水下在線微米氣泡實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)

什么是微納米氣泡

       按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的定義，微納米氣泡（Fine Bubble）就是液體中直徑小于100微米的氣泡，根據(jù)氣泡的大小又分為微米尺寸的微米氣泡（Micro-Bubble；MB）和納米尺寸的納米氣泡（Ultrafine-Bubble；UFB）兩種。微納米氣泡之所以單獨(dú)分為一類，是因?yàn)樗鸵话阋?jiàn)到的毫米級(jí)微小氣泡（Milli-Bubble）具有截然不同的特點(diǎn)，參見(jiàn)圖2。

（圖2）

       近年來(lái)，微納米氣泡的很多優(yōu)異功能被發(fā)現(xiàn)，如比表面積大、停留時(shí)間長(zhǎng)、界面zeta電位高等。除了其本身的性質(zhì)外，由這些性質(zhì)產(chǎn)生的效果也很*，如自身增壓溶解、產(chǎn)生自由基、強(qiáng)化傳質(zhì)效率等，因此微納米氣泡在環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)、膠片制作、醫(yī)學(xué)診斷與治療、浮選、污水處理、土壤改良、采油及冶金工業(yè)等諸多領(lǐng)域中得到很好的應(yīng)用，在美日中德等世界各國(guó)發(fā)展迅猛，萬(wàn)億市場(chǎng)可期。
       2013年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）設(shè)立新的技術(shù)委員會(huì)-微泡技術(shù)委員會(huì)、以及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組：ISO/TC281。2018年10月，中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)微納氣泡專業(yè)委員會(huì)成立。2019年11月，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)決定成立全國(guó)微細(xì)氣泡技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)。

ZYWNP-WJS-1型水下在線微米氣泡實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)

       微納米氣泡技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景極其豐富：水產(chǎn)養(yǎng)殖、栽培、灌溉、施肥、膜生物反應(yīng)器、含塑料廢水處理、穩(wěn)定塘、城市污水處理、固-液和液-液分離污水處理設(shè)備、牛奶廠廢水、肉加工廠、高爾夫球場(chǎng)水塘、啤酒廠污水處理、增氧泥漿細(xì)菌分解池、蝦場(chǎng)、池塘瀉湖、藻類控制、養(yǎng)牛場(chǎng)、魚(yú)類運(yùn)輸、魚(yú)類保鮮、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)、浮選、污水處理、土壤改良、蔬菜種植、無(wú)土栽培、納米氣泡洗浴花灑、納米氣泡水龍頭、醫(yī)療、健康養(yǎng)生，等等。
       正因?yàn)槲⒓{米技術(shù)應(yīng)用廣泛，制備方法多樣、發(fā)生設(shè)備多種，微納米氣泡直徑不同性能效用差別巨大，因此人們迫切希望有檢測(cè)微納米氣泡直徑的設(shè)備。目前有一些實(shí)驗(yàn)室儀器可以檢測(cè)到水樣中微納米氣泡的直徑，但是當(dāng)微納米氣泡水樣從科研生產(chǎn)實(shí)踐的實(shí)體中取出，送往實(shí)驗(yàn)室的途中，微米級(jí)氣泡基本散失、納米級(jí)氣泡也有部分滅失和狀態(tài)改變，檢測(cè)結(jié)果不能反映科研生產(chǎn)的實(shí)踐水體中微納米氣泡的真實(shí)作用狀態(tài)，使得科研沒(méi)有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支撐，也就無(wú)法量化指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐中氣泡尺寸控制的效果狀態(tài)。
       JXWNP-WJS-1型水下在線微米氣泡實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)（納米氣泡另有型號(hào)），正是為了解決科研生產(chǎn)實(shí)踐中、“水下”“在線實(shí)時(shí)”“動(dòng)態(tài)”“可甄別”這幾個(gè)關(guān)鍵詞而開(kāi)發(fā)的檢測(cè)設(shè)備。
       JXWNP-WJS-1型水下在線微米氣泡實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)適用在流體環(huán)境中觀測(cè)懸浮的微米級(jí)顆粒、膠體、氣泡類物質(zhì)，進(jìn)行在線、連續(xù)、原位地觀測(cè)。由于采用顯微實(shí)像技術(shù)，檢測(cè)結(jié)果*是“所見(jiàn)即所得”，不僅數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，還可甄別顆粒、膠體、氣泡類物質(zhì)，比如測(cè)量氣泡時(shí)可以采用“含孔自動(dòng)切分分析”手段自動(dòng)排除固體顆粒、膠體等干擾物質(zhì)。該設(shè)備大大豐富了易失樣品的觀測(cè)、檢驗(yàn)手段，幫助我們更為簡(jiǎn)易地了解此類微小物體的生成、運(yùn)動(dòng)、作用模式。
       該設(shè)備同樣廣泛適用于纖維工業(yè)、油脂、造紙、墨水、食品、橡膠、合成樹(shù)脂、制藥、采油、石油及其它高分子工業(yè)等的各種液體微粒懸浮體系，是大專院校、工礦企業(yè)等單位在科研生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中在線監(jiān)視和控制產(chǎn)品性能，穩(wěn)定及提高產(chǎn)品質(zhì)量的新型手段。
       該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)緊湊、使用維護(hù)方便，觀測(cè)迅速、結(jié)果可靠等特點(diǎn)。

（圖3）

主要技術(shù)指標(biāo)
圖像分辨率：0.6～4 微米/像素
測(cè)量范圍：1微米～100微米（其實(shí)數(shù)百微米也可測(cè)量，這個(gè)范圍是考慮ISO關(guān)于微氣泡的定義）
物距：13毫米（外殼最外層玻片到觀測(cè)樣品的距離）
變倍：0.7～4.5物理變倍、9檔電動(dòng)變倍
CCD攝像頭：60幀（標(biāo)配）～2000幀（選配）
***注：選配高速攝影需要配套專業(yè)軟件、高亮燈光以及固態(tài)硬盤
外形尺寸L×W×H ：600×200×200（毫米）
防水：機(jī)頭IPX7
儀器重童：約10公斤 
電源：AC 220V ±10 %，50Hz ±1% 
配套專業(yè)影像分析軟件

（圖4）軟件設(shè)置界面-放大倍率可調(diào)

設(shè)備構(gòu)成和工作原理
1 、設(shè)備構(gòu)成
儀器主體由CCD攝像頭，顯微放大鏡頭，密閉透明外殼，防水?dāng)?shù)據(jù)線和機(jī)電控制箱組成。
并配備微機(jī)工作站，專業(yè)測(cè)量軟件進(jìn)行圖像采集和分析。
2 、工作原理
儀器使用針對(duì)環(huán)境的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證密閉環(huán)境下的密封、防蝕的工作需求。通過(guò)在液體中的顯微鏡頭獲得實(shí)時(shí)的樣品圖像。圖像傳至微機(jī)工作站中對(duì)圖像進(jìn)行篩選分辨，測(cè)量，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

示例
提示1、氣源為空氣時(shí)，可以直接在環(huán)境中采集氣源；氣源為純氧、臭氧、氫氣時(shí)，需要準(zhǔn)備好相應(yīng)的氣源鋼瓶或發(fā)生器。
提示2、200幀/秒及以上的高速攝影需要高亮光源；計(jì)算機(jī)需要配固態(tài)硬盤。