微納米氣泡發生裝置及其應用的研究進展

鄧 超，楊 麗，陳海軍，楊謀存，朱躍釗

（1. 南京工業大學 環境學院，江蘇 南京 210009；2. 南京工業大學 機械與動力工程學院，江蘇 南京 210009）

進展與述評

微納米氣泡發生裝置及其應用的研究進展

鄧 超1，楊 麗1，陳海軍2，楊謀存2，朱躍釗2

（1. 南京工業大學 環境學院，江蘇 南京 210009；2. 南京工業大學 機械與動力工程學院，江蘇 南京 210009）

綜述了微納米氣泡發生裝置及其應用的研究進展。微納米氣泡具有與普通氣泡不同的特性，近年來日益受到關注。介紹了溶氣析出氣泡、引氣制造氣泡和電解析出氣泡等微納米氣泡發生原理，并闡述了相應原理的微納米氣泡發生裝置的研發狀況；評述了微納米氣泡發生裝置在氣浮選礦、水體修復和凈化、船舶減阻、藥物傳遞、熱噴印噴墨等領域中的研究進展，以期為微納米氣泡的理論研究和技術應用提供指導。

微納米氣泡；溶氣析出氣泡；引氣制造氣泡；電解析出氣泡

通常把直徑在0.1～50 μm的微小氣泡稱為微納米氣泡，其具有與普通氣泡不同的特性，這一點已引起人們的注意。早在1970年，Bowonder等［1］就已經研究了多孔盤制造氣泡的技術；1979年，Takahashi等［2］開展了對壓力溶氣析出氣泡技術的研究；1991年，Ketkar等［3］開展了對電解析出氣泡技術的研究，使得微納米氣泡的發生方法得到了豐富和發展，如剪切法、加壓溶解法、電解法等。

目前，微納米氣泡已經得到了廣泛的關注和研究，由于微納米氣泡發生裝置在形成氣泡的濃度、尺寸均勻性以及裝置能耗等方面與傳統氣泡發生裝置相比都有較大的優勢，因而在化工、環境和醫學等方面具有良好的應用前景。

本文綜述了微納米氣泡發生裝置的研究進展，介紹了微納米氣泡特性、氣泡發生原理、氣泡發生裝置及其應用情況，并對未來微納米氣泡發生裝置的研究重點和發展方向進行展望。

1 微納米氣泡的特性

微納米氣泡由于尺寸較小，能表現出有別于普通氣泡的特性，如存在時間長、較高的界面ζ電位和傳質效率高等特性。

1.1 存在時間長

普通氣泡由于尺寸較大在水中受到的浮力遠大于自身重力，因而會迅速上升到水面而破裂。而微納米氣泡由于自身體積很小，在水中所受浮力相應也很小，從而表現出上升緩慢的特性［4］，如圖1所示。如直徑為1 mm的氣泡在水中上升的速度為6 m/min，而直徑為10 μm的氣泡在水中的上升速度僅為3 mm/min，后者是前者的1/2 000。

圖1 普通氣泡、微氣泡與納米氣泡的區別Fig.1 Difference between ordinary bubble，micro bubble and nano bubble.

1.2 較高的界面ζ 電位

微納米氣泡的界面ζ 電位表示由于氣泡表面吸附有電荷離子的雙電層而形成的電勢差［5］，它是影響氣泡表面吸附性能的重要因素［6］。雙電層結構由帶負電的表面電荷離子層（如OH-）等和帶正電的反電荷離子層（如H3O+）等組成，如圖2所示。

圖2 微納米氣泡界面雙電層示意圖［7］Fig.2 Schematic diagram of the double electronic shell on micro-nano bubble surface［7］.

1.3 傳質效率高

當氣泡直徑較小時，微納米氣泡受到表面張力影響，使得氣泡內部壓力遠大于外界液體壓力，從而壓縮氣泡內部氣體形成了自增壓效應。當氣泡內部發生自增壓時，內部壓力不斷增大，從而促進了氣泡內部氣體穿過氣液界面溶解到液相中［4］。因此，微納米氣泡的這種自增壓效應，可有效提高氣液界面的傳質效率。

由于微納米氣泡不但具有普通小氣泡的特性，還具有較高的界面ζ電位、傳質效率高的特點，使其在與界面科學相關的技術領域有著良好的應用前景。目前微納米氣泡的理論研究已經成熟，根據發生理論，研究人員已開發出許多具有代表性的微納米氣泡發生裝置，如加壓溶氣氣泡發生裝置、擴散板氣泡發生裝置和電解氣泡發生裝置等。

2 微納米氣泡發生機制及其裝置

目前根據氣泡發生機制可將微納米氣泡發生技術主要分為溶氣析出、引氣制造以及電解析出等方式。

2.1 加壓溶氣析出氣泡

加壓溶氣析出氣泡原理是通過改變氣體壓力，使氣體在液體中溶解度發生變化，再通過突然的壓力恢復使溶解的氣體以微納米氣泡形式析出。

加壓溶氣式裝置是利用水泵提供有一定壓力的循環水流至壓力溶氣罐中，同時利用空氣壓縮機將空氣壓入溶氣罐中，在壓力溶氣罐內形成高壓氣水混合狀態使氣體過飽和溶解，之后通過釋放器突然減壓使氣體以微納米氣泡的形式從水中析出［8］。加壓溶氣裝置主要由空氣壓縮機、循環水泵、壓力溶氣罐和釋放器組成，如圖3所示。壓力溶氣罐常見的罐內結構有空腔結構、噴淋式填料結構和射流式結構3種［9］。

圖3 加壓溶氣微納米氣泡發生裝置示意圖Fig.3 Schematic diagram of a dissolving air micro-nano bubbler.

空腔溶氣罐為空心結構，氣相和液相直接接觸，在壓力作用下實現溶氣；噴淋式填料溶氣罐的罐內加裝了提高溶氣效率的填料層，氣相與液相分別從罐底與罐頂進入溶氣罐內，填料一般多為多孔板、階梯環等，相比無填料的溶氣罐，溶氣效率可提高30%左右［10］；射流式溶氣罐的罐內加裝了射流器，通過射流管喉結處形成的負壓可進一步強化氣、液間的相對壓差，促進氣相向液相中溶解［11］。這3種壓力溶氣罐中，射流式析出氣泡裝置可省去空氣壓縮機設備，且溶氣罐中未溶解氣體可與回流水混合后作為射流器工作液體，溶氣效率相對較高，流程較為簡單。目前，這類裝置主要應用在氣浮技術中，對其研究集中在溶氣罐效率提高、簡化操作、降低制造成本等方面。

2.2 引氣制造氣泡

引氣制造氣泡原理是利用各種剪切力作用，將氣體粉碎使之形成微納米氣泡進入液相中。引氣制造氣泡法可分為3種：壓縮空氣通過擴散板法、機械力高速剪切空氣法與引射流分散空氣法［1］。

壓縮空氣通過擴散板法是將加壓空氣通過特制擴散板上的微孔進入液相中，氣體在微孔的切割作用下形成微納米氣泡。擴散板常用冶金粉末、陶瓷或塑料材料，在高溫下燒結而成。Fujikawa等［12］通過旋轉擴散板，提升微孔對氣泡的剪切效果，并調節擴散板轉速和微孔進氣量，實現對氣泡尺寸和數量的控制。徐振華等［13］研制出金屬微孔管裝置，利用空氣壓縮機使有壓氣體從金屬管壁上的微孔流出形成微氣泡，由管外高速流過的剪切液流將氣泡帶走進入液相中形成微納米氣泡。相比旋轉擴散板裝置，金屬微孔管裝置更簡單。Kukizaki等［14］研制出白砂多孔玻璃（SPG）膜，利用孔徑一致的盤狀SPG膜將有壓空氣微細化，并在液相中加入表面活性劑使氣泡發生進一步離散。研究結果表明，利用SPG膜產生的氣泡直徑與氣體流速以及溶液界面處的表面張力有關［15］。擴散板這類裝置相對簡單，但微孔部件由于孔徑很小制造加工要求較高且容易堵塞。

機械力高速剪切裝置通常使用高速旋轉的葉輪，由葉輪旋轉產生的剪切作用將液體中較大的氣泡分割成微納米氣泡［16］。美國、日本等國已研發出相應的產品，其中，代表性的是美國HydroCal環保公司于1985年發明的引氣裝置，該裝置利用底部葉輪高速旋轉在水中形成一個真空區，液面上的空氣通過曝氣機被吸入水中，依靠曝氣機的葉片把空氣粉碎成氣泡，并螺旋式上升到水面［17］。雖然這類裝置產生的微氣泡數量較多，但氣泡尺寸的離散度較大且裝置能耗較高。

引射流分散空氣法是由空氣壓縮機注入或自吸入空氣后形成氣液混合高速射流，依靠氣液間亂流紊動以產生微納米氣泡。空氣壓縮機注入式是利用空氣壓縮機將空氣強制送入吸入室供氣。自吸式是利用高速射流在吸入室形成負壓將空氣吸入供氣［18］，空氣壓縮機注入式射流析出氣泡裝置與自吸式射流析出氣泡裝置相比能耗較高、運行噪音較大。

自吸式射流析出氣泡裝置的構造包括噴嘴、吸氣室、混合管、擴散管4個部分，工作過程為：液體由噴嘴射入，在吸氣室形成負壓，氣體被吸入與液體一起進入混合管；在混合管內高速運動的液滴與氣體相互碰撞，氣體被加速、分散；進入擴散管段后，流速減慢，壓力增大，氣體被壓縮成微氣泡，氣液兩相以泡沫流形式流出［19］。Sadatomi等［20-21］對自吸式射流器裝置進行改進，在管路中間設一個小球體，由于球體所在部位管徑迅速減小，使得球前、后的水流流速相差很大，以致在球后形成負壓區，將氣體從球后管壁上的微孔吸入，并在管中受高速水流剪切作用形成微納米氣泡（見圖4）。在此基礎上，Sadatomi等又提出了利用節流孔和多孔管代替球體和微孔的氣泡發生裝置，進一步簡化了裝置的結構和降低了加工難度。

圖4 Sadatonmi等發明的微納米氣泡發生器［20］Fig.4 Illustration of Sadatomi’s micro-nano bubble generator［20］.

以上3種微納米氣泡發生方式雖然機制相同，但各有優缺點。如擴散板微孔易堵塞，但能耗低；機械剪切產生氣泡的尺寸離散度大，但氣泡產量大；射流器產生氣泡的尺寸較小，但裝置流道設計、制造要求高等。因此，在應用過程中，應根據實際需要選擇合理的裝置，必要時應對裝置進行適當的改進。

2.3 電解析出氣泡

電解析出氣泡發生原理：水中通電，分別在正負極板產生微納米氣泡。這種發生方式產生的微氣泡直徑大多介于20～60 μm［22］，氣泡尺寸的可控性好，但存在氣泡量較少、電極消耗、能耗較高等缺點。在很多實際應用中對電解裝置有嚴格要求，如在船舶減阻裝置需要產生大面積的微氣泡包裹船底表面，因此出現了采用矩形節點電極［23］、陣列式微電極［24］等的新型裝置，如圖5所示。矩形節點電極是采用芯片制造技術制造而成，通過在電極上添加絕緣涂層（僅留電極節點在液體中），通過向電極通電可得到直徑50 μm的氣泡，且電壓越高，獲得的氣泡尺寸越小。陣列式微電極是經刻蝕得到的一系列尺寸一致的電極陣列，通過調整電極大小、形狀、電解電壓等，可控制產生的氣泡尺寸。Sakai等［25］用200 μm的金屬微纖維編制成的網狀電極在水中電解得到了平均直徑為777 nm的微小氣泡。Xie等［26］以高度拋光金屬球表面的納米級凸起為電極，在電解水和甘油混合液中，得到了平均尺寸為6 μm的微氣泡。通常電解析出氣泡裝置可高精度控制微納米氣泡的尺寸和數量，在高精度控制和傳遞領域中應用前景很好，但裝置存在能耗高、電極消耗、加工難度大等問題。

圖5 陣列矩形節點電極微納米氣泡發生裝置的示意圖［23］Fig.5 Schematic diagram of an array of rectangular electrode micro-nano bubbler［23］.

除上述之外，微納米氣泡發生機制還有微管道［27］、高溫［28］、超聲波［29］、化學反應等技術，以及新型多機制結合氣泡發生裝置氣浮泵。微管道技術是采用微型氣泵將氣體通過微管道注入液體中而形成微氣泡，調節微氣泵的壓力和流量可控制形成的微氣泡尺寸、數量。高溫技術是采用金屬材料作為加熱器，給液體進行過飽和加熱，同時給予相應的擾動，液體沸騰而產生微納米氣泡，但產生的氣泡尺寸、數量不易控制，氣泡發生成本較高。超聲波技術利用超聲空化作用使液體形成負壓，使原來溶解的氣泡以微納米氣泡形式析出，同時也可以對氣泡破滅進行控制，這在氣泡精密控制應用上有良好的應用前景。化學物質間的反應也會產生微納米氣泡，如Betteridge等［30］用金屬鈉與水進行反應，通過測定氣泡破裂聲音的頻率確定了氣泡尺寸為微米級，但這種使用化學物質產生微納米氣泡的裝置成本過高，而且使用時還易引發水體的二次污染，應用范圍有限。

氣浮泵［31］原理是將壓力溶氣技術與葉輪散氣技術相結合，通過葉輪高速旋轉在進氣口形成負壓將空氣吸入，由于泵腔內高壓環境和劇烈的湍流，空氣快速溶入水中，同時部分吸入的空氣由于葉輪高速旋轉剪切形成微氣泡。相比傳統葉輪氣浮技術，氣浮泵的氣泡發生率更高、產生的氣泡尺寸更小。由此可見，當多種氣泡發生機制相結合時，可以提高裝置的氣泡發生率和氣泡的質量。

3 微納米氣泡發生裝置及應用

由于微納米氣泡具有尺寸小、比表面積大、吸附效率高等特性，因此在很多領域中都對微納米氣泡發生裝置進行了設計、研究和應用。

3.1 提高氣浮效率

微納米氣泡由于直徑小、比表面積大，所以在水中停留時間長、氣泡吸附效率高［32］。Rodrigues等［33］采用在276 kPa空氣或氬氣氣氛中加壓礦漿1 min后通過浮選柱排漿放壓形成微氣泡（30～100 μm），再由浮選柱內射流器形成的傳統氣泡聚合對礦物（粒徑小于13 μm）進行浮選，該方法可有效改善分離參數、提高氣浮效率，但裝置仍存在設備較大、操作復雜、運行費用較高等問題。

又如在金屬表面氣浮脫脂處理中，也是利用微納米氣泡在水中存在時間長、比表面積大的特性，可更高效地吸附油脂，將油脂帶離金屬件。張學發等［34］采用旋回式氣-液混合型微/納米氣泡發生裝置，在實驗室內對金屬表面油脂進行脫脂處理，初步驗證了脫脂的可行性及優越性，并指出這是一種節能、高效、環保的脫脂技術，具有很好的發展前景。

由于微納米氣泡與懸浮物良好的黏附效率，可吸附污泥絮體，有效提高剩余污泥的沉淀速率。Zabel等［35-36］采用溶氣析出氣泡裝置進行剩余污泥氣浮濃縮實驗，污泥含水率可以降至95.5%。管曉濤等［37］用渦凹氣浮裝置進行活性污泥氣浮濃縮實驗。渦凹氣浮裝置是利用渦輪高速旋轉產生的離心力，使渦輪軸心處形成負壓將空氣吸入，沿渦輪的氣孔進入內部被葉片打碎，形成大量微氣泡。實驗結果表明，濃縮后污泥含水率可降至93%～94%，明顯優于傳統方式。Li等［17］采用引氣制造裝置進行引氣氣浮，該裝置產生的氣泡量是普通溶氣氣浮的4倍，對水中懸浮物和油污都有較高的去除率。因此，相比普通氣泡裝置，利用微納米氣泡發生裝置可更有效地改善水體流動、增強吸附性能以提高氣浮效率。但目前如何降低裝置能耗、簡化裝置、與其他技術聯合應用仍需要進一步研究。

3.2 進行水體修復和凈化

微納米氣泡發生裝置產生的微納米氣泡具有水中停留時間長、氣體溶解速度快的特點，可大幅提高增氧效率，更有效地改善水體供氧，達到修復水體的目的［38-39］。Okamoto等［40］采用高速射流氣泡發生裝置對海底污泥進行復氧修復，利用微納米氣泡強化氧氣在氣液中的傳遞以提高底泥的含氧量，來增強微生物對污泥中污染物的生物分解作用。研究結果表明，相比普通復氧技術，利用微納米氣泡可提升充氧效率而促進污泥的凈化作用，但也發現射流裝置產氣量有限、能耗比普通復氧裝置高等問題。

微納米氣泡裝置產生的微納米氣泡具有有別于宏觀氣泡的特性，如界面ζ電位高、釋放自由基等，可以應用于水體凈化。Liu等［41］采用高速剪切氣泡發生裝置與混凝沉淀技術相結合的方法對印染廢水進行預處理實驗。該方法對印染廢水的COD、色度與油的去除率以及可生化降解性均有所提升。Liu等［42］用臭氧代替空氣，通過微納米氣泡發生裝置制造臭氧氣泡與混凝沉淀技術聯用對焦化廢水進行處理實驗，該工藝對吡啶、苯的去除率比空氣和純氧微納米氣泡工藝有較大提高。Tasaki等［43］采用紫外線（185 nm與254 nm）增強SPG膜純氧氣泡發生裝置進行甲基橙降解的實驗，在紫外線的照射下，可提高甲基橙的脫色效果和總有機碳的去除率。

因此，將微納米氣泡發生裝置與其他技術手段相結合（如混凝沉淀工藝、強氧化技術等），可有效提高微納米氣泡對難降解污染物分解的作用，在難降解污水凈化中表現出良好的應用前景。

3.3 實現船舶減阻

微納米氣泡船舶減阻［44］是利用水與空氣密度、黏度的差別，通過在航行體表面形成薄層氣液兩相流，改善船體流體力學性能，達到減阻的目的。裝置主要由多孔板或內置微細電極的氣泡發生裝置構成。王家楣等［45］采用長0.2 m、寬0.4 m、厚

0.005 m的多孔硅板生成微納米氣泡進行船模減阻實驗。多孔硅板一面與船模底部平齊，另一面為空腔的底部，氣體在壓力的作用下經多孔硅板生成微氣泡。考察了不同拖拽速度、噴氣量、噴氣形式下的對比實驗。實驗結果表明，在相同條件下，船模首、中部同時噴氣減阻效果均優于僅在首部噴氣的情況，總減阻率達32.8%，證實了微納米氣泡減阻的有效性，為今后進一步實驗打下了基礎。

由于船舶的運動，附著在表面的氣泡易被水流沖走，這就需要氣泡不斷地產生以保證船體表面有足量的氣泡附著從而增加了裝置的能耗。Stephani等［46］提出采用“被困氣泡”減小摩擦阻力的技術，通過將電解氣泡裝置產生的微納米氣泡困在凹坑中，從而減少氣泡流失量以降低裝置運行的能耗。實驗裝置的制備：先將254 mm×381 mm×1.6 mm的剛性鋁基板涂上絕緣環氧涂料和底漆，然后由機械鉆削出φ1.143 mm×0.762 mm的陣列盲孔。通過在實驗室內的初步實驗，發現在0.3 m/ s的水流環境中有70%的電解氣泡可以實現駐留，為進一步優化微納米氣泡減阻裝置提供了參考。

在上述實驗基礎上，李勇等［47］提出了柔性微電子機械系統（MEMS）減阻蒙皮工藝，如圖6所示。將鉑電極電解水產生駐留微納米氣泡的柔性減阻蒙皮設計與MEMS工藝有機結合，提供了一種新型的船舶表面減阻技術。減阻裝置采用3層結構設計，從上往下分別是微凹坑陣列、金屬電極圖案層、柔性基底層。雖然已證明柔性減阻蒙皮設計與MEMS工藝有機結合是一種有效的減阻技術途徑，但由于駐留微納米氣泡減阻技術涉及學科較多，要形成具有實用性的減阻裝置，仍需要從材料、流體力學及MEMS加工工藝方面對蒙皮減阻材料、結構進行進一步的實驗研究。由此可見，利用微納米氣泡代替船體與液相接觸可以有效地降低船舶航行阻力，提高能源利用效率，是一種有效的節能降耗技術。

圖6 柔性減阻蒙皮的示意圖［47］Fig.6 schematic diagram of anti-drag fexible skin［47］.

3.4 高精度傳遞

微納米氣泡作為載質，高精度傳遞主要應用于生物藥品傳遞、精密化學反應控制、熱噴印控制技術中。在生物技術領域中主要是用高精度單個微納米氣泡發生裝置產生的單個氣泡運載一定量的基因或藥品到靶組織，由超聲波作用而破裂將所載基因或藥品釋放給靶組織。利用微氣泡高精度傳遞不僅可以提高藥物的利用效率也可以減少對其他組織的傷害，同時可以通過改變微納米氣泡的尺寸來精確改變運載的藥品量［48］。楊春江等［49］通過機械力高速剪切氣泡發生裝置形成粒徑為2～6 μm的可控紫杉醇載藥脂質微氣泡，將藥物輸送到腫瘤組織附近，用超聲波使微氣泡破裂釋放藥物，獲得了良好的實驗結果，并指出該技術有望實現在實時監控下的體內定點靶向給藥。

在精密化學反應中主要是利用微管道氣泡發生裝置產生的單個微納米氣泡將藥品隔離，當氣泡進入反應區后靠催化劑或超聲波使氣泡破裂，藥品相互接觸進行反應。通過控制微納米氣泡數量、尺寸，可控制反應物的投加量和反應進程。Cravotto等［50］使用20 kHz和8.7 W/cm2超聲波微納米氣泡發生裝置產生氣泡并控制微納米氣泡的潰滅，實現了在常溫常壓下不能進行的有機化學反應的高精度控制。Zheng等［51］使用微管道氣泡發生裝置產生尺寸可控的微納米氣泡隔離蛋白質和凝結劑，然后在100 μm的微流道內混合，實現對蛋白質結晶反應的定量高精度控制。

在熱噴印技術中，噴印原理是當電極間的加熱元件通過一定的電流時，加熱元件升溫使周圍液體過熱而產生氣泡，將墨腔內的液體擠壓出去，當氣泡不斷產生墨水就會不斷地從微孔中噴出，控制氣泡產生速度和氣泡尺寸便可控制噴墨量，達到控制噴印分辨率的目的［52］。Deng等［53］采用高溫微納米氣泡發生裝置，通過控制加熱脈沖使其達到1.66 ms時，對尺寸從0.5 μm到70 μm的加熱元件產生微氣泡的效果進行實驗，當加熱脈沖一定時，加熱元件大于10 μm時有較好的球形微氣泡產生。由此可見，高精度傳輸對微納米氣泡數量、尺寸要求較高，且如何更好地控制氣泡的產生和生長仍需要進一步研究。

綜合微納米氣泡裝置的應用可見，不同的微納米氣泡裝置應用的領域有所不同。加壓溶氣氣泡發生裝置和引氣制造氣泡發生裝置這兩類氣泡發生裝置體積較大，產生的氣泡產量較大且尺寸離散度大，一般適用于氣泡需求量大且對氣泡的尺寸范圍要求較大的領域，如氣浮技術、水體修復和凈化技術領域中。電解氣泡發生裝置、微管道氣泡發生裝置及超聲波氣泡發生裝置由于氣泡產量較少且可以根據需求控制氣泡的數量和尺寸，因而可以在船舶減阻、高精度傳遞等對氣泡的數量和尺寸精度要求較高的領域中應用。

4 結語

由于微納米氣泡有別于普通氣泡的特性，在很多領域都有良好的技術優勢和應用潛力。目前，微納米氣泡發生原理主要有溶氣析出氣泡、引氣制造氣泡、電解析出氣泡3種，隨著技術的不斷進步，超聲波、化學反應、微管道、高溫等微納米氣泡發生原理等也將得到研究和發展。將不同原理的微納米氣泡發生技術相結合，可有效地提高氣泡產量和減小氣泡尺寸離散度，但應注重不同微納米氣泡發生機制的有效相互結合。這需要開展基礎理論和實際應用方面的研究，以便創造出適應不同需要、更簡便、低成本、低能耗的微納米氣泡發生裝置。

相對普通氣泡發生裝置，微納米氣泡發生裝置的制造難度、能耗及維護費用都明顯增大。針對微納米氣泡發生裝置進行簡化設計，降低制造難度；進行能耗分析，降低能耗等將是微納米氣泡發生裝置技術未來研究的重點。

微納米氣泡發生裝置可以應用的領域很廣泛，如氣浮、水體修復、船舶減阻、高精度傳遞等技術領域。在水體凈化中，將微納米氣泡發生裝置與混凝工藝、強氧化技術聯合應用，可有效增強原有技術的處理效果。因此將微納米氣泡發生裝置與其他技術聯用可以起到工藝增強的作用，但對于聯用后氣泡發生裝置的聯用條件的選擇與優化仍需要進一步的研究。

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（編輯 李治泉）

·最新專利文摘·

甲苯歧化與烷基轉移催化劑及其制備方法和應用

該專利涉及一種甲苯歧化與烷基轉移催化劑及其制備方法和應用。該催化劑由氫型ZSM-5分子篩和無機耐熔氧化物組成；氫型ZSM-5分子篩的質量分數為l0%～90%，氧化硅與氧化鋁的摩爾比為20～100，比表面積為350～550 m2/g，同時具備弱酸、強酸和超強酸，總酸量為0.25～0.82 mmol/g，B酸與Lewis酸的摩爾比為1.1～2.1，強酸酸量及超強酸酸量之和與弱酸酸量的摩爾比為1.2～2.0。該專利催化劑用于甲苯歧化與烷基轉移反應，具有甲苯轉化率高和苯和二甲苯選擇性高的特點。（中國石油化工股份有限公司；中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院）/CN 103878013 A，2014-06-25

一種高瀝青質含量的重質原料油的加氫處理方法

該專利涉及一種高瀝青質含量的重質原料油的加氫處理方法。具體步驟如下：在加氫處理反應條件下，將重質原料油與一種催化劑組合接觸，該催化劑組合包括加氫保護催化劑I、加氫脫金屬催化劑Ⅱ和加氫處理催化劑Ⅲ，原料油依次與加氫保護催化劑Ⅰ、加氫脫金屬催化劑Ⅱ和加氫處理催化劑Ⅲ接觸，以體積分數計并以所述催化劑的總量為基準，加氫保護催化劑Ⅰ的含量為5%～60%，加氫脫金屬催化劑Ⅱ的含量為5%～50%，加氫處理催化劑Ⅲ的含量為10%～60%。加氫保護催化劑I的裝填空隙率為25%～60%，加氫脫金屬催化劑Ⅱ含有成型的含硼氧化鋁載體，以壓汞法表征，載體的孔體積為0.95～1.20 mL/ g，比表面積為50～300 m2/g，直徑10～30 nm的孔占總孔體積的55%～80%；直徑300～500 nm的孔占總孔體積的10%～35%。（中國石油化工股份有限公司；中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院）/CN 103923691 A，2014-07-16

生產乙醇的方法

該專利涉及一種生產乙醇的方法，主要解決現有技術醋酸加氫催化劑在生產乙醇過程中存在的催化反應條件苛刻、單程轉化率低的問題。采用醋酸和氫氣為原料， Pd基催化劑和Cu基催化劑組成復合床催化劑，在氫氣與醋酸摩爾比為1∶（0.01～0.1）、反應溫度為180～270 ℃、反應壓力為0.5～5.0 MPa、醋酸體積空速為0.1～0.5 h-1的條件下，原料與催化劑接觸，反應生成乙醇和水，通過分離得到乙醇產品。該專利可用于醋酸加氫制備乙醇的工業生產中。（中國石油化工股份有限公司；中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院）/CN 103896734 A，2014-07-02

一種乙烯法合成醋酸乙烯的催化劑及其制備方法

該專利涉及一種乙烯法合成醋酸乙烯的催化劑及其制備方法，主要解決現有技術中存在的催化劑空時收率和選擇性偏低的問題。該專利催化劑包括載體、活性組分和助催化劑，載體為SiO2、Al2O3或其混合物，活性組分為鈀或金，助催化劑為醋酸鉀和芳香酸酯。該催化劑可用于乙烯法醋酸乙烯合成工業生產中。（中國石油化工股份有限公司； 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院）/ CN 103934033 A，2014-07-23

乙炔法醋酸乙烯催化劑及醋酸乙烯合成方法

該專利涉及一種乙炔法醋酸乙烯合成的催化劑及其制備方法，主要解決現有技術中存在的催化劑活性低的問題。該專利催化劑包括活性組分和載體，活性組分為醋酸鋅，載體為炭沉積碳化硅。該催化劑可用于乙炔法醋酸乙烯合成的工業生產中。（中國石油化工股份有限公司；中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院）/CN 103934025 A，2014-07-23

Progresses in Research and Application of Micro-Nano Bubble Generating Device

Deng Chao1，Yang Li1，Chen Haijun2， Yang Moucun2，Zhu Yuezhao2
（1. College of Environment，Nanjing Tech University，Nanjing Jiangsu 210009，China；
2. College of Mechanical and Power Engineering，Nanjing Tech University，Nanjing Jiangsu 210009，China）

The progresses in the research and application of micro-nano bubble generating devices were reviewed. Because of their different characteristics from ordinary bubbles，the micro-nano bubbles have attracted more and more attention in recent years. The generating mechanisms of the micro-nano bubbles were investigated，namely generating bubbles by dissolving air，manufacturing bubbles by entraining air and producing bubbles by electrolysis. The corresponding micro-nano bubble generating devices were introduced. The applications of the micro-nano bubble generators in mineral fotation，water restoration and purifcation，ship drag reduction，drug delivery and thermal ink-jet printing were discussed.

micro-nano bubble；generating bubbles by dissolving air；manufacturing bubbles by entraining air；producing bubbles by electrolysis

1000 - 8144（2014）10 - 1206 - 08

TQ 022.11

A

2014 - 04 - 23；［修改稿日期］ 2014 - 06 - 25。

鄧超（1990—），男，江蘇省金壇市人，碩士生，電話 15905150890，電郵 623976308@qq.com。聯系人：楊麗，電話13512510050，電郵 njut.yl@njtech.edu.cn。

江蘇省科技支撐計劃（工業）項目（BE2013127）。