CN105592916B - 包含纳米气泡的液体溶液 - Google Patents

包含纳米气泡的液体溶液 Download PDF

Info

Publication number
CN105592916B
CN105592916B CN201480053733.XA CN201480053733A CN105592916B CN 105592916 B CN105592916 B CN 105592916B CN 201480053733 A CN201480053733 A CN 201480053733A CN 105592916 B CN105592916 B CN 105592916B
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid solution
nanobubble
nanobubbles
water
disc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480053733.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105592916A (zh
Inventor
W·J·鲍尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebed Holdings Inc
Original Assignee
Ebed Holdings Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebed Holdings Inc filed Critical Ebed Holdings Inc
Publication of CN105592916A publication Critical patent/CN105592916A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105592916B publication Critical patent/CN105592916B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/421—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path
    • B01F25/423—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path by means of elements placed in the receptacle for moving or guiding the components
    • B01F25/4233—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path by means of elements placed in the receptacle for moving or guiding the components using plates with holes, the holes being displaced from one plate to the next one to force the flow to make a bending movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K39/00—Feeding or drinking appliances for poultry or other birds
    • A01K39/02—Drinking appliances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23126—Diffusers characterised by the shape of the diffuser element
    • B01F23/231262—Diffusers characterised by the shape of the diffuser element having disc shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
    • B01F23/2373—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media for obtaining fine bubbles, i.e. bubbles with a size below 100 µm
    • B01F23/2375—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media for obtaining fine bubbles, i.e. bubbles with a size below 100 µm for obtaining bubbles with a size below 1 µm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/44—Mixers in which the components are pressed through slits
    • B01F25/441—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits
    • B01F25/4416—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits the opposed surfaces being provided with grooves
    • B01F25/44161—Axial grooves formed on opposed surfaces, e.g. on cylinders or cones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/08—Cleaning involving contact with liquid the liquid having chemical or dissolving effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/76—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with halogens or compounds of halogens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/305—Treatment of water, waste water or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/101—Sulfur compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/203—Iron or iron compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/206—Manganese or manganese compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/32—Hydrocarbons, e.g. oil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2307/00—Location of water treatment or water treatment device
    • C02F2307/06—Mounted on or being part of a faucet, shower handle or showerhead

Abstract

一种纳米气泡发生器，包括相当高浓度的纳米气泡的包含纳米气泡的液体溶液，制备所述包含纳米气泡的液体溶液的系统和方法。所述的纳米气泡发生器包括用于接收源液体溶液的流入部分，一系列的至少两个连续的空化区和剪切平面以处理源液体溶液和制备包含纳米气泡的液体溶液，以及释放包含纳米气泡的液体溶液的流出部分。

Description

包含纳米气泡的液体溶液
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年10月3日提交的第61/886318号美国临时申请的优先权，将其内容在此通过引用并入本发明。
发明领域
本发明涉及具有纳米气泡的液体溶液以及制备包含纳米气泡的液体溶液的系统和方法。
发明背景
近年来，含有微细气泡(毫米、微米和纳米尺寸的气泡)的气液混合物流体被用于各种行业和应用领域。
目前市场上的微米-纳米气泡发生器需要空气或气体来产生微细气泡，并且不能有效地使气泡的尺寸降低至纳米粒径。
许多发生器只能通过微米气泡产生纳米气泡，并且利用具有单一的剪切点的涡流室、注射器或文丘里管来减小气泡的尺寸。其他系统利用加压溶解或电解产生纳米气泡。所有这些系统都不能够形成使流体具有顺磁性所需的吸热反应。
例如，第8317165号美国专利描述了包含纳米气泡的液体的生产设备。然而，在该美国专利中记载的设备只能从微米气泡基液制备纳米气泡，并且需要利用外部气体/空气以产生更丰富的纳米气泡。
因此，本发明的一个目的是提供克服现有技术的缺点的制备含有纳米气泡的液体溶液的系统和方法。本发明的目的是提供制备包含纳米气泡的液体溶液的系统和方法，所述系统和方法不需要例如空气或气体制备纳米气泡，或不需要微米气泡基液。
进一步地，本发明的其他目的将由以下的发明概述、发明讨论、其实施方案和实施例等实现。
发明概述
本发明提供了含有纳米气泡的溶液，以及纳米气泡发生器和能够生成所述溶液的系统和方法。本发明的系统和方法和制备包含纳米气泡的液体溶液的系统和方法不需要外部的空气或气体来制备纳米气泡或产生更丰富的气泡，也不需要纳米气泡或微米气泡基液。
在一个实施方案中，本发明的纳米气泡发生器包括具有一系列的至少两个连续的空化区和剪切平面的腔室。源液体溶液包括极性液体溶液、非极性液体溶液或其组合。处理的液体溶液然后被分配用于使用和/或消耗。
在一个实施方案中，纳米气泡发生器包括壳体，所述壳体具有接收源液体溶液的流入部分，释放包含纳米气泡的液体溶液的流出部分，以及用于处理源液体溶液的处理部分，所述处理部分具有至少两个连续的剪切平面，所述的剪切平面被空化空间、空化腔室或空化区分隔。
在纳米气泡发生器的另一个实施方案中，所述处理部分包括至少两个安装在贯穿所述壳体轴向延伸的轴上的盘状元件，所述盘状元件被空间隔开。
在本发明的纳米气泡发生器的另一个实施方案中，每个剪切平面的宽度大约是每个空化空间的宽度的一半。在本发明的一个实施方案中，每个盘状元件的宽度大约是两个连续的剪切平面之间距离的一半或更少。
在本发明的纳米气泡发生器的另一个实施方案中，每个盘状元件包括朝向流入部分的第一壁，朝向流出部分的第二壁，和在第一壁和第二壁之间延伸的外周壁，其中所述外周壁包括凹口或凹槽。
在本发明的纳米气泡发生器的另一个实施方案中，盘状元件沿轴安装，其凹口沿圆周相对于彼此交错。
在本发明的纳米气泡发生器的另一个实施方案中，气泡发生器包括2至30个盘状元件。
在本发明的纳米气泡发生器的另一个实施方案中，盘状元件是由金属或金属的组合制成的。在一个实施方案中，盘状元件是由不锈钢制成的。
在一个实施方案中，本发明涉及一种包含纳米气泡的液体溶液的发生系统，所述系统具有液体溶液源和前述实施方案中任一个的纳米气泡发生器，所述纳米气泡发生器的源溶液流入部分操作性地连接到液体溶液源。
在另一个实施方案中，本发明涉及包含纳米气泡的液体溶液的制备方法。在一个实施方案中，该方法包括使源液体溶液通过本发明的纳米气泡发生器，从而制备所述包含纳米气泡的液体溶液。
在本发明的包含纳米气泡的液体溶液的制备方法的另一个实施方案中，源液体包括液体和气体的混合物。
源液体溶液通过纳米气泡发生器而经处理，以在源液体溶液中产生纳米气泡。纳米气泡优选以相对高的浓度存在于经处理的溶液中，并且是小的，优选在纳米尺寸范围内，优选为约10至约2000纳米，更优选为约10nm至约150nm。
在本发明的一个实施方案中，液体溶液任选在纳米气泡发生器之前或之后通过至少一个过滤系统，借以将细菌、病毒、囊孢等基本上从经处理的溶液除去。任何现有技术中已知的过滤系统都可以被使用和纳入本发明的系统。过滤系统可以包括但不限于粒子过滤器、木炭过滤器、反渗透过滤器、活性炭过滤器、陶瓷碳过滤器、蒸馏过滤器、离子化过滤器、离子交换过滤器、紫外线过滤器、反冲洗过滤器、磁性过滤器、能量过滤器、涡流过滤器、化学氧化过滤器、化学添加剂过滤器、Pi水过滤器，树脂过滤器、盘式膜过滤器、微孔滤膜过滤器、硝酸纤维素膜过滤器、网式过滤器、筛网过滤器或微孔过滤器，以及它们的组合。鉴于纳米气泡具有相对长的寿命，可以将本发明的包含纳米气泡的溶液存储和分配用于使用和消耗。
在本发明的另一个实施方案中，任选使经处理的源液体通过矿物过滤系统，借以将其中的矿物质，如铁、硫、锰等，基本上从经处理的源液体去除。
液体溶液的过滤(多次过滤)可在任何时间或步骤完成。例如，可以对源液体溶液，或包含纳米气泡的液体溶液进行过滤。
在本发明的又一个实施方案中，源液体由第一纳米气泡发生器处理。经处理的液体任选地通过任选的矿物过滤系统和任选的至少一种病原体过滤系统。包含纳米气泡的溶液可以被分配储存在储存容器，如储液器中，或者被再处理。在包含纳米气泡的溶液分配之前，处理的溶液任选地通过另外的一个或多个纳米气泡发生器，借以产生另外的纳米气泡。经两次、三次等纳米气泡发生器处理的溶液然后被分配用于使用和消耗。
经本发明的系统处理并任选地过滤的源液体溶液基本上有效地破坏或减少了细胞、病原体、病毒、细菌、真菌、孢子和霉菌的生长，以及提高了源液体的整体质量。纳米气泡发生器可与各种液体系统整合，用于处理多种类型的源液体。这些液体系统可以包括水加热器、水冷却器、饮用水系统、水卫生系统、软水器、离子交换器等。引入纳米气泡发生器的液体系统可用于普通家庭，以及科学、食品加工、石油、溶剂和医药行业。
因此，在另一个实施方案中，本发明提供了一种提高材料质量的方法。在一个实施方案中，该方法包括：(a)使源液体溶液通过本发明的纳米气泡发生器，从而产生包含纳米气泡的液体溶液；和(b)使材料与包含纳米气泡的溶液接触。
在另一个实施方案中，本发明涉及去除表面上的生物膜或防止表面上的生物膜形成的方法。在一个实施方案中，该方法包括：(a)使得源液体溶液通过本发明的纳米气泡发生器，从而产生包含纳米气泡的液体溶液；和(b)使得该表面与包含纳米气泡的溶液接触。
在另一个实施方案中，本发明是一种降低禽类粪便中氨含量的方法。在一个实施方案中，这种方法包括将包含纳米气泡的液体溶液提供给禽类。
在降低禽类粪便的氨含量的方法的一个实施方案中，该液体溶液是通过使源液体溶液通过本发明的纳米气泡发生器，从而产生包含纳米气泡的液体溶液而获得的。
在另一个实施方案中，本发明涉及一种从材料去除重金属的方法。在一个实施方案中，该方法包括：(a)使得源液体溶液通过本发明的纳米气泡发生器，从而产生包含纳米气泡的液体溶液；和(b)使该材料与包含纳米气泡的液体溶液接触。
本发明的包含纳米气泡的溶液所包含的气泡的平均纳米粒径在约10至2000纳米之间。不同于现有技术的包含微细气泡的液体，本发明的包含纳米气泡的液体溶液稳定并且具有顺磁特性。本发明的包含纳米气泡的溶液包括比用于生成本发明的包含纳米气泡的溶液的源液体相对更高的氧化还原电位(ORP)。本发明的包含纳米气泡的溶液是稳定的，可以在溶液中存在相当长的时间。
因此，在一个实施方案中，本发明提供了包含纳米气泡的液体溶液，在液体溶液中的纳米气泡具有10至2000纳米的粒径。在本发明的一个方面，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡是稳定的。在本发明的另一方面，包含纳米气泡的液体溶液是顺磁性的。在包含纳米气泡的液体溶液的另一个方面，包含纳米气泡的液体溶液具有比用于生成包含纳米气泡的溶液的源液体溶液的ORP相对更高的ORP。在水的情况下，在本发明的一个实施方案中，用本发明的纳米气泡发生器处理的水具有约650mV或更高的ORP。
在本发明的包含纳米气泡的液体溶液的另一个实施方案中，所述的液体溶液选自非极性液体溶液、极性液体溶液或其组合。
在本发明的包含纳米气泡的溶液方面，该溶液的液体选自：水(自来水、城市用水、井水、废水等)、溶剂、燃料、食用油、非食用油和醇。
在本发明的包含纳米气泡的溶液的另一个实施方案中，所述溶液包括液体和气体的混合物。在本发明的包含纳米气泡的溶液的方面，混合物的气体组分选自：氮、氧、二氧化碳、臭氧、乙醇、甲醇和氢。
在一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10至约2000纳米。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的大小为约10-1000nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-900nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-850nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-800nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-750nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-700nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-650nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-600nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-550nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-500nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-450nm；约10-400nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-350nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-300nm；约10-250nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-200纳米。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-150nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-100nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10～90nm或约10～80nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-70nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-60nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-50nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-40nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸为约10-30nm；和约10-20nm。
在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液包括约1.13E8个纳米气泡/毫升至约5.14E8个纳米气泡/毫升。
在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的平均粒径为约70nm-190nm。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的模式粒径(mode particle size)为约45nm-85nm。
在一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的平均尺寸在约100nm以下。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的平均尺寸在约75nm以下。
在一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的模式尺寸(mode size)在约60nm以下。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的平均尺寸在约50nm以下。
在本发明的一个实施方案中，用于以上可适用的实施方案中的任一个的纳米气泡发生器、系统和方法的源液体溶液不含气体。
在本发明的另一实施方案中，用于以上可适用的实施方案中的任一个的纳米气泡发生器、系统和方法的源液体溶液不使用外部气体。
在本发明的另一实施方案中，用于以上可适用的实施方案中的任一个的纳米气泡发生器、系统和方法的源液体溶液不含微米或纳米气泡。
附图简要说明
以下附图示出了本发明的各方面、优选的和供选择的实施方案。
图1.现有技术的净水器装置的侧视图。
图2.该图示出图1所示装置的盘。
图3.根据本发明一个实施方案的纳米气泡发生器的透视图。
图4.图3的纳米气泡发生器的完整外部视图(A)、透明视图(B)和纵向横截面视图(C)。
图5.该图示出根据本发明一个实施方案的纳米气泡发生器的处理部分的侧视图。
图6.该图示出图3的纳米气泡发生器的处理部分的等距视图。
图7.该图示出根据本发明一个实施方案的纳米气泡发生器的盘状元件的前视图。
图8.图3所示的纳米气泡发生器的纵向横截面放大视图，显示液体溶液经过纳米气泡发生器的流动。
图9.产生纳米气泡的本发明的系统的一个实施方案。
图10.产生纳米气泡的本发明的系统的一个实施方案。
图11.显示原始水样的纳米粒子跟踪分析(NTA)结果以确定原始水样中的纳米气泡的浓度和尺寸。
图12.显示原始水样的NTA结果以确定原始水样中的纳米气泡的浓度和尺寸。
图13.显示纳米气泡发生器处理的水样的NTA结果，以确定处理的水样中的纳米气泡的浓度和尺寸。
图14.显示纳米气泡发生器处理的水样的NTA结果，以确定处理的水样中的纳米气泡的浓度和尺寸。
图15.该照片示出了在对照和使用本发明的纳米气泡发生器处理的水的条件下来自肉鸡的储存的粪便样品的物理性质。
图16.该图示出了玻璃毛细管生物膜反应器系统。生物膜在连续流动条件下生长。玻璃管具有正方形横截面，能够用显微镜直接观察在管内生长的生物膜。该装置由开口介质进料瓶(4升容量)、断流装置、过滤空气入口、蠕动泵、毛细管和流动池支架、接种口和废液瓶组成。这些组件通过硅酮橡胶管连接。
图17.以浸没在对照的自来水和经处理的自来水中的盖玻片挑战接种(challenge)到皮氏培养皿中并孵育2小时的大肠杆菌(E.coli)细胞的显微照片。盖玻片用MiniQ水洗涤两次，用Syto 9染色并在2小时和20小时后用荧光显微镜观察。
图18.在经处理的自来水和在对照自来水中由固有细菌在流动池中形成的细菌生物膜(8天)。
图19.使用纳米气泡处理器处理的水去除预先形成的大肠杆菌生物膜。在流动池中形成的6天的大肠杆菌生物膜用经处理的自来水(图A)和对照自来水(图B)冲洗30分钟。图C(经处理的水)和D(未经处理的水)为显示留在表面上的生物膜的三维图像。点显示单个细菌细胞。图E(经处理的水)和图F(未经处理的水)是加入经处理的自来水(E)和未经处理的自来水(F)的图16的系统的玻璃毛细管的照片。
发明描述
定义
除非另有规定，本文所使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。另外，除非另有说明，使用“或”包括“和”，反之亦然，除非在权利要求中。非限制性术语不得解释为限制，除非明确说明或上下文另有明确指示(例如“包含(containing)”、“包括(including)”、“具有(having)”和“包括(comprising)”通常表示“包括但不限于”)。限制性术语的实例包括“由……组成”和“基本上由……组成”。除非另有明确规定，权利要求中包括的单数形式如“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”包括复数指称。
为了帮助理解和实施本发明的，提供了以下说明性的、非限制性的实例。
a.概述
在不改变源液体材料的基本组成和不需要使用有毒的催化剂或有害的添加剂情况下，本发明的创新系统和方法有效地在液体材料源中产生纳米气泡。该系统和方法可以在固定的安装单元或在便携式单元中实施。该创新系统还可以改装在现有的液体溶液分配系统，如水分配系统中。虽然描述了几个具体的实施方案，但是明显的是，本发明并不限于所说明的实施方案，并且其它实施方案也可以使用。如其在本文的下文所述的，本发明的包含纳米气泡的液体溶液在各种应用中都非常有效。本发明的发生器、系统和方法不需要外部空气或气体就可以产生气泡或在源液体溶液中产生更丰富的纳米气泡，并且它们也不需要纳米气泡或微米气泡基液溶液。
b.纳米气泡发生器
参考图3-8，本发明的纳米气泡发生器100可以包括壳体110，所述壳体110具有用于接收源液体溶液的流入部分140、用于释放包含纳米气泡的液体溶液的流出部分150以及用于处理源液体溶液的在流入部分140和流出部分150之间的处理部分115。
参考图3和4A，壳体110可以基本上呈管状，入口140和流出150部分可以在每端包括螺纹轴套120和130。壳体110和轴套120和130优选由基本上惰性的材料，如聚氯乙烯(PVC)制成。
参考图4B、4C、5、6和8，纳米气泡发生器的处理部分115可以包括一系列连续的空化区190和剪切平面168。所述一系列连续的空化区190和剪切平面168通过一般延长的构件180来实现，所述延长的构件180具有一系列(2个或更多个)间隔的元件160，所述元件160穿过壳体110轴向延伸，并且可插入纳米气泡发生器的流入和流出部分之间。可以使用2至30个间隔的元件160。也可以使用多于30个间隔的元件160。每个元件160可以呈盘状。盘状元件160可以被支撑或安装在中央杆或轴180上。参考图8，盘160可以包括相对的壁161、162(也被称为剪切壁)以及外周或侧壁163。一个剪切壁161可以朝向发生器的流入部分，并且相对的剪切壁162可以朝向发生器的流出部分。外周壁163可以在剪切壁161和162之间延伸。盘状元件160可以彼此保持间隔关系。元件160可以被空间170彼此隔开。
可以如图5-8所示形成每个元件160，其具有至少一个从外周壁163向下延伸的凹槽或凹口310。每个凹槽或凹口310可以包括边缘或剪切边缘167和剪切边缘167之间的剪切平面168。剪切平面168可被视为是侧壁163到凹槽310的延续。边缘167可以具有扇贝状的设计，可以是基本上锋利的。盘状元件可以优选通过激光切割制成。如图5所示，每个盘状元件160的宽度“a”，也就是剪切平面的宽度，可以为约两个连续的盘状元件160之间的距离“b”的一半。
如图5，6，8所示，轴向连续的盘160沿杆180排列，其中它们的凹口或凹槽沿圆周相对于彼此交错。元件160可以排列在杆180上以使得元件160上的凹口310是交替的。即，如果一个盘状元件的凹口朝下，则下一个盘状元件的凹口将朝上。
盘状元件可以由单一的金属制造，优选地，盘状元件可以由耐腐蚀的金属制成。优选地，盘状元件可以由不锈钢300系列，如316L制成，优选地，盘由激光切割。
如图8所示，每个盘状元件160在壳体110内可设置为基本上垂直于液体溶液流，例如元件160可以基本上阻止通过壳体110的任何直接流体流，因此流体流通过每个盘中的凹槽、凹口或孔310。由于交替排列的孔，盘160之间的流体流是湍流的，并且由于每个盘160中的孔310的横截面积不同，每个盘宽度不同，以及盘160之间的空间170不同，导致流体在其通过壳体110时被加速或减速，以确保在盘160的表面上方的湍流。如图3和8中的箭头所示，纳米气泡发生器可以是单向的和单定位的(unipositional)。
第1987070484号澳大利亚专利申请公开了净水器10，如1-2所描绘。净水器10包括支撑在中央杆18上的邻近的盘17。形成的每个盘具有一起位于盘的一个侧面的三个孔21。在该专利中描述的净水器不是纳米气泡发生器，因为与本发明的盘状元件上的凹口不同，第1987070484号澳大利亚专利申请的三个孔21不具备产生纳米气泡所必需的剪切平面和剪切边缘。此外，如图1所示，每个盘17的宽度基本上小于相邻盘之间距离的一半。
c.包含纳米气泡的溶液的制备系统
本发明的系统可以在多个不同的实施方案中构建，并且可以用于在液体溶液中产生纳米气泡。
生产包含纳米气泡的液体溶液的创新系统可以包括本发明的纳米气泡发生器。在另一个实施方案中，该系统可以包括液体溶液源和包括本发明的纳米气泡发生器的处理模块。
极性和非极性液体，亲水性和亲脂性溶液可作为本发明的系统的源液体，并经处理在源液体中产生纳米气泡，以制备具有高浓度纳米气泡的经处理的溶液。因此，所述源包括油、醇、水、溶剂、燃料、表面活性剂、凝胶、碳水化合物等。
图9显示了用于在液体源材料中产生纳米气泡的系统10的实施方案。该系统包括任选的源液体预处理系统15、本发明的第一纳米气泡发生器30，任选的高ζ电位晶体发生器100、任选的预过滤系统50、任选的至少一个过滤装置60，和任选的本发明的第二纳米气泡发生器80。预处理系统15、纳米气泡发生器30，ζ电位偏移的晶体发生器100、预过滤系统50，过滤装置60和第二纳米气泡发生器80相互液体连通，并通过管道系统的方式连接。所述的管道系统可以包括，例如管道，软管，导管，通道等。
源液体溶液，如水或自来水、油、醇等可以由任何合适的来源(例如龙头)供给，并且液体可以被存储在储液器20中，或可以从任何来源连续或间歇地供给。可以测试源液体的组成，如果有必要，可以添加另外的矿物质和其他成分以提供用于产生纳米气泡的充足来源。源液体在保持在储液器20之前和之后还可以在预处理系统15中被处理，以基本上去除可能干扰处理过程的多余的污染物，如碎片、含油成分等。
源液体可以被连续地或间歇地加到储液器20。液体溶液可以以足够的力和压力流动通过纳米气泡发生器以引发吸热反应，以产生具有顺磁属性的纳米气泡。泵可用于生成所述的力和压力。因此，液体溶液可以朝向本发明的系统的纳米气泡发生器主动泵送。液体也可以使用被动系统释放，如位于羽流中以在水轮机或螺旋桨之前处理水的被动系统。
在另一个实施方案中，经处理的源液体下一步通过至少一个过滤装置60。在一个优选的实施方案中，过滤装置60减少或基本上消除细菌、病毒、孢囊等。可以使用任何本领域已知的过滤装置。过滤装置60可以包括但不限于粒子过滤器、木炭过滤器、反渗透过滤器，活性炭过滤器、陶瓷碳过滤器、蒸馏器过滤器、离子化过滤器、离子交换过滤器、紫外线过滤器、反冲洗过滤器、磁性过滤器、能量过滤器、涡流过滤器、化学氧化过滤器、化学添加剂过滤器、Pi水过滤器、树脂过滤器、盘式膜过滤器、微孔滤膜过滤器、硝酸纤维素膜过滤器、网式过滤器、筛网过滤器或微孔过滤器，以及它们的组合。经处理和过滤的液体可以存储或分配用于使用和消耗。
如图9所示，在到达至少一个过滤装置60之前，经处理的液体任选地通过ζ电位晶体发生器100。高ζ电位晶体发生器在本领域中是已知的，通常用于防止或减少结垢。一种已知的高ζ电位晶体发生器100是Zeta RodTM系统。Zeta RodTM系统通过电子分散液体体系中的细菌和矿物质胶体提高结晶的ζ电位，消除生物污染和结垢的威胁，并且显著地减少化学添加剂的使用。液体体系中的胶体成为电容器的组件，并接收针对其天然表面电荷的强升压，改变控制粒子相互作用的双层状态。防止形成矿物性水垢是由于Zeta RodTM系统稳定胶体物质和悬浮的固体的分散，防止成核以及结垢附着到湿润的表面。细菌保持分散在主体流体中而不是附着于表面，不能吸收营养或复制从而形成粘液和产生臭味。已有的生物膜过度水合，失去粘合强度并分散。此外，生物污染、生物腐蚀和结垢被Zeta RodTM系统阻止。
另一种已知的高ζ电位晶体发生器100是由Porta Via Water公司下属的SterlingWater Systems,LLC生产的Sterling水防垢装置(Sterling Water Anti-ScaleAppliance)。当水通过Sterling水防垢装置时，电流释放到水中，降低水的表面张力，抑制结垢及硬水点出现。抑制结垢的原因在于经处理的水的ζ电位升高，避免矿物颗粒彼此接触。
如图9所示，在通过纳米气泡发生器30和任选的高ζ电位晶体发生器100后，并且在到达任选的至少一个过滤装置60之前，经处理的液体可以任选地通过预过滤系统50，在其中矿物质，例如铁、硫、锰等基本上从经处理的源液体除去。预过滤系统50可以是，例如不锈钢筛网过滤器。经处理和预过滤的源液体然后通过任选的至少一个过滤装置60，在其中细菌、病毒、孢囊等基本从经处理的液体除去。
在图9所示的实施方案中，泵25设置在纳米气泡发生器30的下游，经处理的液体间歇或连续地被释放并分配，用于各种液体系统应用。可选地，泵可以设置在纳米气泡发生器30的上游。
目前具有高浓度的纳米气泡的经处理的液体可以被分配和储存在储存容器70，如储液器中。在该实施方案中，在分配所述储存的经处理的液体之前，储存的液体可以通过第二纳米气泡发生器80，用于在经处理的源液体中产生另外的纳米气泡。经两次处理的液体可以随后被分配用于使用和消耗。应理解的是，该系统可以包括多于2个的纳米气泡发生器，由此经三次或更多次处理的液体可以随后被分配用于消耗。
图10说明了本发明系统10的再一个实施方案。系统10包括容纳源液体的源储液器20，任选的源液体预处理系统15、第一纳米气泡发生器30，任选的高ζ电位晶体发生器100，任选的预过滤系统50、任选的至少一个过滤装置60和任选的第二纳米气泡发生器80。预处理系统15、纳米气泡发生器30、高ζ电位晶体发生器100、预过滤系统50、过滤装置60、第二纳米气泡发生器80彼此液体连通并且通过循环管道的方式连接。源储液器20的实例可以包括但不限于蒸汽锅炉、水加热器、冷却塔、饮用水水箱、水池，封闭的养殖池塘、水族箱、工业供水水池、花园池塘等。源液体可以储存或连续或间歇地加到源储液器20，并且当生成纳米气泡时，源液体可以使用如前文所述的被动系统朝向生成纳米气泡的纳米气泡发生器30释放或泵送。供选择地，源液体在保留在源储液器20中之前或之后可以在预处理系统15中被处理，以去除可能干扰处理过程的多余污染物，如碎片和含油成分。
在图10所示的实施方案中，储存在源储液器20中的源液体、预处理系统15、纳米气泡发生器30、高ζ电位晶体发生器100、预过滤系统50、过滤装置60、第二纳米气泡发生器80和泵25通过管道系统以环状方式连接。示例性的管道系统可以包括但不限于管道、软管、导管、通道等，并且可以暴露于大气或被封闭。这种循环或环状连接提供了源液体溶液通过源储液器20、预处理系统15、纳米气泡发生器30、高ζ电位晶体发生器100、预过滤系统50、过滤装置60和第二纳米气泡发生器80的连续或间歇的循环。
由本发明的纳米气泡发生器系统连续或间歇地处理源液体最终达到一个时间点，在该时间点系统10内整个体积的源液体被纳米气泡发生器30、80处理。换句话说，整个创新系统10可以最终达到平衡样状态，在该状态下系统10内整个体积的液体经处理产生纳米气泡。如理论所预测的，微米气泡往往聚集以形成大的有浮力的气泡，其漂走或在达到其消失的程度的强表面张力产生的压力下破碎。然而，由纳米气泡发生器30、80产生的纳米气泡通常保持悬浮，因为气泡内的气体不会扩散出去。
在通过任选的过滤装置60之前，包含高浓度纳米气泡的经处理的液体可以任选地通过高ζ电位晶体发生器100，用于产生高ζ电位晶体以基本上去除可以导致结垢的矿物质。
在通过纳米气泡发生器30和任选的高ζ电位晶体发生器100后，经处理的液体可以任选地通过预过滤系统50，其中矿物质，如铁、硫、锰等基本上从经处理的源液体去除。
如图10所示，在供选择的实施方案中，在通过任选的过滤装置60后，经处理的液体可以通过任选的第二纳米气泡发生器80用以生成另外的纳米气泡。在该实施方案中，通过第一纳米气泡发生器30和第二纳米气泡发生器80对源液体的连续和间歇处理最终到达一个时间点，在该时间点系统10内整个体积的源液体被第一纳米气泡发生器30和第二纳米气泡发生器80处理。
系统中可以包括超过两个的纳米气泡发生器。例如，已经安装具有第三纳米气泡发生器的系统。然而，可以容易地制成具有4个、5个或更多个纳米气泡发生器的系统。
c.制备包含纳米气泡的溶液的方法
在一个实施方案中，本发明涉及包含纳米气泡的溶液的制备方法。在一个实施方案中，所述方法可以包括使源液体溶液通过本发明的纳米气泡发生器，从而产生包含纳米气泡的溶液。采用本发明的方法和系统制备的包含纳米气泡的溶液可以包括相当高浓度的纳米气泡，或浓度增加的纳米气泡，并且所述的纳米气泡可以是稳定的。
在本方法的一个步骤中，源液体溶液可以通过可以引发吸热反应的发生器。此源液体可以在合适的压力下通过。合适于如图9-10所示的系统的压力可以为约3.2巴。压力可以为约4巴，最大压力可以为约8巴。
其中在第一次处理时水从2摄氏度冷却至4摄氏度的吸热反应表明了水体自身内部的能量转化。
元件的关键材料可以由单一金属制造，优选是耐腐蚀的金属—例如不锈钢300系列。当水在元件/盘160上方通过时，通过对水的剪切作用水产生关键离子，其随后充当产生吸热反应的催化剂。
在临界压力下在发生器内的一系列元件上方流动的水的能量可以引发反应。在纳米气泡发生器内可以有至少两个元件。在一个实施方案中，在小发生器内可以有总共21个元件，在大发生器内可以有总共25个元件。多于25个元件也是可能的。
发生器内的每个元件可以充当剪切平面并且可以基本上垂直于液体溶液流放置，以利用剪切平面的整个表面。
发生器内的元件之间的间距也可以进行调整，以确保有合适的空化程度。在一个实施方案中，两个相邻的盘之间的空间大约是盘宽度的两倍。
参考图8，随着液体(由图8中的宽箭头表示)进入空化区或室190，多个反应可以基本上同时发生，包括空化、电解、纳米气泡的形成和水液体结构的重组。
随着液体溶液流动通过纳米气泡发生器，之前所述的同时发生的反应可以根据公式n－1次连续重复以增加溶液的动能频率，其中“n”是壳体110内盘状元件的数目。
得到的本发明的包含纳米气泡的液体溶液具有提高的顺磁特质，可以影响水随后的所有使用目的，或所有使用用途。它可以改变清洁性能、蒸气和制冰、热传递甚至泵水所需的能量。它可以减少结垢、生物膜、生物污染，并且可以改变水与油和油脂相互作用的方式。
本发明的方法改变了诸如氧化还原电位(ORP)的重要特性。通过使ORP升高超出现有的化学浓度的性能，本发明的方法大大提高了消毒剂的功效。本发明的系统和方法可以使ORP升高超过约650mV，这足以瞬间杀死浮游生物。本申请的系统和方法可以以相对小量的次氯酸钠传递高于700mV的ORP(参见表1和2)。
表1：20ppm的次氯酸钠/城市水对抗若干种细菌的效果
Figure GDA0001236557100000131
表2：5ppm的次氯酸钠/包含纳米气泡的水对抗若干种细菌的效果
Figure GDA0001236557100000132
研究表明在650-700mV的ORP值下，自由漂浮的腐烂和腐败菌以及病原菌如大肠杆菌0157:H7和沙门氏菌属可以在30秒内被杀死。腐败酵母和更敏感类型的形成孢子的真菌在该水平下在几分钟甚至更短的接触时间后也被杀死。
WHO(世界卫生组织)采用的饮用水消毒的ORP标准是650mV。当水体内的OPR的测量值为650-1000mV时，水中的消毒剂的活性足以几乎瞬间杀死有害生物体。
本发明的纳米气泡可以通过纳米气体屏障调节表面。这种纳米气体屏障可以起到阻止生物膜附着于表面的作用。上述效果的组合产生了消毒的表面/系统。
本发明的方法也可以积极地影响pH值，增加水的溶解效应。可以仅需要水压来操作。
e.包含纳米气泡的液体溶液
将源液体溶液通过创新系统的纳米气泡发生器之后产生的纳米气泡与未经处理的液体来源中或现有技术的经处理的液体中存在的小尺寸的气泡相比具有不同的尺寸和特性。
正如表3所证明的，本发明的包含纳米气泡的液体溶液是顺磁性的，具有比未经处理的源液体溶液的ORP更高的ORP，并且可以具有相当大或高浓度的纳米气泡(参见图11-14)。
本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸在约10-约2000纳米之间，以及在其间的任何范围内。例如，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的尺寸在约10-1000纳米之间；在约10-900nm之间；在约10-850nm之间；在约10-800nm之间；在约10～750nm；在约10-700nm之间；在约10-650nm之间；在约10-600nm之间；在约10-550nm之间；在约10-500nm之间；在约10-450nm之间；在约10-400nm之间；在约10-350nm之间；在约10-300nm之间；在约10-250nm之间；在约10-200nm之间；在约10-150nm之间；在约10-100nm之间；在约10-90nm之间；在约10-80nm之间；在约10-70nm之间；在约10-60nm之间；在约10-50nm之间；在约10-40nm之间；在约10-30nm之间，在约10-20nm之间。
在一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的平均尺寸可以在约100纳米以下。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的纳米气泡的平均尺寸可以在约75纳米以下。
在一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的气泡的模式粒径可以约在60纳米以下。在另一个实施方案中，本发明的包含纳米气泡的液体溶液的气泡的平均粒径可以约在50纳米以下。
在通过纳米气泡发生器之后，经处理的液体包含高浓度的纳米气泡。在一个实施方案中，在本发明的纳米气泡发生器系统中处理后的液体材料中的纳米气泡的浓度可以为约1.13至5.14E8个粒子/毫升。在另一个实施方案中，纳米粒子的浓度可以为约3.62至5.14E8个粒子/毫升。
本发明的纳米气泡发生器、系统和方法产生的纳米气泡是稳定的，不易沉降，并且即使在没有搅拌溶液的情况下一般也长时间保持悬浮。纳米气泡可以从若干小时至若干年保持悬浮。本发明人已经获得超过5年的稳定的胶体分散体，并且纳米气泡仍然活跃和存在。基于布朗运动的粒子理论，纳米气泡由于它们被液体中的快速运动的原子或分子撞击而无规则漂移并且悬浮在流体中，并且不影响浮力。
f.应用
本发明的创新纳米气泡发生器和本发明的系统可以用于消除细菌和微生物，并且提高多个液体系统中的液体的总体质量。这些液体系统更详细地描述如下，可以包括但不限于水加热器，水冷却器，饮用水系统，食品加工装置，分子纯化，家用水过滤系统，卫生设施，软水机，离子交换器，医疗、牙科和工业供水线路，蒸汽辅助重力排水(SAGD)等。
水加热系统
本发明的纳米气泡发生器可与各种水加热系统整合。已经意外地发现，由设有纳米气泡发生器的水加热系统处理的水可以去除水中的细菌和微生物，从而提高水加热系统的传热效率。受益于该创新系统的液体加热系统包括但不限于，连续水加热器、燃气热水箱式加热器、电热水箱式加热器、热水槽的再循环热水系统、连续水加热器、区域供热系统、地板采暖系统、使用热水和/或蒸汽的热交换器，或与传热液体，如天然或合成的热油的组合。
水冷却系统
纳米气泡发生器可与各种水冷却系统集成。已经意外地发现，由设有纳米气泡发生器系统的水冷却系统处理的水可以消除液体中的细菌和微生物，从而提高传冷效率。水冷却系统可以包括但不限于连续水冷却器，冰箱，煤气和电点火蒸发器，冷却垫，湿膜式蒸发器，蒸发冷却系统，地源制冷系统，湖水或河水冷却系统，湖水、地下水、河水、海水的热交换冷却系统，区域冷却系统，再循环冷却系统，地板冷却系统，各种类型、样式和型号的冷却塔，工业冷却锅炉用的真空应用，糖厂的蒸煮锅，造纸厂，炼油厂，采矿厂，发电厂，包括煤、气、油、生物质和核发电厂。
饮用水系统
纳米气泡发生器可与各种饮用水系统整合。已发现，在纳入纳米气泡发生器的系统中处理的水可以消除细菌和微生物，并提高水的质量，从而防止各种管道系统中生物膜的形成，以及改善水的味道。饮用水系统可以包括但不限于井、泉、池塘、湖泊、河流等。
食品加工产业
已经出乎意料地发现，用本发明的纳米气泡发生器处理的水在添加最少量的氯(5ppm以下)的情况下可以充当用于新鲜农产品存储的消毒剂。由于已发现经处理的水消除生物膜形成，食品卫生和生产成本较低并且保质期较短。此外，由于较低的水表面张力使经处理的水的溶解性增加，在引入纳米气泡发生器的系统中处理的水大大增加了来自茶和咖啡的油的产量。
卫生应用
纳米气泡发生器可与卫生系统整合，所述卫生系统如游泳池、电动清洗器、洗车器、家用洗衣机、商用洗衣设备、家用和商用洗碗设备等。
水处理应用
纳米气泡发生器可与水处理应用整合，所述水处理应用如软水器，离子交换器，所有采用氯、二氧化氯、过氧化氢、臭氧的膜系统和过滤系统等。
医疗行业
纳米气泡发生器可以与医疗系统整合，并且该系统用于一般涉及以下的应用：通过洗浴、水疗(spa)和日常使用的皮肤护理，提高的钙吸收，改善的牙齿和健康状况，以及医疗、牙科、工业水管线。
家用水过滤系统
用于普通家庭的纳米气泡发生器系统可以与上述的本领域已知的任何过滤设备整合。
引入本发明的发生器、系统和方法的装置
明显的是，本发明的方法、发生器和系统可以与现有的装置和液体分配系统结合使用，或改装在现有的装置和液体分配系统中，这些装置和系统如水加热系统，包括但不限于连续水加热器、燃气热水箱式加热器、电热水箱式加热器、用于热水槽的再循环热水系统、连续水加热器，区域供热系统，地板采暖系统、利用热水和/或蒸汽的热交换器或与传热液体，如天然或合成的热油组合；水冷却系统，包括但不限于连续水冷却器，冰箱，煤气和电点火蒸发器，冷却垫，湿膜式蒸发器，蒸发冷却系统，地源冷却系统，湖水或河水冷却系统，用于湖水、地下水、河水或海水的热交换冷却系统，区域供冷系统，再循环冷却系统，地板冷却系统，各种类型、样式和型号的冷却塔，工业冷却锅炉用的真空应用，糖厂的蒸煮锅，造纸厂，炼油厂，采矿厂，发电厂，包括煤、气、油、生物质和核发电厂；饮用水系统，包括但不限于井，泉、池塘、湖泊、河流等；食品加工应用，如咖啡和茶；卫生系统，包括但不限于游泳池，电清洗机，汽车清洗器，家用洗衣机，商用洗衣设备，家用洗碗机和商用洗碗设备等；软水器；离子交换器；所有使用氯、二氧化氯、过氧化氢、臭氧等的膜和过滤系统；通过沐浴、水疗和日常使用的皮肤护理系统，提高钙的吸收，改善的牙齿和健康状况；医疗，牙科和工业水管线；和任何家用水过滤系统。
农场：
供应用本发明的发生器处理的水的动物产生具有更少氨的粪便(氨转化为有机氮)。粪便变得稳定，并且不产生甲烷或硫化氢。将纳米气泡处理的粪便应用于作物显示以下情况：在同样氮输入的情况下，产量提高超过12％，耐霉菌，强的根系发育，抗昆虫，极低水平的微毒素，大田作物更耐干旱，以及水-空气界面使得植物从空气中吸收水分，乳制品是有氧的并且具备长得多的保质期，水能够消灭李斯特菌属混合物(listeria cocktail)。
水基涂料：
用本发明的包含纳米气泡的溶液制造的涂料显示：更快的干燥时间并且具有较少的挥发性有机化合物，由于更好的粘附性使得涂料的消耗降低40％，涂料显示抗霉菌性，涂料更鲜艳并且干燥更平整。
饮料厂：
本发明的纳米气泡水在超过1年的时间内在饮料工厂的瓶冷却隧道中代替对CIP(就地清洗)的需要，在输送机上喷洒经处理的水还在几天内去除生物膜。
家禽加工厂：
在热烫器上使用本发明的纳米气泡系统处理的水可以使得温度降低3至5华氏度。禽类出来后明显更干净。
在同样的制冷量下，在家禽冷却器中使用处理的水使得禽类达到降低3度的温度。化学品也更加有效，病原体计数急剧减少至0计数，并且在St.Mary's Maple Leaf厂的超过51天的试验中只有1个假阴性。
从蛋白粉去除重金属：
本发明的包含纳米气泡的水在接触时可以分离蛋白中的重金属，如铁、铅、锰，砷和其他。反应基本上是瞬时的，可以在澄清器或离心分离器中使用。当蛋白添加到饮料中时，自然地被纳米气泡所包封，从而使其作为胶体分散体系而贮存更稳定。
当产生的干燥蛋白材料被添加到经处理的水时，产生的干燥蛋白材料的方法可以用于所有干燥的饮料材料，包括茶、咖啡、水果浓缩物、药品、药物、淀粉、糖、巧克力混合物、所有调料混合物和食品，包括碎肉。
因此，本发明的另一个实施方案是从蛋白粉去除/分离重金属的方法，该方法包括使蛋白粉与合适的包含纳米气泡的液体，如水接触，从而去除/分离蛋白粉的重金属。
去除/分离蛋白粉的重金属的方法还可以包括将未研磨的包含蛋白的材料在合适的包含纳米气泡的液体，如水中预浸泡，将预浸泡的材料干燥，研磨包含蛋白质的材料，例如将材料研磨到70至100目的尺寸，并且在包含纳米气泡的液体中再洗涤研磨的包含蛋白质的材料，从而将重金属从研磨的包含蛋白质的材料分离。该方法还可以包括将湿的包含蛋白质的材料喷雾干燥，再研磨干燥的包含蛋白质的材料以及再洗涤干燥的包含蛋白质的材料以分离更细的重金属，喷雾干燥包含蛋白质的材料或使用供选择的干燥方法。通过该方法得到的蛋白质将基本上不含重金属。由此分离的重金属可以被出售或用于其它应用。
超消毒：
本发明的纳米气泡处理的水可以在添加或不添加化学品的情况下防止生物膜的形成和/或溶解生物膜。
空气消毒和过滤：
采用本发明的处理的水，存在于空气中的水分中的本发明的顺磁性纳米气泡使得建筑物中的霉菌消除。
在接触男士小便池时，洗手间中的氨可以转化为有机氮，从而消除氨蒸气。
灰尘可以减少，包括所有表面，如玻璃，木头，瓷砖，金属上的生物膜。
醇制造：
使用本发明的纳米气泡发生器处理的水时，葡萄酒的发酵时间可以减少超过50％。
生产乙醇和/或甲醇所需的能量可以更少。乙醇生产可以仅需要减少多达17％的能量。
当本发明的包含纳米气泡的水用于醇的稀释时，它改变了醇的化学特征，产生更为细腻柔滑的口味。
本发明的包含纳米气泡的液体溶液的制备系统可以用于制造酒精饮料，包括清酒、伏特加、苏格兰威士忌、朗姆酒、黑麦威士忌、杜松子酒、白兰地、干邑白兰地、龙舌兰酒、梅斯卡尔酒、葡萄酒、啤酒等。
制冰：
VogtTM商用制冰机在更短的时间内可以制备更硬的冰。该机器可以多制备约17％的冰。
水加热：
水以更少的能量加热和干燥，并且从表面更快蒸发最高达约30％。
发电厂应用：
可以预期在蒸汽或热电厂中效率提高，这是由于提高的传热、防止膜的生物污染和水更好的润滑能力。
采用冷却水冷凝蒸汽轮机可用冷却塔闭合循环，也将大大提高效率。
航海运输：
本发明的含有纳米气泡的液体可以减少船体与我们的水的摩擦。
清洗设备：
本发明的纳米气泡发生器可用于：动力清洗机、洗车、洗衣、地毯清洗、蒸汽清洗、热水清洗。
其他应用包括：将氢气注入植物油以减少催化反应和提高油品质量，在用于生产甲烷的生物反应器中使用，由于废水的需氧条件和废水的中性pH而消除废水中的三氯化铁(目前这已经在粪池中被证实，并且正在食品制造设备中验证。在使用再生水的冷却隧道中也已经被验证)。
本发明的包含纳米气泡的溶液可以用于下列货物：
1)在水和与水有关的货物中，包括：瓶装水，苏打水，古龙水，饮用水，泡腾水，静水，调味水，冰水，冰川水，矿泉水，汽水，花露水，维生素强化水，水床，水疗、洗澡、浴缸和游泳池用水，用于家畜和宠物饲养的水，用于灌溉蔬菜、植物、树木、农作物的水，用于生产溶剂的水，用于生产涂料的水，用于蛋白质纯化的水，用于生产洗涤剂的水。
2)在乳制品中，包括牛奶、奶制品、浓缩牛奶、蛋白强化牛奶、含有牛奶的可可饮料、包含水果的牛奶饮料、奶酪、酸奶、奶粉、黄油、奶油、涂抹干酪、基于大豆的奶酪替代物、乳制奶油、鲜奶油、冰淇淋、冰淇淋制品、基于大豆的冰淇淋替代物。
3)在酒精饮料中，包括鸡尾酒、含酒精的咖啡饮料、含酒精的冷饮、含酒精的水果饮料、含酒精的柠檬水、含酒精的麦芽冷饮、啤酒、含酒精的茶饮料、清酒、伏特加、苏格兰威士忌、朗姆酒、黑麦威士忌、杜松子酒、白兰地、干邑白兰地、龙舌兰酒、梅斯卡尔酒、葡萄酒。
4)在冰相关产品中，包括冰、方块制冰机、冰包、工业用冰。
5)在肉类中，包括牛肉、猪肉、鱼肉、家禽肉、冷冻肉、烟熏肉、肉罐头。
6)在牙科行业中，包括包含气泡的牙膏、牙刷、牙线、牙胶、漱口水和义齿清洁剂。
7)在制药/化妆品行业中，包括洗眼剂、用于制造化妆品的水、用于制造药物和药品的水。
8)蒸汽，包括蒸汽发生器、用于制造蒸汽的水、用于从油田提取油的蒸汽、用于蒸汽辅助重力排水处理的蒸汽。
9)清洁，包括通用清洁制剂、地毯清洁剂、蒸汽卫生和蒸汽清洁用水、卫生用水、水性涂料。
10)包含纳米气泡的油，包括防锈油，与油井行业的磨料一起使用的辅助流体，婴儿油，沐浴油，蔬菜、矿物油和动物油，用于油加工的催化剂，用于油井钻井液的化学添加剂，烹饪用油，油井和气井的钻井液，用于油井钻井的钻井泥浆，食用油，燃料油，取暖油，油气工业的高压水喷射系统，工业油，变压器的绝缘油，机油，机油添加剂，用于蜡烛制造的油，用于化妆品制造的油，用于涂料的制造的油，木材摩擦用油，凡士林，柴油，航空燃料，燃料添加剂，家用取暖燃料。
11)蛋白质，用作食品添加剂的蛋白质、用作食品填料的蛋白质、营养补充剂、水处理的动物和植物蛋白。
本发明的包含纳米气泡的液体溶液可以保存食品的调味料和香精。调味料和香料等的封装可以用于增强或改变食品和饮料的外观。作为防腐剂使用，通过添加维生素、矿物质和蛋白质恢复自然的营养价值。
本发明的包含纳米气泡的液体溶液可以用于清洁和消除可食用的禽类的巢中存在的污染物，例如去除羽毛、真菌、硝酸盐、亚硝酸盐等。本发明的包含纳米气泡的液体溶液可以使得禽类的巢更易于手动去除这样的污染物，同时保持巢的原貌，保留其营养和精华。
本发明的包含纳米气泡的液体溶液还可以用于包括以下的工艺：废水处理、废水和下水道管理、水处理、食品卫生、地毯清洗、建筑物清洗、尿布清洗、干洗、毛皮清洗、首饰清洗、皮革清洗、地毯清洗、窗户清洗、水池清洗、机动车(汽车、卡车、公共汽车、自行车、摩托车等)清洗、火车清洗、轮船清洗、飞机清洗、油井和气井处理、炼油、燃料处理和蒸汽辅助重力排水。
12)气体夹带
与物理学基础理论的基础相反，纳米气泡对体溶解是稳定的。该稳定性的原因可能在于气泡的纳米尺寸。尺寸越小，气泡越稳定，这延长了气泡的寿命并增加了气/液界面的接触时间。
毫米级的细小气泡和250纳米以上的纳米气泡可以使得系统容易地仅传递一小部分其物质(cargo)。采用100纳米以下的纳米气泡，传质速率极大(每单位体积的表面积随直径而增大)。现有技术的系统的平均尺寸范围为150-400nm。本发明的系统和方法产生的包含纳米气泡的溶液具有约100nm以下的平均尺寸。
实施例
出于说明的目的描述实施例，而不想要限制本发明的范围。
实施例1-自旋-回波(T2)弛豫的测量
使用未经处理的水和用纳米气泡发生器处理的水的Acorn Area NMR装置(XiGoNanotools,Inc.,Bethlehem,PA 18015,USA：美国专利7417426，2008年8月26日)进行自旋-回波(T2)弛豫测量。水样从两个地方获得：WB和JF。每一个样品五次连续测量。
表3说明了结果。虽然两种经处理的水样的数据比未经处理的对照和源样品的重现性更差，但明显的是，与其同级对照/源样品相比，两种经处理的样品各自具有统计学上有效的更短的T2弛豫时间。
注意：(a)对两种未经处理的水样(对照和源样品)的每种进行的五次连续测量中的随机变化和良好的重复性(低标准偏差和变异系数)，和(b)对两种WB经处理的水样的每种进行的五次连续测量的T2值的逐渐增加和较差的重复性(较大的标准偏差和变异系数)。
表3：各种水样的T2弛豫数据总结
Figure GDA0001236557100000211
实施例2-用纳米气泡发生器处理的水的纳米粒子追踪分析
此分析中所用的水来自位于安大略西南部的一个养鸡场。
水处理
将源水从水箱泵出。泵包括第一气泡发生器。氯气被注入源水，然后通过第二纳米气泡发生器。
经两次处理的水随后进入接触池，在所述接触池中使用GreensandPlusTM介质过滤器将铁、锰、硫和其他有毒矿物质氧化并除去。然后，烃过滤器用来滤除油、草甘膦和有机磷。HYDRAcap 60海德膜(Hydranautics Membrane)用来除去内毒素、病毒和细菌。然后将经两次处理的水通过第三纳米气泡发生器。
从泵送的源水(即通过纳米气泡发生器经一次处理的，在图11和12中被称为的“原始”样品)和经三次处理的水(在图13和14中被称为的“经处理的”样品)收集样品。
纳米气泡分析
纳米粒子跟踪分析(NTA)被用来获得原始样品和经处理的样品中的纳米级气泡的尺寸、尺寸分布和浓度的估计值(对该技术在工业中的应用的一般性综述，参照Bob Carr&Matthew Wright，“NanoSight LTD Nanoparticle Tracking Analysis A Review ofApplications and Usage 2010-2012”，第6章，2013)。
针对每个被分析的样品准备报告。还获得了样品实际外观的视频剪辑。许多样品含有直径很可能为数微米的非常大的颗粒。然而，一些粒子群相当小。
在某些情况下改变放大倍数以观察较小数量的较大颗粒。文件名表明了所用激光的波长(紫光405nm)，相机类型(科学CMOS)，显微镜物镜的放大倍数(X10和X20)和视频的长度。
在图11-14中，不同颜色的多点彼此叠放用以比较，但是是在任何给定时间的相同样本。
对于NTA而言，样品未经过滤或旋转(哪一个可以正常处理，以去除更大、干扰的、不可分析的材料)。
每种样品至少分析5次以显示样品之间的变异性(这是简单的统计学重现性的问题—更长的[或平均]分析得到更稳定的过程曲线。)
注意，一些样本是被运动的细菌所污染(这些是飞过视野的快速移动轨迹，它们的布朗运动轨迹是长线，不只是随机抖动)。
结果
图说明了原始样品和经处理的样品的NTA分析
原始样品显示许多大(接近0.5μm)粒子存在；较小粒子相当的洁净，具有约85-90nm的相对较窄的尺寸分布。原始样品被运动的细菌所污染。
经处理的样品是很好地单分散的，在50nm处具有洁净的纳米气泡群。可以看到高浓度的纳米粒子。原始样品中的纳米气泡的浓度是1.54E8至1.13E8个粒子/ml。另一方面，经处理的样品中的纳米粒子的浓度经测量为5.14E8个粒子/ml至3.62E8个粒子/ml。
原始样品中的平均纳米气泡尺寸是147nm至190nm，而在经处理的样品中是108nm和低至72nm。
原始样品中模式尺寸是66nm至85nm，而经处理的样品中是53-48nm。
原始样品中纳米气泡的量可以由泵中存在纳米气泡发生器解释。
实施例3-实施例1和2的结论
本发明的系统和方法产生了物理、化学和生物性质提高的包含纳米气泡的液体溶液。纳米气泡发生器导致一定水平的剪切和涡流，其产生限定的空化。该空化然后产生了足以达到临界的阈值活化能的压差。处在超过该阈值能量水平实现了纳米气泡的生成。这就是本发明的方法区别于传统的超声、均质器、静态混合器等的关键。
本发明的纳米气泡是顺磁性的。实际上，顺磁性纳米气泡的存在已使用核磁共振(NMR)自旋-回波弛豫时间测量证实(见表3)。
本发明的纳米气泡在50-100纳米之间并且是顺磁性的，完全改变了液体溶液的物理化学性质，例如，已观察到根据本发明的方法采用纳米气泡发生器处理的水的氧化还原电位大幅提高。
实施例4-禽舍氨的抑制
介绍
禽舍中最显著的空气质量难题之一是氨(NH3)。氨对禽类的健康、福利和行为有不利影响是被充分记载的。禽类以尿废物(尿酸)的形式和作为未利用的粪便蛋白质废物排泄氮(N)。新鲜排泄的家禽粪便的氮含量的约50％是尿酸形式的，尿酸通过多种微生物过程非常快速地转化为氨。相对于尿酸分解，粪便蛋白质通过细菌作用更缓慢地转化。据估计粪便中50-80％的氮转化为氨(Ritz,C.W.,B.D.Fairchild and M.P.Lacy.2004.Implicationsof ammonia production and emissions from commercial poultry facilities:AReview.J.Appl.Poult.Res.13:684-692)。在来自肉鸡废弃物的尿酸分解为氨中，影响微生物繁殖以及酶促步骤的因素为温度、pH值、水分、水活度和粪便的氮含量。大部分尿酸在有氧条件下分解，但小部分尿酸分解也是厌氧的(Groot Koerkamp,P.W.G.1994.Review onemissions of ammonia from housing systems for laying hens in relation tosources,processes,building design and manure handling.J.Agric.Eng.Res.59:73-87)。抑制废弃物中含氮化合物的分解的策略的关键在于使粪便中关键微生物和酶反应活性降至最低，降低pH值，和减少粪便中的氮含量。
目的
1.比较供应用本发明的水处理系统处理的水的0-20日龄的肉鸡的行为与供应未经处理的水的0-20日龄的肉鸡的行为。
2.比较供应用本发明的水处理系统处理的水的0-20日龄的肉鸡的粪便中的氨浓度与供应未经处理的水的0-20日龄的肉鸡的粪便中的氨浓度。
实验设计
实验在马里兰大学东海岸分校进行。研究设计为完全随机区组(RCB)设计，采用2个处理组并且每个处理组重复8次。采用RCB设计消除笼子的位置对禽类行为的影响。每个处理组放置在区组中(总共8个区组)。孵化后，在每个层架式鸡笼中放置每笼6只雄性肉鸡(实验单位)用于处理。测量的因变量是：喂养效率、体重增长、死亡率、粪便水分和粪便氨。
处理
1.对照(未经处理的水；水是从市政水源得到的)
2.用本发明的纳米气泡发生器处理的水
材料与方法
动物：雏鸡(Hubbard X Ross)是从当地的孵化场(Mountaire农场)得到的。对六只雄性雏鸡进行随机选择、称重并分配至处理组。在第14天从每个围栏移出一只鸡从而为禽类提供更多的空间。层架式鸡笼放置在UMES环境房中。每一个层架式鸡笼配备饮水器和饲喂器。饲料和水随意供应。收集每个笼的饲料消耗量。饮水器每天清洁一次，在这两个水处理组之间无交叉污染。每天记录死亡率，并采用设备标准操作规程，温度、通风和照明与商用条件相同。
饲料：向所有围栏提供达到或超过所有国家研究理事会(1994)推荐的标准开食料(starter diet)0-20天。
氨收集：在第7、14和20天测量密封桶的顶空的氨浓度。在每个收集日之前(24-48小时)，将干净的托盘放在每个围栏的下面以实现一到两天的粪便积累。在每个样本日收集每个笼子的粪便；合并并充分混合在一起。每个合并的粪便样品的子样品(第7日每个50克；第14日400克；第20日250克)被放置在密封桶中。氨检测管(dositube)放置在每个桶中以在22小时的时间段内测量容器顶空的氨的总ppm。收集第14天和第20天的粪便用于水分分析。在第20天还收集处理组的合并的粪便样品用于营养物分析。
管理：禽类被放置在启动组(starter battery)中，启动组被放置在UMES环境房中。按照标准的设备操作规程。温度、通风和照明与商业条件相似。
结果
该试验的结果提供在下表中。提供对照水的禽类的饲料转化率和平均增重与提供经处理的水的禽类的饲料转化率和平均增重相比没有统计学差异(表4和表5)。此外，提供经处理的水的禽类的死亡率百分比与提供对照水的禽类的死亡率百分比类似。与提供经处理的水的禽类的粪便的第14天的氨水平相比，在提供对照水的禽类的粪便的第14天的氨挥发中未检测到统计学差异。然而，与提供经处理的水的禽类的粪便的氨水平相比，在第20天来自提供对照水的禽类的粪便的氨释放中检测到显著的差异(分别为1.3对0.67ppm/小时)。氨的浓度降低了48％。与提供对照水的禽类的粪便中的水分百分比相比，提供经处理的水的禽类的粪便中的水分百分比的数值也降低(表6)。14日龄和20日龄的提供经处理的水的禽类的粪便的水分分别减少了1.56％和4.85％。20日龄的差异的显著性接近P＜0.05的水平。观察到的在20日龄时收集的粪便的营养成分含量的差异(表8)将需要进一步的试验来验证它的显著性。
讨论
对用本发明的纳米气泡发生器处理的水的该初步评价结果表明提供该水的肉鸡的粪便可以具有更少的水分和氨挥发。提供对照水的禽类的储存的粪便具有粘的、湿的和强粪便/氨气味，而给予纳米气泡发生器处理的水的禽类的储存的粪便是颗粒状的，更干燥的，具有“泥土”气味(参见图15)。与提供市政水的禽类相比，提供经处理的水的禽类的行为未观察到差异。然而，应当注意的是该研究中的所有禽类没有接触它们的粪便，并且具有相同的空气质量。已批准在野外条件下的商用鸡舍中另外的受控研究以验证该技术对肉鸡的行为、健康和福利以及空气和废弃物质量的潜在影响。
表4.提供两种水处理的肉鸡的饲料转化率(FCR1)(第7、14和20天)
处理(n＝8) 0-7天的FCR 0-14天的FCR 0-20天的FCR
对照 1.36 1.34 1.56
经处理的水 1.38 1.34 1.56
P＝0.78 P＝0.98 P＝0.88
1饲料转化率针对死亡率进行了校正。
表5.提供两种水处理的肉鸡的平均增重(第7、14和20天)
Figure GDA0001236557100000251
表6.提供两种水处理的肉鸡粪便的水分百分比(第14和20天)1
治疗(n＝8) 第14天的水分百分比 第20天的水分百分比
对照 74.06 69.63
经处理的水 72.50 64.78
P＝0.18 P＝0.06
1第7天粪便的水分未测定。
表7.从提供两种水处理的肉鸡收集的粪便的氨浓度(ppm/小时)1
Figure GDA0001236557100000261
1第7天未从收集的任何粪便样品检测到氨。
表8.从提供两种水处理的肉鸡(第20天)收集的粪便的营养成分值1
Figure GDA0001236557100000262
1每吨干重的磅数，基准
2从8个处理围栏收集的合并的样品
3从8个处理围栏收集的合并的样品
实施例5-经处理的自来水对实验室规模的生物膜系统中生物膜控制的评价
介绍
生物膜
微生物(细菌、真菌和/或原生动物，以及相关的噬菌体和其他病毒)可以在生物或非生物表面上的粘性聚合物(主要是EPS)中共同生长以形成生物膜。生物膜在自然界和工业环境中是普遍存在的，并且目前认为生物膜是很多微生物的主要栖息地，因为生物膜能使微生物，包括人病原体避免严苛环境，如存在抗生素和杀微生物剂(3，4，6)。在工业界众所周知的是，生物膜通常污染许多表面，包括船体、食品加工系统、水下采油平台以及管道和冷却塔内部，导致腐蚀和金属部件失效。在水纯化系统中的生物膜是许多水质量和操作问题的原因。生物膜是残留消毒剂失活、膜的生物污染、微生物在经处理的水中生长的原因，尤其是生物膜可作为系统中病原菌的贮器(1，5，8)。因此，生物膜与工业和医学中的众多问题相关，因为采用习惯做法生物膜非常难以消除。
大量的研究已经集中在开发控制生物膜发展的新方法(即，防止生物膜的形成和消除生成的生物膜)。表面改性、化学消毒剂和其他物理和化学方法已被开发并被应用于控制不同环境中的生物膜发展，但结果并不令人满意，并且其中一些方法不是环境友好的，对人的健康有不利影响(2，9)。新型有效的且环境友好的生物膜控制方法仍然是迫切需要的。
在这项研究中，我们呈现了关于本发明的纳米气泡发生器在经处理的城市自来水中控制初始细菌附着和在实验室测试系统中去除预形成的生物膜的有效性数据。
材料与方法
菌株、化学品和纳米气泡处理器
在该研究中使用两种菌株。大肠杆菌K-12MG 16653购自美国模式培养物保藏所。LB培养基(肉汤和琼脂)是从Fisher Scientific获得的。
纳米气泡处理器(直径为1英寸)是从Bauer Energy Design获得的。
水处理
将纳米气泡处理器连接至自来水龙头。完全打开水龙头使得自来水通过混合器(压力：40psi；流动速率：20升/分钟)。处理后5分钟收集经处理的水，并储存在4升的瓶中最多达7天用于以后使用。还收集直接来自水龙头的自来水，并储存在4升的瓶中作为对照使用。
细菌粘附试验
将无菌的玻璃盖玻片浸入45毫米的含有20毫升BED经处理的自来水或对照自来水的陪替氏培养皿中。然后在陪替氏培养皿中挑战接种10×6个细胞/ml的大肠杆菌细胞，并且在温和搅拌的条件下在室温下孵育2小时。然后将盖玻片用MQ水清洗3次，用Syto 9染色，并且用荧光显微镜使附着的细菌细胞可见。
生物膜形成和去除试验
用于研究的所有生物膜是在流动池生物膜反应器中形成的，所述反应器的设置类似于图16中的。在图16中，生物膜在连续流动条件下生长。玻璃管有正方形横截面，能够以显微镜直接观察管内侧上生长的生物膜。该装置由开口介质进料瓶(容量为4升)、断流装置、过滤空气入口、蠕动泵、毛细管和流动池支架、接种口、废液瓶组成。这些组件由硅酮橡胶管连接，附着1号盖玻片的三通道流动池(每个通道4mmW×40mml×1mmD)(Stovall LifeScience,Inc.Greensboro,NC)如描述的(7，10)组装和制备。
为了形成成熟的生物膜，使0.1LB培养基流动2-3小时来调节流动池系统。暂停培养基流动以接种细菌细胞(约为2×108CFU)并维持断流1小时，然后以8毫升/小时的流动速率重新启动。生物膜的形成在室温(20+/-1℃)下进行，在预设的时间点监测玻璃毛细管内生物膜的形成长达7天。
为了测试经处理的和对照自来水的初始细菌附着和生物膜形成，流动池系统中的一个通道分别供给经处理的自来水和对照自来水，流速为8毫升/小时。在预设的时间点监测玻璃通道中的细菌定殖和生物膜形成长达8天。进料瓶中的经处理的自来水和对照自来水每日更换。
对于生物膜的去除测试，使用上述方法在以8ml/小时的流动速率补充10％LB肉汤的所有三个通道中形成成熟生物膜(第4天)。一个通道连续供给10％LB肉汤，一个通道供给经处理的自来水并且一个通道供给对照自来水，流速均为16毫升/小时。用荧光显微镜(I×71Olympus,Center Valley,PA)连续监测生物膜。
生物膜成像
使用荧光显微镜(I×71Olympus,Center Valley,PA)、共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)(I×70Olympus)或相机(Canon PowerShot SD1 100IS)进行生物膜的观察和图象获取。在生物膜去除测试结束时，将包含1μM SYTO9(Invitrogen，美国)的PBS缓冲溶液(100μl)加入每个通道中并在黑暗中孵育15分钟。使用Olympus FluoviewTM FV1000共聚焦显微镜(Olympus,Markham,Ontario)获得荧光图像，所述的共聚焦显微镜带有Melles Griot激光源和探测器以及监测SYTO 9的滤镜组。使用油浸60×物镜获得图象。使用Amira软件包(Amira，SanDiego，CA)由生物膜样品的一堆断面图像重建三维图象。
结果
对初始细菌附着和生物膜形成的影响
细菌附着试验表明，经处理的自来水抑制初始细菌附着。在经处理的自来水中孵育2小时后，没有细菌细胞附着至玻璃表面；而在对照自来水中细胞开始附着至玻璃表面。在经处理的自来水中孵育20小时后，细菌细胞开始附着到玻璃的表面，在对照自来水中的玻璃的表面上可以观察到小的细菌聚集体(图17)。通过经处理的自来水可以使初始细菌附着至玻璃表面减少超过75％。
在流动池系统中经处理的自来水和对照自来水的生物膜形成测试表明纳米气泡处理器处理的自来水抑制生物膜形成。供给经处理的自来水后8天可以在玻璃表面零星地观察到小的细菌细胞聚集体。然而在供给对照自来水的通道中，整个玻璃表面被细菌细胞所覆盖，并且大的细菌细胞微菌落开始形成(图19)。通过测量细菌生物质，使得生物膜形成减少超过80％。
对预形成的生物膜的去除的影响
在流动池的多个通道中大肠杆菌生物膜形成6天后，分别将经处理的自来水和对照自来水供入每个通道。处理后30分钟，经处理的自来水去除了在通道中形成的大部分生物膜，而对照自来水在去除生物膜方面几乎没有效果(图19)。通过量化残留在通道内的生物膜的生物质，超过99％的生物膜生物质被经处理的自来水除去。对鲍氏不动杆菌(Acineobacter baumannii)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株形成的生物膜的去除也进行了类似测试。在不同测试中，去除99％的生物膜花费的时间在10分钟至5小时的范围内(数据未显示)。
结论
这项研究清楚的表明纳米气泡处理器处理的自来水可以有效地：(1)抑制细菌附着至玻璃表面，其是生物膜形成的关键步骤；(2)抑制生物膜形成；(3)去除预形成的生物膜。
使用澳大利亚专利中描述的设备处理的水对细菌附着和生物膜形成进行的初步测试显示，经处理的水和未处理的水之间没有显著的改善。因此，本发明的纳米气泡发生器已显示抑制细菌附着、抑制生物膜形成和去除预形成的生物膜，构成对现有技术的装置的显著改善。
实施例5的参考文献
1.Camper,A.,M.Burr,B.Ellis,P.Butterfield,andC.Abernathy.1999.Development and structure of drinking water biofilms andtechniques for their study.JOURNAL OF APPLIED MICROBIOLOGY 85:1S-12S.
2.Chen,X.S.,P.S.2000.Biofilm removal caused by chemicaltreatments.Water Res 34:4229-4233.
3.Costerton,J.W.,Z.Lewandowski,D.E.Caldwell,D.R.Korber,andH.M.Lappin-Scott.1995.Microbial biofilms.Annu Rev Microbiol 49:71 1-45.
4.Hall-Stoodley,L.,J.W.Costerton,and P.Stoodley.2004.Bacterialbiofilms:from the natural environment to infectious diseases.Nat RevMicrobiol 2:95-108.
5.Lechevallier,M.2000.Biofilms in drinking water distributionsystems:significance and control,Identifying future drinking watercontaminants.The National Academy Press.
6.OToole,G.,H.B.Kaplan,and R.Kolter.2000.Biofilm formation asmicrobial development.Annu Rev Microbiol 54:49-79.
7.Stoodley,P.,Z.Lewandowski,J.D.Boyle,and H.M.Lappin-Scott.1999.Theformation of migratory ripples in a mixed species bacterial biofilm growingin turbulent flow.Environ Microbiol 1:447-55.
8.Walker,J.T.,S.L.Percival,and P.R.Hunter.2000.MicrobiologicalAspects of Biofilms and Drinking Water CRC Press.
9.Wu,J.,H.Xu,W.Tang,R.Kopelman,M.A.Philbert,and C.Xi.2009.Evaluationof the Eradication of Bacteria in Suspension and Biofilms using MethyleneBlue-loaded Dynamic NanoPlatforms.Antimicrob Agents Chemother 75:5390-95.
10.Xi,C,D.Marks,S.Schlachter,W.Luo,and S.A.Boppart.2006.High-resolution three-dimensional imaging of biofilm development using opticalcoherence tomography.J Biomed Opt 11:34001.
上述内容一般性地描述了本发明。当情况可以表明或达到适宜时，可以考虑形式的变化和等同物的替换。虽然特定的术语已经用于本文，但是这些术语旨在表述的目的，并不是为了限制。本发明的其他变化或改变是可能的。因此认为这些变化或改变是在所附的权利要求所限定的本发明的领域和范围内。

Claims (40)

1.一种纳米气泡发生器，其包括壳体，所述壳体具有用于接收单液体溶液的流入部分，用于处理所述单液体溶液的处理部分，和用于释放具有纳米气泡的经处理的液体溶液的流出部分，所述处理部分包括至少两个连续的被空化空间分隔的剪切平面；
其中所述处理部分包括至少两个安装在穿过所述壳体轴向延伸的杆上的盘状元件，所述盘状元件被隔开一定距离，每个盘状元件的宽度是两个连续盘状元件之间的距离的一半，
其中每个盘状元件具有朝向流入部分的第一壁，朝向流出部分的第二壁，以及在所述第一壁和第二壁之间延伸的外周壁，并且其中每个盘状元件包括从外周壁延伸的凹口或凹槽，所述盘状元件沿所述杆安装，其凹口相对于彼此沿圆周交错。
2.根据权利要求1所述的纳米气泡发生器，其中所述盘状元件由金属或金属的组合制成。
3.根据权利要求1所述的纳米气泡发生器，其中所述盘状元件由不锈钢制成。
4.根据权利要求1或2所述的纳米气泡发生器，其中所述纳米气泡发生器包括2-30个盘状元件。
5.一种包含纳米气泡的液体溶液的生成系统，所述系统包括：(a)至少一个纳米气泡发生器，每个纳米气泡发生器包括用于接收单液体溶液的流入部分，用于处理所述单液体溶液的处理部分，和用于释放具有纳米气泡的经处理的液体溶液的流出部分，所述处理部分包括被空化空间隔开的至少两个连续的剪切平面，其中所述处理部分包括至少两个安装在穿过壳体轴向延伸的杆上的盘状元件，所述盘状元件被隔开一定距离，每个盘状元件的宽度是两个连续盘状元件之间的距离的一半；以及(b)所述单液体溶液的源，其与所述纳米气泡发生器的流入部分液体连通，
其中每个盘状元件具有朝向流入部分的第一壁，朝向流出部分的第二壁，以及在所述第一壁和第二壁之间延伸的外周壁，并且其中每个盘状元件包括从外周壁延伸的凹口或凹槽，所述盘状元件沿所述杆安装，其凹口相对于彼此沿圆周交错。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述系统进一步包括一个或多个以下部件：单液体预处理系统、高ζ电位晶体发生器、预过滤系统、至少一个过滤装置或其组合。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述一个或多个部件、至少一个纳米气泡发生器和液体源是液体连通的。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的系统，其中所述纳米气泡发生器是权利要求2所述的纳米气泡发生器，其中凹口或凹槽的表面提供剪切平面，并且所述盘状元件之间的空间提供空化空间。
9.根据权利要求5-7中任一项所述的系统，其中所述系统没有外部气体源。
10.一种制备具有提高的浓度的纳米气泡的液体溶液的方法，所述方法包括：(a)提供纳米气泡发生器，所述纳米气泡发生器包括用于接收单液体溶液的流入部分，用于处理所述单液体溶液的处理部分，和用于释放具有纳米气泡的经处理的液体溶液的流出部分，所述处理部分包括被空化空间隔开的至少两个连续的剪切平面，其中所述处理部分包括至少两个安装在穿过壳体轴向延伸的杆上的盘状元件，所述盘状元件被隔开一定距离，每个盘状元件的宽度是两个连续盘状元件之间的距离的一半；和(b)使所述单液体溶液通过所述纳米气泡发生器，从而制备具有纳米气泡的经处理的液体溶液，
其中每个盘状元件具有朝向流入部分的第一壁，朝向流出部分的第二壁，以及在所述第一壁和第二壁之间延伸的外周壁，并且其中每个盘状元件包括从外周壁延伸的凹口或凹槽，所述盘状元件沿所述杆安装，其凹口相对于彼此沿圆周交错。
11.一种提高材料的质量的方法，所述方法包括：(a)使单液体溶液通过权利要求1所述的纳米气泡发生器，从而制备具有纳米气泡的经处理的液体溶液；和(b)使所述材料与所述经处理的液体溶液接触。
12.一种去除或防止表面上的生物膜形成的方法，所述方法包括：(a)使单液体溶液通过权利要求1所述的纳米气泡发生器，从而制备具有纳米气泡的经处理的液体溶液；和(b)使所述表面与所述具有纳米气泡的经处理的液体溶液接触。
13.一种降低禽类的粪便的氨含量的方法，所述方法包括用具有由权利要求1所述的纳米气泡发生器生成的纳米气泡的液体溶液饲喂禽类。
14.根据权利要求13所述的方法，其中通过使所述单液体溶液通过纳米气泡发生器获得所述具有纳米气泡的液体溶液，所述纳米气泡发生器包括用于接收所述单液体溶液的流入部分、用于处理所述单液体溶液的处理部分和用于释放具有纳米气泡的经处理的液体溶液的流出部分，所述处理部分包括被空化空间隔开的至少两个连续的剪切平面。
15.一种从材料去除重金属的方法，所述方法包括：(a)使单液体溶液通过权利要求1所述的纳米气泡发生器，从而制备具有纳米气泡的经处理的液体溶液；和(b)使所述材料与所述具有纳米气泡的经处理的液体溶液接触。
16.根据权利要求10-15中任一项所述的方法，其中包含纳米气泡的溶液中的纳米气泡的平均尺寸在100纳米以下。
17.根据权利要求10-15中任一项所述的方法，其中包含纳米气泡的溶液中的纳米气泡的平均尺寸在75纳米以下。
18.根据权利要求10-15中任一项所述的方法，其中包含纳米气泡的溶液中的纳米气泡的模式尺寸在60纳米以下。
19.根据权利要求10-15中任一项所述的方法，其中包含纳米气泡的溶液中的纳米气泡的模式尺寸在50纳米以下。
20.根据权利要求10-15中任一项所述的方法，其中所述包含纳米气泡的溶液的氧化还原电位(ORP)比用于制备所述包含纳米气泡的溶液的所述单液体溶液的ORP相对更高。
21.根据权利要求10-15中任一项所述的方法，其中所述液体溶液选自非极性液体溶液、极性液体溶液或其组合。
22.根据权利要求10-15中任一项所述的方法，其中所述液体溶液包含液体和气体的混合物。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述气体选自氮、氧、二氧化碳、臭氧和氢。
24.根据权利要求10-15中任一项所述的方法，其中所述纳米气泡发生器是权利要求1所述的纳米气泡发生器，其中凹口或凹槽的表面提供剪切平面，并且所述盘状元件之间的空间提供空化空间。
25.根据权利要求10-15或23中任一项所述的方法，其中所述单液体溶液不包含气体。
26.根据权利要求10-15或23中任一项所述的方法，其中所述方法不使用外部气体。
27.根据权利要求10-15或23中任一项所述的方法，其中所述单液体溶液不包含微米气泡或纳米气泡。
28.一种包含纳米气泡的液体溶液，所述液体溶液包含稳定的纳米气泡，其中包含纳米气泡的溶液中的纳米气泡由权利要求1所述的纳米气泡发生器所生成，并具有100纳米以下的平均尺寸。
29.根据权利要求28所述的包含纳米气泡的液体溶液，其中所述包含纳米气泡的溶液中的纳米气泡的平均尺寸在75纳米以下。
30.根据权利要求28所述的包含纳米气泡的液体溶液，其中所述包含纳米气泡的溶液中的纳米气泡的模式尺寸在60纳米以下。
31.根据权利要求28所述的包含纳米气泡的液体溶液，其中所述包含纳米气泡的溶液中的纳米气泡的模式尺寸在50纳米以下。
32.根据权利要求28-31中任一项所述的包含纳米气泡的液体溶液，其中所述液体溶液选自非极性液体溶液、极性液体溶液或其组合。
33.根据权利要求28-31中任一项所述的包含纳米气泡的液体溶液，其中所述液体溶液包含液体和气体的混合物。
34.根据权利要求33所述的包含纳米气泡的液体溶液，其中所述气体选自氮、氧、二氧化碳、臭氧和氢。
35.根据权利要求28-31中任一项所述的包含纳米气泡的液体溶液，其中所述液体溶液不包含外部气体。
36.根据权利要求28-31中任一项所述的包含纳米气泡的液体溶液，其用于制备涂料、饮料、蛋白质、醇、冰、古龙水、蒸汽、食用油、非食用油、清洁制剂和燃料。
37.一种包括纳米气泡发生器的装置，所述纳米气泡发生器包括用于接收单液体溶液的流入部分、用于处理所述单液体溶液的处理部分和用于释放包含纳米气泡的液体溶液的流出部分，所述处理部分包括被空化空间隔开的至少两个连续的剪切平面，其中所述纳米气泡发生器是权利要求1所述的纳米气泡发生器。
38.根据权利要求37所述的装置，其中凹口或凹槽的表面提供剪切平面，并且所述盘状元件之间的距离提供空化空间。
39.根据权利要求37或38所述的装置，其中所述装置选自：水加热系统、水冷却系统、饮用水系统、消毒系统、水过滤系统、动力清洗器、汽车清洗器、洗衣机、洗碗机和真空吸尘器。
40.纳米气泡发生器在制备装置或系统中的用途，其中所述纳米气泡发生器包括用于接收单液体溶液的流入部分、用于处理所述单液体溶液的处理部分和用于释放包含纳米气泡的液体溶液的流出部分，所述处理部分包括被空化空间隔开的至少两个连续的剪切平面，其中所述处理部分包括至少两个安装在穿过壳体轴向延伸的杆上的盘状元件，所述盘状元件被隔开一定距离，每个盘状元件的宽度是两个连续盘状元件之间的距离的一半，并且其中所述装置或系统选自：水加热系统、水冷却系统、饮用水系统、消毒系统、水过滤系统、动力清洗器、汽车清洗器、洗衣机、洗碗机和真空吸尘器，
其中每个盘状元件具有朝向流入部分的第一壁，朝向流出部分的第二壁，以及在所述第一壁和第二壁之间延伸的外周壁，并且其中每个盘状元件包括从外周壁延伸的凹口或凹槽，所述盘状元件沿所述杆安装，其凹口相对于彼此沿圆周交错。
CN201480053733.XA 2013-10-03 2014-10-03 包含纳米气泡的液体溶液 Active CN105592916B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361886318P 2013-10-03 2013-10-03
US61/886318 2013-10-03
PCT/CA2014/050957 WO2015048904A1 (en) 2013-10-03 2014-10-03 Nanobubble-containing liquid solutions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105592916A CN105592916A (zh) 2016-05-18
CN105592916B true CN105592916B (zh) 2020-04-07

Family

ID=52778268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480053733.XA Active CN105592916B (zh) 2013-10-03 2014-10-03 包含纳米气泡的液体溶液

Country Status (15)

Country Link
US (1) US10814290B2 (zh)
EP (1) EP3052225B1 (zh)
JP (2) JP6577474B2 (zh)
KR (1) KR20160067909A (zh)
CN (1) CN105592916B (zh)
AU (2) AU2014331497A1 (zh)
BR (1) BR112016006226A2 (zh)
CA (1) CA2888661C (zh)
DK (1) DK3052225T3 (zh)
HK (1) HK1219924A1 (zh)
IL (1) IL244386A0 (zh)
MX (1) MX2016003652A (zh)
RU (1) RU2693136C9 (zh)
WO (1) WO2015048904A1 (zh)
ZA (1) ZA201601541B (zh)

Families Citing this family (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG2013047410A (en) * 2013-06-19 2015-01-29 Lai Huat Goi An apparatus for generating nanobubbles
EP3104966B1 (en) * 2013-11-01 2022-09-28 Mitton Valve Technology Inc. Cavitation reactor comprising pulse valve and resonance chamber
JP2016173075A (ja) * 2015-03-17 2016-09-29 株式会社東芝 水力機械及びその運転方法
JP6468048B2 (ja) * 2015-04-16 2019-02-13 栗田工業株式会社 スライム剥離剤及びスライムの剥離方法
CN107683261A (zh) * 2015-04-24 2018-02-09 Ebed控股有限公司 液体处理系统和方法
SE1550650A1 (en) * 2015-05-21 2016-11-22 Stora Enso Oyj Cleaning of process water from bacteria or surfaces
TWI577441B (zh) * 2015-07-13 2017-04-11 Nan Yang Water Scientific Technology Co Ltd Liquid vortex mixer
CA3010210A1 (en) * 2016-01-04 2017-07-13 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Apparatus and method for mixing hydrogen sulfide scavenger with crude oil within a pipeline
JP2017137541A (ja) * 2016-02-05 2017-08-10 三菱マテリアル株式会社 電着液及びこれを用いた絶縁皮膜の形成方法
CN108778475B (zh) * 2016-03-11 2022-02-25 莫雷尔股份有限公司 含有在液体载体中的纳米气泡的组合物
US11324105B2 (en) 2016-06-09 2022-05-03 Charlies Bohdy Nanoplasmoid suspensions and systems and devices for the generation thereof
US11071955B1 (en) 2016-06-09 2021-07-27 Charlles Bohdy Nanoplasmoid suspensions and systems and devices for the generation thereof
JP6431954B2 (ja) * 2016-06-17 2018-11-28 株式会社白謙蒲鉾店 水素ナノバブル水を使用した魚肉練製品の製造方法
CA3037785A1 (en) * 2016-09-28 2018-04-05 Ebed Holdings Inc. Method and apparatus for producing an alcoholic beverage
WO2018058242A1 (en) * 2016-09-28 2018-04-05 Ebed Holdings Inc. Method and apparatus for producing concrete
WO2018064395A1 (en) * 2016-09-29 2018-04-05 Garwood Anthony J M Separation method of fat and lean using acidic fluid with nanobubbles
MX2019007113A (es) * 2016-12-15 2020-09-10 Michael Smith Sistema y metodo para crear cavitacion en un fluido.
JP2018093826A (ja) * 2016-12-16 2018-06-21 有限会社タイヨー種苗 発酵有機物の製造方法
JP6945831B2 (ja) * 2017-02-17 2021-10-06 株式会社ピーズガード フェイスパック
US10486115B2 (en) 2017-05-10 2019-11-26 Gaps Technology LLC. System and method for stably infusing gas into liquid, and for delivering the stabilized gas-infused liquid into another liquid
KR101899725B1 (ko) 2017-05-19 2018-09-17 지현숙 나노버블 발생장치
CN107520671B (zh) * 2017-07-13 2023-10-13 浙江工业职业技术学院 一种多工位浮动平衡磨粒磁流动清污系统
JP7197970B2 (ja) * 2017-08-03 2022-12-28 東芝ライフスタイル株式会社 給水装置
US11096407B2 (en) 2017-08-25 2021-08-24 Cesco Solutions, Inc. Reduced negative zeta potential sanitization method and system
WO2019044913A1 (en) * 2017-08-31 2019-03-07 Canon Kabushiki Kaisha METHOD FOR GENERATING ULTRAFINE BUBBLES, MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CONTAINING ULTRAFINE BUBBLES, AND LIQUID CONTAINING ULTRA FINE BUBBLES
JP7271108B2 (ja) 2017-08-31 2023-05-11 キヤノン株式会社 ウルトラファインバブル含有液の製造装置及びウルトラファインバブル含有液の製造方法
JP7086547B2 (ja) * 2017-08-31 2022-06-20 キヤノン株式会社 ウルトラファインバブル含有液の製造装置および製造方法
KR101869487B1 (ko) * 2017-12-13 2018-07-23 한국이엠비기술주식회사 세정 및 살균 기능을 갖는 욕조 또는 싱크대용 나노버블 발생장치
KR101969772B1 (ko) * 2017-12-13 2019-04-17 한국이엠비기술 주식회사 기체 용존수 생성장치
CN107986475A (zh) * 2017-12-14 2018-05-04 马鞍山市常立发机械制造有限公司 一种简易便捷的污水处理系统
DE102018101895B3 (de) 2018-01-29 2019-02-07 Akvola Technologies GmbH Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von Gasblasen in einer Flüssigkeit
JP6849734B2 (ja) * 2018-06-07 2021-03-24 キヤノン株式会社 インク収容容器
JP2022500234A (ja) 2018-09-10 2022-01-04 ケリー ルクセンブルク エス.アー.エール.エル.Kerry Luxembourg S.a.r.l. 非混和性流体の安定した均質な分散液を生成するシステムおよび方法
JP6583760B1 (ja) * 2018-12-21 2019-10-02 和也 高城 魚の血抜き処理方法
JP7282548B2 (ja) * 2019-02-28 2023-05-29 キヤノン株式会社 ウルトラファインバブル生成方法、およびウルトラファインバブル生成装置
US11331633B2 (en) 2019-03-14 2022-05-17 Moleaer, Inc Submersible nano-bubble generating device and method
JP6811355B1 (ja) * 2019-04-25 2021-01-13 日揮株式会社 流体混合ユニット及び流体混合方法
EP3747534A1 (en) 2019-06-03 2020-12-09 Watermax AG Device and method for generating nanobubbles
CN110090569B (zh) * 2019-06-06 2021-08-20 南京擅水科技有限公司 一种活塞式微细气泡产生装置及产生方法
EP4005393B1 (en) * 2019-07-29 2024-04-17 Hamasui Co., Ltd. Bleeding method for fish and round fish processed thereby
CN110420990A (zh) * 2019-08-13 2019-11-08 梁竟平 一种高階土壤改良方法及其装置
WO2021108888A1 (en) * 2019-12-06 2021-06-10 Bauer Walter Jacob Reversing flow apparatus
CN111346589B (zh) * 2020-03-05 2021-08-06 上海交通大学 微纳气泡气液反应器
WO2021183112A1 (en) * 2020-03-10 2021-09-16 Bohdy Charlles Nanoplasmoid suspensions and systems and devices for the generation thereof
JP2023523072A (ja) * 2020-05-01 2023-06-01 バウアー，ウォルター，ジェイコブ 液体処理のシステム及び方法
CA3121371A1 (en) * 2020-06-09 2021-12-09 Rapid Water Technology LLC Water processor
US20230264154A1 (en) 2020-07-29 2023-08-24 Nippon Steel Corporation Ultrasonic treatment apparatus and fine bubble supply method
KR102215906B1 (ko) * 2020-09-10 2021-02-16 (주)지티앤 살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치
EP4029836A1 (de) 2021-01-13 2022-07-20 Robert Bosch GmbH Vorrichtung zum enthärten von wasser
US11344852B1 (en) 2021-06-15 2022-05-31 Enrichment Systems Llc Hydroponic system and method for enriching a liquid with gas-bubbles
TWI829174B (zh) 2021-07-01 2024-01-11 日商鹽股份有限公司 內部構造體、流體特性變化裝置、及流體特性變化裝置之利用裝置
WO2023279124A1 (de) * 2021-07-09 2023-01-12 Ar-Water Tec E.U. Vorrichtung und verfahren zur behandlung von flüssigkeiten
US20230112608A1 (en) 2021-10-13 2023-04-13 Disruptive Oil And Gas Technologies Corp Nanobubble dispersions generated in electrochemically activated solutions
CA3206746A1 (en) * 2021-11-08 2023-05-11 Desmond Alexander SOMERVILLE Fluid treatment system and related methods
DE102022202807A1 (de) 2022-03-22 2023-09-28 Ralf Paul Heron Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen und Verfahren
KR102616604B1 (ko) 2022-07-05 2023-12-20 전상훈 미세기포 발생장치
KR102563398B1 (ko) 2022-07-12 2023-08-03 전상훈 미세기포 발생장치
CN115633621B (zh) * 2022-12-23 2023-08-15 山东云鼎智慧农业装备有限公司 高效农业灌溉设备及其灌溉工艺

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3361412A (en) * 1964-05-06 1968-01-02 Austin Cole Foam mixing head
WO2006039827A1 (de) * 2004-10-15 2006-04-20 Medmix Systems Ag Statischer mischer
WO2005115088A3 (en) * 2004-05-27 2007-01-18 Dror Halevi Nano particle generator and a method for generating nanoparticles by said device
CA2696698A1 (en) * 2007-08-20 2009-02-26 Do-Coop Technologies Ltd. Enriched nanostructure composition
JP2010107060A (ja) * 2008-10-28 2010-05-13 Eidai Co Ltd 電気式床暖房パネルを構成する木質基材および電気式床暖房パネル
CN101804309A (zh) * 2010-03-26 2010-08-18 上海师范大学 水温差法制备纳米气泡的方法和装置
KR101126320B1 (ko) * 2010-08-31 2012-03-22 주식회사환경과생명 나노 기공 구조의 다공질 소결체 벤튜리 튜브를 이용한 다용도 나노 버블수 발생장치
JP2012236151A (ja) * 2011-05-12 2012-12-06 Sigma Technology Kk マイクロ・ナノバブル発生装置とノズル構造

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3762550A (en) 1972-04-27 1973-10-02 Red Jacket Manufacturing Co Iron removal filter system
US3933606A (en) 1973-12-03 1976-01-20 Saul Gesler Water treatment process and apparatus
US3941355A (en) * 1974-06-12 1976-03-02 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Mixing insert for foam dispensing apparatus
US4387026A (en) 1981-01-26 1983-06-07 Biolab Equipment Ltd. Ion exchange regeneration plant
US4342730A (en) 1981-04-23 1982-08-03 Whatman Reeve Angel Limited Apparatus for and method of removing volatile boiler-feed additives from pressurized steam
FR2569394A1 (fr) 1984-08-24 1986-02-28 Mercier Dominique Appareil de traitement de l'eau par flux electronique de basse tension qui permet la neutralisation simultanee d'un ou plusieurs sels dissous dans l'eau
GB8708115D0 (en) 1987-04-04 1987-05-13 Woodhouse Derek Alfred Coagulation treatment of fluids
US4808287A (en) 1987-12-21 1989-02-28 Hark Ernst F Water purification process
US5620597A (en) 1990-04-23 1997-04-15 Andelman; Marc D. Non-fouling flow-through capacitor
EP0644271A1 (de) * 1991-11-29 1995-03-22 Oleg Vyacheslavovich Kozjuk Verfahren zur herstellung eines frei dispersen systems und einrichtung zur durchführung des verfahrens
JP2902511B2 (ja) 1991-12-24 1999-06-07 三菱電機株式会社 超純水の製造装置、製造方法及び製造装置の制御方法
DK0680457T4 (da) 1993-01-25 1999-12-20 Ion Entpr Ltd Indretning og fremgangsmåde til behandling af et fluidum
JP3428126B2 (ja) * 1993-12-20 2003-07-22 株式会社秋田食肉卸センター 家畜の飼養方法及び飼料
US5591317A (en) 1994-02-16 1997-01-07 Pitts, Jr.; M. Michael Electrostatic device for water treatment
US5817224A (en) 1994-02-16 1998-10-06 Pitts, Jr.; M. Michael Electrostatic device and method for enhancing chemical aggregation of particles in water suspension
US5951856A (en) 1995-10-17 1999-09-14 Electronic Descaling 2000, Inc. Water hardness reduction through interactive molecular agitation and filtration
US20010035342A1 (en) 1996-01-22 2001-11-01 Morse Dwain E. System for delivering electromagnetic energy into a solution
US5997812A (en) 1996-06-20 1999-12-07 Coolant Treatment Systems, L.L.C. Methods and apparatus for the application of combined fields to disinfect fluids
US5906800A (en) 1997-04-04 1999-05-25 Steris Corporation Steam delivery system for a decontamination apparatus
US6689270B1 (en) 1997-09-05 2004-02-10 Lynn Evert Water treatment apparatus reducing hard water deposits in a conduit
US5866018A (en) 1997-09-18 1999-02-02 The Hartz Mountain Corporation Vortex aquarium filter
EP1056691A1 (en) 1998-02-20 2000-12-06 Bioscan A/S Method and plant for the treatment of liquid organic waste
US6241375B1 (en) * 1998-08-01 2001-06-05 Peter Wang Shear ring screw
US6416668B1 (en) 1999-09-01 2002-07-09 Riad A. Al-Samadi Water treatment process for membranes
KR20020059767A (ko) 2000-09-28 2002-07-13 요시유키 사와다 물정화장치 및 물정화방법
DE10138625A1 (de) 2001-08-13 2003-03-06 Sasserath & Co Kg H Gerät zur elektrophysikalischen Wasserbehandlung
US6679988B2 (en) 2002-01-09 2004-01-20 Mechanical Equipment Company, Inc. Apparatus for producing USP or WFI purified water
US7141175B2 (en) 2002-04-25 2006-11-28 Verma Kuldeep C Oxidation reduction potential (ORP) based wastewater treatment process
US20040251566A1 (en) * 2003-06-13 2004-12-16 Kozyuk Oleg V. Device and method for generating microbubbles in a liquid using hydrodynamic cavitation
JP4080440B2 (ja) * 2004-03-05 2008-04-23 独立行政法人産業技術総合研究所 酸素ナノバブル水およびその製造方法
US7207712B2 (en) 2004-09-07 2007-04-24 Five Star Technologies, Inc. Device and method for creating hydrodynamic cavitation in fluids
US7547413B2 (en) 2005-02-07 2009-06-16 Bauer Energy Design, Inc. Systems and methods for disinfecting and sterilizing by applying steam vapor containing low zeta potential mineral crystals
CA2597113C (en) 2005-02-07 2014-03-18 Bauer Energy Design, Inc. Systems and methods for treatment of liquid solutions for use with livestock operations
US20060175253A1 (en) 2005-02-07 2006-08-10 Bauer Energy Design, Inc. Systems and methods for generation of low zeta potential mineral crystals to enhance quality of liquid solutions
JP4222572B2 (ja) 2005-09-23 2009-02-12 貞利 渡部 ナノ流体生成装置および洗浄処理装置
US7833421B2 (en) * 2005-10-25 2010-11-16 Elmar Huymann Degermination through cavitation
US20070278161A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 Holloman Corporation Waste Sludge Sanitizing Process Utilizing Biosolids Recycle
MY149295A (en) * 2006-07-17 2013-08-30 Nestec Sa Cylindrical membrane apparatus for forming foam
JP2008188502A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd 水処理装置及び水処理方法
US8021539B2 (en) * 2007-06-27 2011-09-20 H R D Corporation System and process for hydrodesulfurization, hydrodenitrogenation, or hydrofinishing
JP5261124B2 (ja) * 2008-10-10 2013-08-14 シャープ株式会社 ナノバブル含有液体製造装置及びナノバブル含有液体製造方法
US8894273B2 (en) 2008-10-27 2014-11-25 Roman Gordon Flow-through cavitation-assisted rapid modification of crude oil
GB0820644D0 (en) * 2008-11-12 2008-12-17 Statiflo Internat Ltd UV Irradiation apparatus and method
CN102438738B (zh) * 2009-05-18 2014-11-05 巴斯夫欧洲公司 使用微粒乳状液生产纳米颗粒的方法
MY162556A (en) * 2010-03-08 2017-06-15 Ligaric Co Ltd Extraction method using ultra fine bubbles and liquid extracts obtained thereof
JP5881095B2 (ja) * 2011-03-30 2016-03-09 中国電力株式会社 海洋生物の遊泳を阻害する方法および海洋生物の付着を抑制するシステムおよび方法
JP5783626B2 (ja) * 2011-04-22 2015-09-24 中国電力株式会社 海洋生物の付着およびバイオフィルムの形成を抑制する方法およびシステム
JP5423774B2 (ja) * 2011-11-25 2014-02-19 三菱電機株式会社 風呂給湯装置
SG2013047410A (en) 2013-06-19 2015-01-29 Lai Huat Goi An apparatus for generating nanobubbles

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3361412A (en) * 1964-05-06 1968-01-02 Austin Cole Foam mixing head
WO2005115088A3 (en) * 2004-05-27 2007-01-18 Dror Halevi Nano particle generator and a method for generating nanoparticles by said device
WO2006039827A1 (de) * 2004-10-15 2006-04-20 Medmix Systems Ag Statischer mischer
CA2696698A1 (en) * 2007-08-20 2009-02-26 Do-Coop Technologies Ltd. Enriched nanostructure composition
JP2010107060A (ja) * 2008-10-28 2010-05-13 Eidai Co Ltd 電気式床暖房パネルを構成する木質基材および電気式床暖房パネル
CN101804309A (zh) * 2010-03-26 2010-08-18 上海师范大学 水温差法制备纳米气泡的方法和装置
KR101126320B1 (ko) * 2010-08-31 2012-03-22 주식회사환경과생명 나노 기공 구조의 다공질 소결체 벤튜리 튜브를 이용한 다용도 나노 버블수 발생장치
JP2012236151A (ja) * 2011-05-12 2012-12-06 Sigma Technology Kk マイクロ・ナノバブル発生装置とノズル構造

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160067909A (ko) 2016-06-14
JP2019162633A (ja) 2019-09-26
CN105592916A (zh) 2016-05-18
MX2016003652A (es) 2016-06-24
CA2888661C (en) 2015-11-17
AU2019201646B2 (en) 2020-11-05
WO2015048904A1 (en) 2015-04-09
RU2693136C9 (ru) 2019-10-07
CA2888661A1 (en) 2015-04-09
EP3052225A1 (en) 2016-08-10
RU2693136C2 (ru) 2019-07-01
US10814290B2 (en) 2020-10-27
HK1219924A1 (zh) 2017-04-21
BR112016006226A2 (pt) 2017-08-01
DK3052225T3 (da) 2021-05-25
JP6841866B2 (ja) 2021-03-10
NZ717593A (en) 2020-12-18
AU2014331497A1 (en) 2016-03-17
US20160236158A1 (en) 2016-08-18
EP3052225A4 (en) 2017-05-31
IL244386A0 (en) 2016-04-21
JP2016536139A (ja) 2016-11-24
AU2019201646A1 (en) 2019-05-02
ZA201601541B (en) 2020-02-26
JP6577474B2 (ja) 2019-09-18
EP3052225B1 (en) 2021-02-17
RU2016109447A (ru) 2017-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2019201646B2 (en) Nanobubble-containing liquid solutions
US8454837B2 (en) Systems and methods for generation of low zeta potential mineral crystals to enhance quality of liquid solutions
CA2900515C (en) Nanobubble-containing liquid solutions
US20230183097A1 (en) Liquid treatment system and method
NZ717593B2 (en) Nanobubble-containing liquid solutions
CA3123322C (en) Reversing flow apparatus
RU2808052C1 (ru) Устройство реверсирования потока
Barua Nitrogen-Nanobubble technology to improve the shelf-life of fish: A dissertation submitted in partial fulfilment of the requirements for the Degree of Master of Science in Food Innovation at Lincoln University
Patience Water quality issues in pork production

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1219924

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1219924

Country of ref document: HK