Henrys Gesetz
Henry's Law and Nanobubbles
Das Henry'sche Gesetz ist eines der Grundprinzipien, die erklären, warum Nanoblasengeneratoren so effektiv funktionieren: Es stellt eine Verbindung zwischen Gasdruck, Gaslöslichkeit und der Bildung und Auflösung von Nanoblasen in Wasser her.
Was das Henry'sche Gesetz besagt
Das Henry'sche Gesetz besagt, dass bei konstanter Temperatur die Menge des in einer Flüssigkeit gelösten Gases proportional zum Partialdruck des Gases über der Flüssigkeit ist. In der Praxis bedeutet das: Wenn Wasser einem höheren Gasdruck (Sauerstoff, Luft, Ozon usw.) ausgesetzt wird, kann mehr Gas in die Lösung gepresst werden.
Von der Übersättigung zu Nanoblasen
Moderne Nanoblasengeneratoren nutzen dieses Verhältnis zwischen Druck und Löslichkeit aus, indem sie Wasser durch Zonen mit hohem und niedrigem Druck schicken, oft in Kombination mit Scherung oder Kavitation. Bei hohem Druck wird das Wasser weit über seine normale Gleichgewichtskonzentration hinaus mit Gas beladen. Wenn der Druck sinkt, bilden sich nicht nur große Blasen, die schnell aufsteigen und entweichen, sondern ein Teil des Gases keimt als Nanoblasen, die in der Flüssigkeit dispergiert und stabil bleiben.
Warum Nanoblasen das Henry'sche Gesetz nicht "verletzen"
Die klassische Theorie besagt, dass sich sehr kleine Blasen aufgrund ihres hohen Innendrucks schnell auflösen und ihr Gasgehalt mit der umgebenden Flüssigkeit dem Henry'schen Gesetz folgen sollte. Neuere thermodynamische und molekulare Studien zeigen, dass Nanoblasen metastabil sein können: Geladene Grenzflächen, lokale Übersättigung und die Grenzflächenstrukturierung des Wassers verlangsamen die Gasdiffusion, sodass das System insgesamt immer noch dem Henry'schen Gesetz folgt, aber der Weg zum vollständigen Gleichgewicht ist sehr langsam.
Bessere Nanoblasen-Systeme entwerfen
Da die Gaslöslichkeit von Druck, Temperatur und Gasart abhängt, bietet das Henry'sche Gesetz einen Anhaltspunkt für die Optimierung von Nanoblasengeneratoren für verschiedene Anwendungen. Höhere Drücke und niedrigere Temperaturen erhöhen zum Beispiel die Gasbeladung, während die Wahl des Gases (Sauerstoff, Luft oder andere Prozessgase) beeinflusst, wie viel gelöst werden kann und wie sich die Nanoblasen bei der Bewässerung, Aquakultur oder industriellen Wasseraufbereitung verhalten.
Verbindung zu acniti Lösungen
In praktischen Systemen wie acniti Nanobubble-Generatoren und Lösungen auf Basis von Sauerstoffkonzentratoren geht es darum, mithilfe des Henry'schen Gesetzes so viel hochreinen Sauerstoff wie möglich ins Wasser zu drücken und das gelöste Gas dann in extrem feine, stabile Nanobubbles umzuwandeln, um den Stoffaustausch und die Prozesseffizienz zu steigern. Durch eine sorgfältige Steuerung der Druckstufen, der Kontaktzeit und der Mischhydraulik können solche Anlagen Wasser mit einem hohen Gehalt an gelöstem Sauerstoff und einer hohen Dichte an Nanoblasen liefern und so die Sauerstoffausnutzung in Anwendungen vom Gartenbau über die Aquakultur bis hin zur fortgeschrittenen Oxidation verbessern.
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