Technologie oczyszczania wody (i nie tylko…). Nanobąbelki w słuchawce.

Z przyjemnością i satysfakcją śledzę dynamiczny rozwój nanotechnologii w ostatnich latach. Odkrycie grafenu w nowej postaci węgla, najcieńszego i najbardziej wytrzymałego materiału, lżejszego, znacznie bardziej rozciągliwego i sto razy mocniejszego od stali, o zdumiewających właściwościach elektronowych, stanowi przełom nie tylko w elektronice. Naukowcy uważają, że w najbliższej przyszłości grafen zastąpi nanorurki węglowe, które przecież są także wielkim odkryciem naukowym bardzo cienkiej struktury siatki, wykonanej z atomów węgla, zwiniętej w ultra drobniutkie rurki. Co ciekawe, nanorurki węglowe mogą być stosowane jako przewodniki, półprzewodniki i izolatory. Są wykorzystywane w wielu dziedzinach przemysłu, a ostatnio również w chińskim przemyśle mleczarskim do wykrywania skażenia mleka, w biomedycynie do obrazowania nowotworów, opracowywania nowych leków i systemów ich bezpośredniego dostarczania do chorych tkanek. Warto także wspomnieć o żelowych kapsułkach opracowanych przez japońskich badaczy. Wypełnione aktywnymi biologicznie cząstkami, w postaci enzymów lub innych związków chemicznych, mogą stanowić prosty i w pełni kontrolowany sposób dostarczania leków w konkretne miejsca przeznaczenia, bez obaw zatruwania całego organizmu substancją chemiczną. A co nowego w dziedzinie ochrony środowiska człowieka i inżynierii sanitarnej?
Na uwagę zasługuje dynamiczny rozwój nanotechnologii wody. W związku z koniecznością poprawy stanu wód naszego globu oraz szeregu innych równoważnych aspektów ekologicznych rozwinęły nowe technologie z zastosowaniem generatorów MNB mikro- i nanobąbelków. Dotychczas te charakterystyczne, wypełnione powietrzem, pęcherzyki wodne tworzone były tylko w przyrodzie, pomagając jej w procesach samodzielnego oczyszczania się. Naturalnym generatorem MNB są na przykład wodospady, które w obecności powietrza i dzięki energii, z jaką zrzucana jest woda do pobliskich strumieni górskich, generują liczne mikrobąbelki. Rozbite na skałach w znacznie mniejsze nanobąbelki, przyjmują postać białej, spienionej „grzywy”, Co ciekawe, w rwących potokach, w najbliższym sąsiedztwie wodospadów, łososie całymi ławicami czyszczą swoją skórę i skrzela z chorobotwórczych drobnoustrojów. Zachwycający widok górskiego wodospadu i rześkie, zdrowe powietrze, przesycone mnóstwem dobroczynnych anionów tlenu sprawiają, że czujemy się tam naprawdę doskonale i chętnie powracamy do takich miejsc.

O co w tym chodzi? Na czym polega fenomen mikro- i nanobąbelków?
* Mikro- i nanobąbelki posiadają bardzo małe wymiary w stosunku do powierzchni całkowitej. Ich średnica jest rzędu milionowych i miliardowych części metra, toteż dzięki stosunkowo dużej powierzchni mogą skutecznie przenosić gazy do cieczy.
* Charakteryzują się ujemnie naładowaną powierzchnią, co powoduje, że nie łączą się w większe pęcherzyki i przyciągają do siebie dodatnio naładowane bakterie i zanieczyszczenia.
* Mały wypór hydrostatyczny sprawia, że nanobąbelki w wodzie wyglądają jak rozprzestrzeniająca się smuga białego dymu, która wolno wznosi się ku powierzchni lustra wody, co umożliwia dość szybkie dostarczanie gazów do wody (O2, O3, H2, CO2).
* Mikrobąbelki, o średnicach mniejszych niż 50 mikronów, kurczą się w wyniku napięcia powierzchniowego, tworząc wysokie wewnętrzne ciśnienia do 300 MPa. W efekcie kurczenia się i mechanicznego szoku mikrobąbelki samoistnie pękają w toni wodnej, tworząc jeszcze drobniejsze, bardziej stabilne nanobąbelki. Wydziela się przy tym energia w postaci tak zwanych „gorących plamek” o temperaturze około 5500oC i następuje reakcja rozpadu cząsteczek wody na jony wodorowe i wodorotlenowe, co wywołuje proces niszczenia bakterii.

Zastosowanie Wiele badań nad zastosowaniem mikro- i nanobąbelków dotyczy oczyszczania, napowietrzania oraz sterylizacji i są one jeszcze we wczesnym stadium zaawansowania. Pierwsze konstrukcje generatorów były wykorzystywane do walki z norowirusem, który powodował poważne straty w japońskich hodowlach narybku (sięgające czasami 60%). Napowietrzanie stawów i usuwanie z nich zanieczyszczeń za pomocą nanobąbelków bardzo poprawiły żywotność i efektywność hodowli, co przyczyniło się do rozwoju popularności technologii MNB w aquakulturze, uprawach hydroponicznych, rolniczych i przy oczyszczaniu basenów. Z powodzeniem jest ona również stosowana podczas regeneracji jezior i rzek. Nanobąbelki wypełnione ozonem sterylizują butelki i słoiki w przemyśle spożywczym. Mają również swoje zastosowanie w przemyśle biopaliwowym, w żegludze morskiej i medycynie. Właściwości myjące i sterylizujące mikrobąbelków są także wykorzystane w programie o nazwie „Kąpiele z MNB”, z przeznaczeniem zarówno dla indywidualnego odbiorcy, jak i dla sanatoriów oraz innych miejsc o charakterze terapeutycznym. Program ten spotkał się z dużym zainteresowaniem ze względu na szerzące się liczne problemy z suchą i wrażliwą skórą u dzieci i dorosłych, atopowe zapalenie skóry i uczulenia na szkodliwe substancje zawarte w detergentach myjących. Kąpiele z MNB umożliwiają mycie ciała bez użycia detergentów. Skóra jest oczyszczana bez narażania na dodatkowe podrażnienia. Ponadto japońskie testy potwierdzają skuteczność mikrobąbelków w walce z bakteriami Legionella i Pseudomonas aeruginosa. Zapoznałam się ostatnio z nowym wynalazkiem Japończyków z końca grudnia 2009 roku. Dotyczy on kąpieli w MNB z dodatkiem niewielkiej ilości kompozycji myjącej na bazie enzymów proteazy i lipazy, znacznie przyśpieszających proces oczyszczania skóry.

Produkcja bąbelków W japońskim programie „Kąpiele z MNB” powstały dwa rodzaje słuchawek prysznicowych do montażu w kabinach prysznicowych, różniących się funkcjonalnością i mechanizmami tworzenia mikrobąbelków oraz dwa rodzaje systemów wannowych, które generują o wiele drobniejsze, „mleczne” MNB (fot. 2). Na uniwersytecie Tsukuba opracowano unikatową słuchawkę prysznicową, z wbudowanym mechanizmem, tworzącym mikrobąbelki (rys. 1). Urządzenie chronione jest patentami: japońskim i międzynarodowym. Po doprowadzeniu wody do głowicy pod ciśnieniem wodociągowym wbudowany w słuchawkę mechanizm zmienia jej ruch na wirowo-spiralny. W obecności powietrza, zasysanego poprzez drobniutki otwór na ściance słuchawki, tworzą się pierwsze bąbelki wodne. Wpadając na prostopadle ustawioną płytkę, rozbijają się na liczne powietrzno-wodne mikrobąbelki. Na Uniwersytecie Tsukuba obliczono, że z jednego litra wody powstaje około 950 000 mikrobąbelków o średnicy 20 mm, które dzięki swoim rozmiarom, mniejszym od przekroju poprzecznego pojedynczego włosa, oraz właściwościom czyszczącym i sterylizującym, usuwają złuszczenia naskórka i wszelkie zanieczyszczenia skóry nie tylko z jej powierzchni, ale również z wnętrza porów skórnych. Mikrobąbelki i nanobąbelki potrafią nawet zmyć plamy na skórze z permanentnego markera. Z kolei japońscy naukowcy w kooperacji z Ube National College of Technology, Yamaguchi University i Yamaguchi pref. Industrial Technology skonstruowali słuchawkę prysznicową, generującą mikrobąbelki na bazie dwóch wirujących strumieni wodnych i zderzających się wzajemnie w ruchu o przeciwnych kierunkach (rys. 2).
Ruch wirowy wody w większej komorze głowicy tworzy w jej centrum spiralę z kanałem próżniowym. Dzięki temu woda podążająca ku wylotowi na zewnątrz jest z powrotem zasysana wraz z powietrzem. W opisany wyżej sposób generowany jest charakterystyczny, mocny strumień mikrobąbelków i powstaje podciśnienie wykorzystywane do masażu ciała. Ten rodzaj słuchawki prysznicowej w prosty sposób zmienia kabinę prysznicową w prywatny i komfortowy salon SPA. Słuchawka wyposażona jest także w wymienny filtr z witaminą C, która usuwa chlor z wody i poprawia kondycję skóry. Słuchawka prysznicowa chroniona jest patentem japońskim i amerykańskim. W przyrodzie drobniutkie pęcherzyki wodne, zwane mikro- i nanobąbelkami, oczyszczają oraz regenerują wodę i powietrze. Przyciągają do siebie zanieczyszczenia, sprzyjają tworzeniu się przyjaznych bakterii, likwidując przy tym produkty rozkładu związków organicznych w postaci amoniaku i innych związków azotowych oraz niszczą szkodliwe dla zdrowia drobnoustroje. W dobie nasilających się uczuleń i chorób skórnych stworzyły możliwość higieny bez stosowania detergentów myjących. Osobiście wierzę, że ich fenomenalne własności przyczynią się do poprawy zdrowia wielu ludzi.
Marzenna Siek
Zobacz artykuł w wersji pdf pdfpdf

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij