最近、よく耳にするようになった『ナノバブル』や『ウルトラファインバブル』
泡の新技術について見聞きすることもあると思いますが、今回の記事ではその違いについてご説明したいと思います。
ナノバブル=ウルトラファインバブル
ナノバブルは直径1μm未満の泡の事を示し、別名「ウルトラファインバブル」とも呼ばれています。
直径が100㌨m(0.1mm)以下の泡のことを「ファインバブル」、「ファインバブル」の中でも、直径100μm(マイクロメートル)未満で1μm(=0.001mm)以上の泡を「マイクロバブル」、それより小さい泡を「ウルトラファインバブル」=「ナノバブル」と呼び区別されています。 |
これらの泡は大きさにより効果が変わり、下記のように報告されています。
「ミリバブル」泡の直径100μm以上 | 普通の泡。浮上してすぐに破裂 |
「マイクロバブル」泡の直径1-100μm | 水は白濁しており、水中をゆっくりと浮上して、溶解が進むと共にバブルが収縮して、消滅します。 |
「ウルトラファインバブル」
「(ナノバブル)」 |
肉眼では見えない微細なバブルは長時間水中でブラウン運動をしながら浮遊することで、刺激を与えなければ数週間~数カ月の寿命がある |
一般社団法人ファインバブル産業会では、「ファインバブル」「マイクロバブル」「ウルトラファインバブル」の用語は国際標準化機構(ISO)で世界各国の代表者が合議して定義されました。
現在は上記団体に所属していない会社の製品や表記する際はファインバブル=ナノバブルと表記している場合が多く見受けられます。
ファインバブルの作用と活用方法
(1)ファインバブル(マイクロバブルとウルトラファインバブル両方)共有の作用
界面活性作用
①洗浄機能:細かな隙間に気泡が入り込むため精密洗浄や、汚れに付着して取り除く効果があります。ウルトラファインバブルは特に接触角も小さいから、洗浄効果が高いです。
②表面の帯電:水中で気泡表面がマイナスに帯電します。表面帯電の性質により、気泡表面の帯電極性と反対の極性に帯電する物体を引き付けます。一方、気泡表面の帯電極性と同じ極性に帯電する物体は反発します。
③疎水性相互作用:水中に浮遊する油性の物体が気泡表面に集まります。水中の様々な汚れを浮上分離させます。
(2)マイクロバブル特有の作用
① ガス溶解促進作用
高速ガス溶解:気泡内のガスを液中に短時間で溶かします。
緩慢浮上:ゆっくりと上昇します。
② 衝撃作用
圧壊:外部から圧力をかけることで気泡を破壊し、その衝撃で周辺の物質に対し作用させます。細胞破壊を必要とする最新医療の分野や醸造、発酵などで期待されています。
③ 反応促進作用
反応促進:気泡内ガスとして反応性ガスを選び、化学反応を促進させます。
酸化促進:酸性ガス気泡を用い、水中の化学物質を酸化させます。
④ 殺菌促進作用
水中に難溶性のオゾン気泡を効率よく溶解し、水中に溶解したオゾンで殺菌します。
(3)ウルトラファインバブル特有の作用
生成したウルトラファインバブル(ナノバブル)は、気泡界面にマイナス電位を形成しています。そのため、すぐに浮上することなくブラウン運動をしながら長期間滞在し、以下の性質を有します。
①ガス貯蔵作用
長期安定性:大きな刺激を与えなければ水中に長期間安定的に存在できます。
輸送性:あらかじめ酸素以外のガスのウルトラファインバブルで満たしておけば、ある程度の刺激以下ならば輸送できます。
過飽和維持:水中から外気へ放出される溶存ガス成分の消失を抑制できます。
鮮度維持:水中への酸素溶解を抑制し低酸素状態を維持できます。
② 生理活性作用
植物成長促進:種子の発芽促進や植物の生育を促進します。
③ 光透過性
透明性:可視光線を透過するので肉眼で透明に見えます。
光散乱性:可視光線より短波長の光を散乱します。
参考:https://engineer-education.com/fine-bubble_basic/
このようにファインバブルは通常の泡と異なり、様々な有用な性質を持っています。
現在これらの技術を活用することで、地球環境負荷の軽減や地球資源消費削減への貢献が期待される技術として多方面から注目を浴びています。 |
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