在20世纪末就已经有人在实验结果中总结出来固态物质与液态物质临界面上存在的纳米级别的微小气泡， 科学家在研究表面疏水的长程作用机制过程时提出纳米气泡的存在. 但微纳米气泡在以前的科学仪器水平下很难直接观测，所以只有通过间接实验证明.直到之前一段时间人们利用原子力显微镜(AFM)对纳米气泡进行了直接的观察，21 世纪初科学家发布了纳米微气泡的原子力显微镜图像，纳米气泡的存在才得到了直接的证明。微纳米气泡的研究已成为气体与液体研究领域的新热点并具有深远意义。

2 微气泡水生成原理

目前经过大量实验表明利用疏水介质来制造微气泡是比较简单的方法，一般方法常用的有四种：1）浸泡法；2）外部气体混合；3）替换法；4）化学法。

浸泡法：首先对液体加热使液体中的气体达到饱和， 此时放入疏水的物质就会在其的表面形成微气泡。

外部气体混合法：直接将气体与溶液混合，形成气体饱和状态的水溶液。然后将该液体通过输水物质表面，这样就会产生微气泡。

替换法： 利用乙醇被水替换过程中产生有大量的气体析出，从而形成纳米气泡。

化学法：化学法就是直接利用化学反应产生气体，从而形成纳米级气泡。

基于以上几种方法来实现微纳米气泡水溶液的制备目前基本都有相关的产品出现，但是大多数都应用于工业领域.民用微气泡设备主要以日本与台湾技术为主，但是价格昂贵距离家庭普及还有较长的时间.目前宁波海伯科峻技术有限公司开发的悦泊牌微气泡发生器是一种面向家庭为主的小型化的微气泡发生装置。

3 微气泡水特性

3.1 更具能量的活性水

微气泡水是一种集聚能量的水其能量主要来源于以下两个方面， 爆炸能和结合能，这两种能量产生的功效使得气泡水区别于普通的水.

爆炸能:活性氧微纳米气泡进入水中后产生三种变化，第一种为气泡破裂，活性氧以分子态溶解于水中成为溶解氧；第二种为气泡融合成为大分子气泡，随着气泡不断融合壮大，气泡将上升出水面；第三种为气泡保持原态在水中横向、向下、向上运动，4～5 小时后才能上升到水面。我们所说的气泡破裂爆炸能是指第一种情况，活性氧微纳米气泡进入水中后，因气泡内部压力比较高导致气泡壁具有比较高的张力，发生碰撞或其他条件导致气泡破裂，气泡壁的张力作用将释放巨大的爆炸能量，这种爆炸能量可以促使活性氧分子溶解于水，同时可以破坏污染物与水的共价键连接，也可以破坏污染物内部的化学键连接，活性氧同时发挥作用。

结合能：活性氧微纳米气泡进入水中后发生第二种变化即气泡融合成为大气泡时，由于气泡融合导致气泡壁表面张力下降，融合的气泡将释放较大的气泡结合能，这种结合能可以导致气泡周边的污染物与水之间的共价键结合破裂，使气泡中的活性氧对污染物产生氧化降解作用和活性氧分子在水中的溶解作用。

以上二种能量在活性氧微纳米气泡中共存，二种能量结合后使活性氧气泡拥有超高的粒子能量。活性氧微纳米气泡的运动是由气泡自身能量引发的。在以上变化过程都属于能量释放过程，该过程会使表层水面产生一定量的水压从而使微气泡气泡水有着比普通水无法具备的水压力，该压力可以使水分渗透到一些普通水无法渗透到的细小空间.

3.2 高增氧功能的水

50 微米以下的微小气泡，体积小，水中滞留时间长， 且不断缩小，最后在水中破裂而消失，气泡完全溶解于水液。其主要原因在于，50 微米以下的气泡，虽然有上升倾向， 但速度缓慢，水液中滞留时间长。例如直径 10μm 的气泡上升 3mm 需要 1 分钟。更重要的是由于水气之间的表面张力大于气泡内压，气泡出现自我收缩倾向。根 据杨-拉普拉斯法则，气泡表面张力与气泡直径大小成反比，与气泡内压成正比。表面张力增大，气泡不断收缩，同时内压也随之增大。即所谓出现自己加压现象。一旦收缩的气泡内压与表面张力失去平衡，气泡破裂，气体即完全溶解于水液中。微纳米气泡对水的增氧作用非常的大，仅在短时间内就可以使水中的溶解氧提高。这是因为微气泡可以使单位体积内气泡表面积增加，气泡表面积的增加和气泡内部能量增加可以加强气泡表面氧化反应， 能够提高氧的溶解率。

4 微气泡水实际应用

4.1 清洁皮肤健康沐浴

如果在自来水中含有大量的微纳米气泡，这些气泡会降低水的透明度，由于气泡对光的散射与折射使得充满微气泡的水看起来像牛奶一样，所以用微纳米气泡水沐浴又可以称为牛奶浴。水中的气微泡上升或者下降都会产生破碎，气泡破碎过程会产生的低音频率，类似于超声波清洗一样具备比较好的清洁效果。同时这种低音频率还具有使人有镇静和愉快的感觉。如果利用氧气在水中制造微氧气泡，利用高氧水做沐浴SPA，不仅可以滋养皮肤、延缓老化，还可以氧疗的效果。

4.2 缓解皮肤病症状

皮肤病的成因很多大部分是由真菌造成，通过微气泡水的洗涤虽然不能达到治愈的效果，但是由于微气泡水的清洁与高增氧功能在一定程度上可以缓解皮肤病的一些症状。比如皮肤瘙痒、脚气等都是有明显的效果。而且对于一些较轻的表层皮肤病状确实还存在着一些治疗效果。

4.3 高效去除厌氧菌缓解口腔疾病

氧气可抑制和杀灭导致“口气”难闻，牙齿腐烂和牙龈疾病的厌氧菌，使用微气泡水，对有口腔疾病的患者是一大福音。

4.4 蔬菜、水果出色的清洗效果

微气泡水清洗蔬菜主要是利用微气泡水蕴藏着的丰富的动能及气泡爆炸的波浪使水进入到蔬菜水果表面的凹凸缝隙，以及茎杆的夹缝处从而达到清除污垢及取出农药残留的效果。

4.5 富氧水的神奇功效

经过微气泡处理过的普通水可以称之为“富氧水” 富氧水中的溶解氧最高可达到70mg/L，是普通水的10 倍。氧气是生命活动中不能缺少的重要物质，许多疾病与缺氧有关。初步研究发现，喝富氧水能够对心血管系统产生有益的帮助；许多人喝了“富氧水”后会觉得精神焕发；有人喝了后头痛也会消失；运动员喝了以后可以提高运动能力。如果使用富含微量元素的矿泉水生产“富氧水”还可达到防病健身的多种目的。