投稿: 2020年2月12日
編集済み: 2023年9月22日

ナノバブルはどのように計測する?

ウルトラファインバブルによるレーザー散乱光

ファインバブルがどのように機能するかを評価する前に、使用しているファインバブルのサイズ分布と個数濃度を知ることが重要です。それが機能することに気づいたら、目的に応じて最低限必要な、濃度あるいはサイズ分布を知っておく必要があります。これにより、ファインバブルの生成を最適化し、生成時間を無駄にせず、システムサイズを最小限に抑えることができます。一方、例えば100M/ml以上の高濃度が必要な用途において、50M/mlの能力のウルトラファインバブル発生機を使用しても効果がない、とは単純に断言できません。

ウルトラファインバブル分析装置 NanoSight NS300V-HS

ファインバブルの濃度には十分注意が必要です。ファインバブルは、小さな粒子を測定するのと同じ技術で測定できます。カメラ(ピクセルサイズをカウント)またはレーザー(ブラックアウト時間をカウント)でファインバブルを測定できます。また、数値指標を知る簡単な方法として、濁度の情報を参照することもできます。

ナノバブルを測定する場合、最も一般的な方法は、ブラウン運動を分析することです。レーザーと顕微鏡を用いて、UFB(ウルトラファインバブル)からの散乱光を捉え、ビデオを撮影し、各UFBの移動速度を分析します(これは、粒子軌跡解析法=PTAと呼ばれます)。ご存じのように、ブラウン運動速度は物質の種類には依存せず、サイズ、液体温度と、液体の粘度にのみ依存します。液体の温度と粘度はご存知のとおり、ブラウン運動が速いとウルトラファインバブルのサイズが小さく、遅いとブラウン運動が比較的大きくなり、ウルトラファインバブルのサイズは大きいと言えます。ブラウン運動を追うことで、ウルトラファインバブルのそれぞれの大きさがわかります。

市販のナノバブル測定器は?

粒子軌跡解析法によるナノバブルの測定

ナノバブルの測定が困難だったため、これまでナノバブル発生器の発明と開発は遅れていました。粒子を測定するために市場で入手可能な装置に基づいて、同じ測定方法がナノバブルの測定に使用されましたが、問題がなかったわけではありません。

メーカー製品名下限値(粒子)測定方式
Malvern NanoSightNanoSight NS300 / NS50010nm粒子軌跡解析法
島津製作所SALD7100HHレーザー回折散乱法
SympatecHELOS100nmレーザー回折散乱法
Malvern InstrumentsZetasizer Nano動的光散乱法
Otsuka ElectronicsELSZ-2plus動的光散乱法
SympatecNANOPHOX動的光散乱法
ArchimedesAffinity Biosensors共振式質量測定法
IZONqNano電気的検知帯法
Beckman CoulterMultisizer 4電気的検知帯法
MicromeriticsElzone II 5390電気的検知帯法

理論的には、上記のすべての機器でナノバブルを測定できるはずですが、落とし穴があります。粒子を測定する場合、強力な回折レーザーが検出センサに与えられるため、粒子を測定できます。一方、ナノバブルを測定する場合、ナノバブルは検出センサに対して非常に暗いです。その結果、多くのナノバブルが検出されません。つまり、NanoSight NS500は10nmの限界まで粒子を測定できますが、ナノバブルに関しては、検出限界はおそらく60nmまでになります。他の測定機器メーカーの多くは、ナノバブルのモード直径が常に50~90nmの間であるため、より大きな粒子/気泡しか検出できません。ナノバブルのすべてまたは大部分を見逃してしまいます。

時々、大学や研究の顧客からナノバブル発生器が動作しないと連絡が来ます。ほとんどの場合、その理由はナノバブル発生器に問題があるのではなく、測定方法に欠陥があることです。私たちが知る限り、日本ではナノバブルを適切に検出するために使用されている測定製品は 2 つだけです。島津製作所 SALD7500-nanoとカンタムデザイン NanoSight NS300。NanoSightには赤642nm、緑532nm、青488nm、紫405nmの4種類のレーザーが搭載されているので注意してください。NanoSightの場合、λ(ラムダ)405nmレーザーのみが適切に動作します。

ナノバブルの測定に関する他の経験や、誤った情報を発見された場合は、ご連絡ください。

ALTウルトラファインバブルセンサ

ALT ウルトラファインバブルモニタリング
ALT ウルトラファインバブルモニタリング

粒子軌跡解析を備えたNanoSightは、おそらく最も広く使用されているウルトラファインバブルの測定装置です。また、島津製作所のSALD7100HHはウルトラファインバブルの測定も可能です。この装置の欠点は、比較的高価であり、プロセス監視には適していないことです。多くのクライアントは、ウルトラファインバブル発生器が完全に動作しているかどうかを確認し、ウルトラファインバブルが高レベルに達したときに装置が自動的に停止することでコストとエネルギーを節約できる、より経済的なソリューションを求めています。ALT-9F17は、レーザー回折散乱法に基づいたウルトラファインバブルセンサーシステムです。

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