Ley de Henry
Henry's Law and Nanobubbles
La ley de Henry es uno de los principios básicos que explican por qué los generadores de nanoburbujas funcionan con tanta eficacia: relaciona la presión del gas, la solubilidad del gas y la formación y disolución de las nanoburbujas en el agua.
Qué dice la ley de Henry
La ley de Henry establece que, a temperatura constante, la cantidad de gas disuelto en un líquido es proporcional a la presión parcial del gas sobre el líquido. En la práctica, esto significa que cuando el agua se expone a una mayor presión de gas (oxígeno, aire, ozono, etc.), se puede forzar la entrada de más gas en la solución; cuando se libera la presión, el líquido se sobresatura y el gas empieza a salir de nuevo en forma de burbujas.
De la sobresaturación a las nanoburbujas
Los generadores modernos de nanoburbujas explotan esta relación presión-solubilidad haciendo pasar el agua por zonas de alta y baja presión, a menudo en combinación con cizallamiento o cavitación. A alta presión, el agua se carga de gas muy por encima de su concentración normal de equilibrio; cuando la presión baja, en lugar de formar sólo burbujas grandes que suben y escapan rápidamente, una fracción del gas se nuclea como nanoburbujas que permanecen dispersas y estables en el líquido a granel.
Por qué las nanoburbujas no "violan" la ley de Henry
La teoría clásica dice que las burbujas muy pequeñas deberían disolverse rápidamente debido a su elevada presión interna, y su contenido de gas debería seguir la ley de Henry con el líquido circundante. Estudios termodinámicos y a escala molecular recientes demuestran que las nanoburbujas pueden ser metaestables: las interfaces cargadas, la sobresaturación local y la estructuración interfacial del agua ralentizan la difusión del gas, de modo que el sistema sigue respetando la ley de Henry en general, pero el camino hacia el equilibrio total es muy lento.
Diseñar mejores sistemas de nanoburbujas
Como la solubilidad del gas depende de la presión, la temperatura y el tipo de gas, la ley de Henry proporciona un mapa de diseño para optimizar los generadores de nanoburbujas para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, las presiones más altas y las temperaturas más bajas aumentan la carga de gas, mientras que la selección del gas (oxígeno, aire u otros gases de proceso) influye en la cantidad que puede disolverse y en cómo se comportarán las nanoburbujas en el riego, la acuicultura o el tratamiento de aguas industriales.
Conexión con las soluciones de acniti
En sistemas prácticos como los generadores de nanoburbujas de acniti y las soluciones basadas en concentradores de oxígeno, el objetivo es utilizar la ley de Henry para introducir en el agua la mayor cantidad posible de oxígeno de gran pureza y luego convertir ese gas disuelto en nanoburbujas extremadamente finas y estables para aumentar la transferencia de masa y la eficacia del proceso. Controlando cuidadosamente las etapas de presión, el tiempo de contacto y la hidráulica de mezcla, estos equipos pueden suministrar agua con un elevado oxígeno disuelto más una alta densidad de nanoburbujas, mejorando el aprovechamiento del oxígeno en aplicaciones que van desde la horticultura a la acuicultura y la oxidación avanzada.
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