قانون هنري
Henry's Law and Nanobubbles
يعد قانون هنري أحد المبادئ الأساسية التي تفسر سبب عمل مولدات الفقاعات النانوية بفعالية كبيرة: فهو يربط بين ضغط الغاز وقابلية ذوبان الغاز وتكوين الفقاعات النانوية وذوبانها في الماء.
ما ينص عليه قانون هنري
ينص قانون هنري على أنه عند درجة حرارة ثابتة، تتناسب كمية الغاز الذائب في السائل مع الضغط الجزئي للغاز فوق السائل. عمليًا، هذا يعني أنه عندما يتعرض الماء لضغط غاز أعلى (الأكسجين، الهواء، الأوزون، إلخ)، يمكن دفع المزيد من الغاز إلى المحلول؛ وعندما يتحرر الضغط، يصبح السائل فائق التشبع ويبدأ الغاز في الخروج على شكل فقاعات.
من التشبع الفائق إلى الفقاعات النانوية
تستغل مولدات الفقاعات النانوية الحديثة هذه العلاقة بين الضغط والذوبان عن طريق تدوير الماء عبر مناطق الضغط العالي والمنخفض، وغالباً ما يكون ذلك بالاقتران مع القص أو التجويف. وتحت الضغط المرتفع، يتم تحميل الماء بالغاز بما يتجاوز تركيز توازنه الطبيعي؛ وعندما ينخفض الضغط، بدلاً من تكوين فقاعات كبيرة فقط ترتفع بسرعة وتهرب، يتشكل جزء من الغاز على شكل فقاعات نانوية تبقى مشتتة ومستقرة في السائل السائب.
لماذا لا "تنتهك" الفقاعات النانوية قانون هنري
تنص النظرية الكلاسيكية على أن الفقاعات الصغيرة جداً يجب أن تذوب بسرعة بسبب ضغطها الداخلي العالي، ويجب أن يتبع محتواها الغازي قانون هنري مع السائل المحيط بها. تُظهر الدراسات الديناميكية الحرارية والجزيئية الحديثة أن الفقاعات النانوية يمكن أن تكون قابلة للذوبان: فالواجهات المشحونة والتشبع الفائق المحلي والبنية البينية للماء تبطئ انتشار الغازات بحيث لا يزال النظام يحترم قانون هنري بشكل عام، ولكن المسار إلى التوازن الكامل بطيء للغاية.
تصميم أنظمة أفضل للفقاعات النانوية
نظرًا لأن قابلية ذوبان الغاز تعتمد على الضغط ودرجة الحرارة ونوع الغاز، يوفر قانون هنري خريطة تصميم لتحسين مولدات الفقاعات النانوية لمختلف التطبيقات. على سبيل المثال، يزيد الضغط الأعلى ودرجات الحرارة المنخفضة من تحميل الغاز، بينما يؤثر اختيار الغاز (الأكسجين أو الهواء أو غازات المعالجة الأخرى) على الكمية التي يمكن إذابتها وكيفية تصرف الفقاعات النانوية في الري أو تربية الأحياء المائية أو معالجة المياه الصناعية.
الاتصال بحلول acniti
في الأنظمة العملية مثل مولدات الفقاعات النانوية acniti والحلول القائمة على مكثفات الأكسجين القائمة على الأكسجين فإن الهدف هو استخدام قانون هنري لدفع أكبر قدر ممكن من الأكسجين عالي النقاء في الماء ثم تحويل هذا الغاز المذاب إلى فقاعات نانوية دقيقة للغاية ومستقرة لنقل الكتلة وتحقيق مكاسب في كفاءة العملية. ومن خلال التحكم بعناية في مراحل الضغط ووقت التلامس ومكونات الخلط الهيدروليكية، يمكن لهذه المعدات أن توفر المياه بأكسجين مذاب مرتفع بالإضافة إلى كثافة عالية من الفقاعات النانوية، مما يحسن استخدام الأكسجين في تطبيقات من البستنة إلى تربية الأحياء المائية والأكسدة المتقدمة.