本文件描述了微气泡分散体系中微气泡粒径指数的评估方法以及从微气泡生成或储存容器中的分散点到测量设备的检测点的取样方法。 本文件适用于水中粒径范围1 μm~100 μm的微气泡（有壳气泡或无壳气泡）。

ICS19.020
CCSA21
中华人民共和国国家标准
GB/T42845.1—2023
微细气泡技术
微气泡的表征
第1部分：粒径指数的离线评估
Fine bubble technology -Characterization of microbubbles—Part1:Off-lineevaluationofsizeindex(ISO21910-1:2020,MOD)
2023-08-06发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-03-01实施
规范性引用文件
术语和定义
样品要求
取样及测量系统要求
测量设备
测量环境
取样及测量系统
系统构造
组件布局
装载管开口位置
测量设备的位置
储存容器
储存容器的配置要求
7.5装载管
装载管的内径
装载管长度
装载管的曲率
表面粗糙度
装载管材料
装载管的防震wwW.bzxz.Net
7.6装载泵
流量(流速）
保留时间
7.8有壳微气泡取样前/取样时的分散8
数据采集
GB/T42845.1—2023
GB/T42845.1—2023
测量时长
测量次数
粒径分类
设备校准和溯源
不确定性评价
数据校正：
空白水样留存
11测试报告·
附录A（资料性）3种测量技术比较实例附录B（资料性）测量系统设置的影响B.1
流量与管长·
管径与管长
导管材料：
附录C（资料性）
使用动态图像分析测量无壳微气泡实例c.1
取样及测量系统
试验步骤
数量浓度·
C.4测量结果示例
附录D（资料性）
附录E（资料性）
参考文献
方法重复性实例
减去空白样的校正数据实例
GB/T42845.1—2023
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是GB/T42845《微细气泡技术微气泡的表征》的第1部分。GB/T42845已经发布了以下部分：
第1部分：粒径指数的离线评估。本文件修改采用ISO21910-1：2020《微细气泡技术微气泡的表征第1部分：粒径指数的离线
评估》。
本文件与ISO21910-1：2020相比做了下述结构调整：调整附录A为附录C，附录C为附录E，附录E为附录A。本文件与ISO21910-1：2020的技术差异及其原因如下：增加了规范性引用文件GB/T41914.1（见第3章），以提高可操作性；测试报告中增加了本文件编号和所参考的测量方法（见第11章），以提高可操作性。本文件做了下列编辑性改动：
一为与现有标准协调，直径更改为粒径（见4.1)；一增加了指明附录的表述；
删除了图A.1。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国科学院提出。
本文件由全国微细气泡技术标准化技术委员会（SAC/TC584)归口。本文件起草单位：纳泡检测技术(上海）股份有限公司、上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司、宁波海伯集团有限公司、中国科学院过程工程研究所、东华大学、国家纳米科学中心、中国科学院上海高等研究院、长安大学、国纳纳米技术研究（河北)有限公司、上海纳诺巴伯纳米科技有限公司、上海金相环境科技有限公司、上海复德芯泰纳米技术有限公司。本文件主要起草人：陈鲁海、刘亚男、朱君、夏少华、李兆军、周兰、陈岚、耿聪、张立娟、郭冀峰、罗超、王合、张晗、邓思雨、王美琳、严明、王卫忠、江丽丽、王国平、王国祥。GB/T42845.1—2023
近年来，微细气泡技术的发展扩大了其应用市场，使其在多种领域得到广泛应用，如清洁净化工程、水处理工程（包含给水和污水）、农业和水产养殖以及生物医药等领域。这些应用进一步加速了该技术在各领域的扩展和渗透。
目前已经开发了多种测量技术来评估微气泡的特性并广泛应用于各个领域。然而，微气泡的动态特性使用户难以准确测量微气泡粒径指数。微气泡稳定性低，微气泡个体在水中易发生收缩、变形、聚并和分解，因此需要按照特定的步骤进行采样并及时测量。依照本文件要求，配备规定类型的测量设备并按照规定的步骤进行取样，有助于获得具有可比性的结果。
《微细气泡技术微气泡的表征》旨在对微气泡表征进行标准化，目前由一个部分构成。第1部分：粒径指数的离线评估。目的在于确立一种微气泡粒径指数的评价方法。1范围
微细气泡技术微气泡的表征
第1部分：粒径指数的离线评估
GB/T42845.1-2023
本文件描述了微气泡分散体系中微气泡粒径指数的评估方法以及从微气泡生成或储存容器中的分散点到测量设备的检测点的取样方法。本文件适用于水中粒径范围1μm～100μm的微气泡（有壳气泡或无壳气泡）。2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T41914.1微细气泡技术微细气泡使用和测量通则第1部分：术语（GB/T41914.1一2022,ISO20480-1:2017,IDT)
3术语和定义
GB/T41914.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
measurementtime
测量时长
系列测试过程所需时间，前提是微气泡粒径指数和/或气泡数量浓度指数在全过程中维持相对稳定，且在相似的测试条件下通过上述测试过程结果是可重现的。注：测量时长是指从生成时至消失时的时间段或生成时（消失时）加上持续的时间段。3.2
稀释用水waterdiluent
用于稀释，不会造成任何负面影响且超细气泡数量浓度已知的均质水。注1：稀释用水用于降低分散体系中超细气泡的数量浓度，且不改变超细气泡总个数及颗粒聚集状态、尺寸或表面化学性质。
注2：评估超细气泡时，超细气泡数量浓度为零的稀释用水被称为空白水。L来源GB/T42843.1—2023，3.2
retention time
保留时间
在储存容器中，从微气泡生成或分散到流通池的时刻到测量设备检测时刻间的时长。3.4
方法重复性methodrepeatability由同一操作人员使用同一设备，在相同条件下，短时间内，针对某一特定属性，对同一样品不同等分试样进行多次测量后结果的一致性。注：变异度包括由于操作员及其采样技术的不同、采样材料及仪器的变化所造成的不确定性1
GB/T42845.1—2023
［来源：ISO13320：2020，3.1.22]4要求
4.1样品要求
微气泡应分散于纯水中，若污染物颗粒的数量远低于微气泡数量，则也可分散于自来水中。微气泡包裹的气体可为空气、氮气或氧气。若在微气泡被涂层（如脂类）包裹的情况下，也可使用其他气体。微气泡粒径的可测范围，取决于所使用的测量设备的规格，以及微气泡的数量或体积浓度范围。每台测量设备使用前需要验证数据的可靠性，粒径大于或等于10um的微气泡应立即测量（见7.6.1）。粒径小于10μm的微气泡或有壳微气泡不必立即测量。微细气泡尺寸特征见GB/T41914.2。4.2取样及测量系统要求
连接微气泡发生装置和测量设备的取样及测量系统，可测定分散在水中的不稳定的微气泡的粒径指数。由于无壳微气泡的稳定性低，而有壳微气泡的分散性低，建议将测量设备安装在发生装置或分散装置的附近。
微气泡的粒径指数应在取样后立即测定。测量设备的信号采集时间应设定为最短间隔，以便探测到足够的信号，保证测得的数据具有良好的重复性。在样品载人测量设备之前，应用稀释用水多次冲洗发生装置内部，去除污染物。
应注意避免微气泡附着在测量设备的装载管内壁。每次测量前，应试运行以确认微气泡在水中是否分散均匀或饱和。有壳微气泡的本性稳定，但可能会沉积在容器底部。若有壳微气泡在测量过程中分散均匀，可使用无壳微气泡的测量方法测量，
由于无壳微气泡的稳定性低，其储存和运输几乎不可能。5测量设备
宜使用基于以下测量技术的测量设备测定微气泡的粒径指数。a）动态图像分析法（见ISO13322-2）。b）激光衍射法（见ISO13320）。c）消光液载粒子计数器（见ISO21501-3）。应报告测量方法的参考依据。三种测量技术的比较示例见附录A。6测量环境
宜选择适宜的空气清洁程度，以防止杂质的污染。保证环境温度和大气压宜稳定，以保持微气泡粒径指数稳定。7取样及测量系统
7.1通则
无壳微气泡的动态变化特性使微气泡粒径指数难以测量。为了使离线测量的数据结果具有可重复2
性，适当的微气泡装载方式是在气泡消失之前及时进行测量的关键。为此，应使用如图1所示的取样及测量系统。取样及测量系统的基本信息见7.2～7.7。测量系统设置的影响见附录B。9
标引序号说明：
微气泡发生装置；
发生装置出水管；
发生装置出水管管口；
储存容器；
微气泡；
测量设备装载管开口位置；
装载管；
测量设备：
光源；
检测器；
流通池；
装载泵；
排水管。
图1取样及测量系统（侧视图）
7.2系统构造
GB/T42845.1—2023
待测微气泡应在储存容器中生成或排出。该容器可作为缓冲容器，使微气泡循环流动并均匀分散。应通过流通池后部的装载管和装载泵将样品吸人流通池。7.3组件布局
7.3.1装载管开口位置
在试运行时，宜优化装载管开口位置和方向，以确保空间稳定性。或根据微气泡在储存容器中的速度分布，在多个位置进行测量并取平均值。若装载管开口位置靠近容器壁及微气泡分散体表面，可能会导致测出的微气泡数量浓度偏低；若管口的位置设置在发生装置的出口前，则会导致浓度偏高。3
GB/T42845.1—2023
7.3.2测量设备的位置
测量设备的位置应靠近储存容器，以缩短导管长度。7.4储存容器
7.4.1通则
宜根据测量的目的来选择储存容器，例如，评估在推荐条件下发生装置生成的微气泡规格，或了解实际使用中微气泡的分散情况。7.4.2储存容器的配置要求
宜在试运行测试后确定储存容器的使用尺寸。若容器过大，微气泡可能会迅速分散，导致数量浓度较低；若储存容器为圆柱体，则微气泡会旋转而导致不均匀；若容器过浅，则微气泡会迅速上浮至表面。7.5装载管
7.5.1装载管的内径
装载管的内径应大于或等于2mm。若装载管内径过小，则微气泡与装载管内表面的相互作用会影响微气泡的特性（见B.2）。
7.5.2装载管长度
装载管长度宜短，可定义为测量设备的装载管管口至检测点的距离。由于微气泡与装载管内表面的相互作用，管长过长可能会导致微气泡消失。另外，装载管长度可根据微气泡停留时间、流量和管内径大小确定。宜考虑测量设备内部体积，即从进样口到达检测点的装载管和流通池容量（见B.2）。7.5.3装载管的曲率
装载管的曲率宜大于100mm。曲率过小会引起内部涡旋，影响微气泡的特性。7.5.4表面粗糙度
装载管的表面粗糙度可采用评定轮廊的算术平均偏差（Ra）来表示。表面粗糙度应小于0.4μm。由于微气泡与装载管内表面的相互作用，表面粗糙度过高会导致微气泡粘附或消失。7.5.5装载管材料
装载管材料应具有疏水性且不会污染样品。不应使用天然橡胶等软材料，以防止装载管晃动；若样品为带负电荷的无壳微气泡，不应采用聚酰胺等带有正电荷的材料，以防微气泡在管壁粘连。宜采用聚四氟乙烯（PTFE)或全氟烷氧基树脂(PFA)等带负电荷的材料（见B.3）。7.5.6装载管的防震
装载管的晃动或震动可能会损坏仪器，并干扰测量的精准度。因此，宜将装载管固定在合适的位置。
7.6装载泵
7.6.1通则
宜使用流量可调的装载泵，用于将样品从检测点后部吸出。装载泵吸液时应保持稳定并在大气压4
GB/T42845.1—2023
力下排出样品/吸液。宜尽可能减小装载泵的震动，以防止对结果造成影响。装载泵可包含减震设备，如倾卸装置、气室和较长的排水管。7.6.2流量（流速）
装载泵的流速宜慢，以防止造成微气泡变形或聚结。根据流量计算公式，若雷诺数大于2300，流动状态将从层流变为端流。雷诺数宜小于1150。雷诺数按照公式(1)计算：
Re=uxd
式中：
雷诺数；
流速，单位为毫米每秒（mm/s）；装载管的内径，单位为毫米（mm）；动力粘度，单位为帕·秒(Pa·s)。.（1）
虽然流量下限可由装载管的内径和长度决定，但流量宜大于25mL/min以便于及时测量（见B.1)。7.7保留时间
保留时间按照公式（2）计算：
式中：
保留时间，单位为分（min）；
装载管内径，单位为毫米（mm）；d
元（2
测量设备的装载管长度（包括内管），单位为毫米（mm）；流通池容量，单位为毫升（mL）；（2)
从微气泡在储存容器内生成或分散到测量设备检测点的流量，单位为毫升每分（mL/min）。在测量直径大于或等于10μm的不带壳微气泡时，保留时间是最重要的参数。为便于及时测量，保留时间应小于或等于5S。也可设置多个时间间隔，如5S、10S、15S，以揭示微气泡的行为特征。动态图像法测量无壳微气泡不同保留时间气泡粒径的实例见附录C。7.8有壳微气泡取样前/取样时的分散有壳微气泡在取样前/取样时应保持均匀分散。可使用磁力搅拌机均匀分散微气泡。取样前/取样时的分散系统见图2。
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标引序号说明：
搅拌子；
8步骤
磁力揽拌器；
储存容器；
有壳微气泡；
测量设备的装载管进样管口；
装载管；
测量设备；
光源；
检测器；
流通池；
装载泵；
排水管。
图2取样前/取样时的分散系统（侧视图）应按以下测量步骤进行：
在储存容器中，通入生成的无壳微气泡，或分散有壳微气泡，直至分散均匀；将均匀分散后的微气泡用装载管吸人测量设备的流通池；设定保留时间；
在生成过程中，重复测量微气泡至少5次；测量空白样的微气泡。
数据采集
所有数据都宜进行统计汇总。
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