技术摘要：
提供一种在常温下能长期维持臭氧浓度的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液的制造方法，用微气泡发生装置在溶解有气泡保持剂的水溶液里制造臭氧纳米气泡，产生超过129×108个/100mL的粒径小于500nm的臭氧纳米气泡，这些气泡能稳定地长期存留于此水溶液里。臭氧纳米气泡水溶液 全部
背景技术：
溶解有臭氧气体的水称作臭氧水，众所周知，臭氧水与臭氧气体同样具有强氧化 能力，臭氧水广泛应用于杀菌、消毒、保鲜、去臭、洗净、脱色等领域。臭氧气体会氧化呼吸组 织从而对生体组织造成伤害，但臭氧水却对生体组织无害(除了散逸在空气中的臭氧气 体)，而且无残留性。美国食品和药物管理局(USA Food and Drug Administration)在2001 年把臭氧水列为食品添加剂，可用于食品工厂杀菌及食品杀菌。臭氧在水中的分解速度比 在空气中快，溶于水中的臭氧半衰期为5～30分钟，在制造后的半小时内臭氧会回复成氧气 (臭氧的无残留性)，也就是臭氧水没有长效性和保存性，臭氧水必须用机器现场制作使用， 这极大地限制了臭氧水的应用，至今未有可长期保存、能携带的长效臭氧水，所以臭氧水未 能广泛地应用于各行各业，特别是在医疗、家庭、个人方面。 中国专利CN106573805A公开了一种臭氧水及其制造方法。其制备得到的臭氧水， 臭氧以例如1～50mg/L的浓度在水中稳定地存在，其半衰期例如在大气压下填充于密封容 器内，在40℃的温度条件下为3天以上；另外，例如在大气压下填充于密封容器内，并在-20 ℃的温度条件下冷冻保存1个月以上之后在常温(25℃)下自然解冻后，仍能保持冷冻前的 臭氧浓度。 但中国专利CN106573805A制备的臭氧水，臭氧浓度低，实施例中最高只有5mg/L， 40℃温度下半衰期三天以上，保存时间短；冷冻保存虽能达到一个月以上，但保存成本高， 所以并不能商品化，实用性低。
技术实现要素：
本发明的目的在于，提供一种高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液。臭氧浓度在18.5 ～63mg/L范围，臭氧纳米气泡水溶液在常温下密封避光保存三个月后，水溶液中的臭氧浓 度仍能保持制成时的60％以上。 臭氧纳米气泡水溶液在常温下能保存三个月以上，可成为广泛使用的商品。 本发明的技术方案： 高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，由在溶解有气泡保持剂的水溶液里，发生60μm 以下的臭氧微气泡得到。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述气泡保持剂由电解质、表面活性剂 和水溶性聚合物组成。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述电解质为无机盐电解质。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述无机盐电解质为氯化钠、氯化镁、氯 化钾、氯化钙、氯化铁、硅酸钙、碳酸钙、氯化氨、碳酸氨、磷酸氨、磷酸钠、磷酸镁，使用其中 4 CN 111569683 A 说 明 书 2/10 页 一种或二种以上，在水溶液中含量为3wt％～50wt％。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述无机盐电解质为食盐，包括海盐、井 盐、岩盐、湖盐、晶盐；或为海水、浓缩海水、地下盐水、盐湖水、盐井水里的无机盐，在水溶液 中含量为3wt％～36wt％。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述无机盐电解质为盐卤，包括苦卤、卤 水、卤块、卤粉、卤片、卤晶、岩卤、井卤，在水溶液中含量为3wt％～50wt％。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述表面活性剂为非离子表面活性剂、 两性离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、高分子表面活性剂，使用其 中一种或二种以上，水溶液里表面活性剂的含量为200ppm～2000ppm。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述表面活性剂为烷基多糖苷、蔗糖脂 肪酸酯、山梨糖醇酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、椰油酰两性基乙酸钠、椰油酰胺基丙 基甜菜碱、月桂硫酸钠，使用其中一种或二种以上。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述表面活性剂为烷基多糖苷、聚氧乙 烯山梨糖醇酐单油酸酯，使用其中一种或二种混合使用。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述水溶性聚合物，包括天然水溶性聚 合物、改性天然水溶性聚合物、合成水溶性聚合物、无机水溶性聚合物，水溶性聚合物在溶 液里的含量为100ppm～2000ppm。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述水溶性聚合物为海藻酸钠、羧甲基 淀粉钠、阿拉伯胶、明胶、羟丙甲纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯 酰胺、聚丙烯酸及其盐、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚季铵盐、硅酸镁铝、硅酸镁锂、硅酸镁 钠，使用其中一种或二种以上，水溶性聚合物在溶液里的含量为100ppm～2000ppm。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述水溶性聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、 聚乙烯醇，使用其中一种或二种混合使用。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述臭氧纳米气泡粒径在500nm以下，平 均粒径为300nm，臭氧浓度为18 .5～63mg/L，所述臭氧纳米气泡数量超过129×108个/ 100mL。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述溶液中添加抗菌剂、pH调整剂、分散 剂、抗菌金属离子、糖质、稳定剂、络合剂、乳化剂、收敛剂、结合剂、分散辅助剂、流动化剂、 缓冲剂、香料、悬浊化剂、维生素，添加其中一种或二种以上。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述水溶液用于杀菌、消毒、治疗皮肤 病、口腔保健、去臭、保鲜、清洗。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液的制备方法，将所述气泡保持剂加入水中 溶解，在所得水溶液中发生60μm以下的臭氧微气泡；在气泡保持剂的作用下，臭氧微气泡在 此水溶液里，缩小形成臭氧纳米气泡并存留于此水溶液里。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液的制备方法，在所述海水、浓缩海水、地下 盐水、盐湖水、盐井水里添加所述表面活性剂和水溶性聚合物，在此水溶液中发生60μm以下 的臭氧微气泡，臭氧微气泡在此水溶液里，缩小形成臭氧纳米气泡并存留于此水溶液里。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液的制备方法，将所述气泡保持剂加入水中 溶解，所得水溶液中发生空气、氧气、氮气、一氧化碳气体、二氧化碳气体、氩气或氢气微气 5 CN 111569683 A 说 明 书 3/10 页 泡，制造空气纳米气泡、氧气纳米气泡、氮气纳米气泡、一氧化碳纳米气泡、二氧化碳纳米气 泡、氩气纳米气泡或氢气纳米气泡各种气体的纳米气泡水溶液。 本发明的臭氧纳米气泡及臭氧纳米气泡水溶液制备原理 纳米气泡水的定义 直径在1μm-100μm范围的气泡称作微气泡(Micro bubble)，而直径小于1μm的气泡 叫超细气泡(Ultrafine bubble)，也称为纳米气泡(Nano bubble)，而存留有纳米气泡的水 即是纳米气泡水。 微气泡的制造设备 微气泡的制造方式主要有加压溶气方式、二相流旋转方式两大类型。其中加压溶 气方式因其设备结构简单，耗能少，发生的气泡数量大而广泛应用。 加压溶气方式微气泡形成原理 气液混合泵把气体搅拌、混合、溶解于液体(水)中，通过循环水流在压力溶气罐内 形成高压，使气体过饱和溶解于压力溶气罐内，当过饱和状态下的溶气液体通过设置于水 箱的释放器时，溶气液体从高压状态返回到常压状态，压力被释放，溶解于水的过饱和气体 以微气泡的形式向水中涌出，在水中形成大量的60μm以下的大小不等的微气泡。 在水里形成的60μm以下的大小不等的微气泡，大于50μm的微气泡在浮力作用下上 升到水面破裂；而小于50μm的微气泡，由于表面张力的作用，气泡急剧缩小，最后消失在水 里；还有大量的微气泡在上升过程中，气泡与气泡之间不断合并成大气泡上升到水面破裂。 微气泡一般只能在水中存留3分钟以下。 本发明纳米气泡形成原理 而本发明的水溶液里溶解有气泡保持剂，气泡保持剂由电解质，表面活性剂和溶 水性聚合物组成，其中电解质以正负离子的形式存在于水溶液里。一般气泡的气液界面具 有带负电的特性，小于50μm微气泡在急剧缩小的过程中，气液界面的负离子与被负离子静 电吸引力吸引到气液界面附近的正离子同时急剧高浓度浓缩，当微气泡缩小至50nm～ 500nm时，在静电库仑力的作用下，正负离子间的吸引力达到一种平衡，在气泡外围形成一 个由浓缩离子组成的一个电子壳，这个电子壳阻止了气泡内的气体向水溶液中释放，气泡 内的气体不再向水溶液中释放，气泡不再缩小，也就不消失，这样，就形成了一个由电子壳 包裹着的纳米气泡。由于纳米气泡极其微小，它不受浮力及重力的影响，所以它既不上浮也 不下沉，只在水溶液里作不规则的摆动(布朗运动)，这样纳米气泡就能长久存留于水溶液 里。 表面活性剂的作用是减少气泡的表面张力，保持气泡的球形，阻止气泡与气泡之 间的合并，及降低气泡的上升速度。表面活性剂阻止了气泡的合并，使发生的小于50μm微气 泡几乎都能变成纳米气泡存留于水溶液里，这样产生的纳米气泡数量巨大。 溶水性聚合物，其分子多为线型，具有长支链型或树枝状的多支链型的结构，在水 溶液里形成立体交联网络结构，能把纳米气泡包覆在此立体交联网络结构中，使纳米气泡 更加稳定地长时间存留于水溶液里。 本发明使用上述加压溶气方式微气泡发生装置及臭氧气体发生机，在溶解有气泡 保持剂的水溶液里，循环产生大量的臭氧微气泡，其中大量的50μm以下的臭氧微气泡，在离 子和表面活性剂的作用下，气泡之间不会合并且不断缩小形成由电子壳包裹住的臭氧纳米 6 CN 111569683 A 说 明 书 4/10 页 气泡，在水溶液里产生并存留超过1亿个/mL的臭氧纳米气泡，这样就制造出高浓度臭氧纳 米气泡水溶液。 如上所述，臭氧气体不能从带有电子壳的纳米气泡内逃逸出来，电子壳包裹着的 纳米气泡能长久存留于水溶液里，且溶水性聚合物在水溶液里形成立体交联网络结构，把 纳米气泡包覆在此立体网络结构中，使臭氧纳米气泡更加稳定地长时间存留于水溶液里。 这样就制造出长效臭氧纳米气泡水溶液。 本发明优选电解质，表面活性剂和溶水性聚合物作为气泡保持剂，能够使臭氧纳 米气泡水溶液长期保存，和对比专利文件相比，制造的臭氧浓度高，能达到70mg/L，常温下 密封遮光保存三个月后，其臭氧浓度仍能保持制成时的60％以上，保存期达三个月以上，具 备了制备成消费产品进行商品化销售的可能性。 本发明的臭氧纳米气泡及臭氧纳米气泡水溶液作用 纳米气泡具有杀灭细菌及灭活病毒的特性，所以臭氧纳米气泡水溶液，除了臭氧 气体本身，水溶液里的纳米气泡还具有强有力的杀菌作用。当纳米气泡的电子外壳接触到 细菌或病毒时，电荷会脱逸，纳米气泡外围的电子壳会轻易地崩裂，气泡也就瞬间消失，气 泡消失是由于气泡急剧缩小所致。气泡的内部压力与气泡直径成反比，当气泡急剧缩小时， 气泡内部压力急速上升，由于这个速度极快，其结果就是在气泡消失时，产生一个高温高压 的极限反应场(hot spot) ,这个hot spot虽然极其微小，但却是强有力的，它强制分解气泡 内部的气体分子和外围水分子，产生出·OH这种称为氢氧自由基的物质，英文为hydroxy radical。这个·OH是自由基里面反应性最高的活性物质，氧化能力最强，比臭氧还高，它能 分解化学物质，是一种强氧化剂。臭氧纳米气泡消失时释放的臭氧和分解产生的大量氢氧 自由基直接氧化细菌的表面，在这双重强氧化的作用下，细菌细胞质发生凝集，造成外膜障 碍及细胞核凝缩，最后断裂成碎片而死亡。 如上所述，本发明的臭氧纳米气泡水溶液具有臭氧及氢氧自由基双重强氧化作 用，比现有的臭氧水具有更强的杀菌能力及更强的清洗、去污、脱色等能力。臭氧纳米气泡 水溶液不会导致产生耐药性细菌。 臭氧纳米气泡水溶液里的纳米气泡，具有提高生体组织生理活性功能及修复生体 组织的功能。在形成纳米气泡时，在纳米气泡的周围产生了一个电场，这个电场对生体组织 有促进生理活性和加快新陈代谢、提高免疫能力及促进生体组织生长的作用。 臭氧纳米气泡水溶液里的纳米气泡，具有极高的渗透能力。因为纳米气泡直径小 于细胞、细菌，所以能渗透到皮肤下面及粘膜里面，杀灭皮肤下面及粘膜里面的细菌、真菌、 病毒，所以臭氧纳米气泡水溶液是一种全新的极有效的治疗脚气、皮肤癣、妇科疾病、口腔 疾病、泌尿感染、鼻炎等的非药物型杀菌治疗剂。 由于纳米气泡的渗透性，还使它具有很高的剥离性，所以还可用于清洗工业加工 零件等；还可用于清洗养殖牡蛎并杀灭牡蛎里面的细菌、病毒。 臭氧纳米气泡水溶液安全性 臭氧纳米气泡水溶液与臭氧水同样对生体组织无毒、无害，极其安全。 臭氧纳米气泡水溶液对生体组织尤其是生体粘膜无刺激性。由于臭氧纳米气泡水 溶液里的臭氧不是溶解在水溶液里，而是全部包裹在水溶液里的纳米气泡内，纳米气泡外 有一层电子壳紧紧包裹住纳米气泡，所以臭氧气体不能轻易地从纳米气泡内逃逸出来，臭 7 CN 111569683 A 说 明 书 5/10 页 氧不能从水溶液中向空气中散逸。把高浓度的臭氧纳米气泡水溶液开放在大气压下，只释 放约0.05ppm浓度的臭氧气体，空气中闻不到臭氧味。臭氧气体对生体组织有影响的浓度， 中国国家安全标准为0.15ppm。0.05ppm浓度的臭氧气体不会氧化生体组织尤其是生体粘 膜，对眼、鼻、喉等生体组织无刺激作用，所以说臭氧纳米气泡水溶液是极其安全的。
提供一种在常温下能长期维持臭氧浓度的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液的制造方法，用微气泡发生装置在溶解有气泡保持剂的水溶液里制造臭氧纳米气泡，产生超过129×108个/100mL的粒径小于500nm的臭氧纳米气泡，这些气泡能稳定地长期存留于此水溶液里。臭氧纳米气泡水溶液 全部
背景技术：
溶解有臭氧气体的水称作臭氧水，众所周知，臭氧水与臭氧气体同样具有强氧化 能力，臭氧水广泛应用于杀菌、消毒、保鲜、去臭、洗净、脱色等领域。臭氧气体会氧化呼吸组 织从而对生体组织造成伤害，但臭氧水却对生体组织无害(除了散逸在空气中的臭氧气 体)，而且无残留性。美国食品和药物管理局(USA Food and Drug Administration)在2001 年把臭氧水列为食品添加剂，可用于食品工厂杀菌及食品杀菌。臭氧在水中的分解速度比 在空气中快，溶于水中的臭氧半衰期为5～30分钟，在制造后的半小时内臭氧会回复成氧气 (臭氧的无残留性)，也就是臭氧水没有长效性和保存性，臭氧水必须用机器现场制作使用， 这极大地限制了臭氧水的应用，至今未有可长期保存、能携带的长效臭氧水，所以臭氧水未 能广泛地应用于各行各业，特别是在医疗、家庭、个人方面。 中国专利CN106573805A公开了一种臭氧水及其制造方法。其制备得到的臭氧水， 臭氧以例如1～50mg/L的浓度在水中稳定地存在，其半衰期例如在大气压下填充于密封容 器内，在40℃的温度条件下为3天以上；另外，例如在大气压下填充于密封容器内，并在-20 ℃的温度条件下冷冻保存1个月以上之后在常温(25℃)下自然解冻后，仍能保持冷冻前的 臭氧浓度。 但中国专利CN106573805A制备的臭氧水，臭氧浓度低，实施例中最高只有5mg/L， 40℃温度下半衰期三天以上，保存时间短；冷冻保存虽能达到一个月以上，但保存成本高， 所以并不能商品化，实用性低。
技术实现要素：
本发明的目的在于，提供一种高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液。臭氧浓度在18.5 ～63mg/L范围，臭氧纳米气泡水溶液在常温下密封避光保存三个月后，水溶液中的臭氧浓 度仍能保持制成时的60％以上。 臭氧纳米气泡水溶液在常温下能保存三个月以上，可成为广泛使用的商品。 本发明的技术方案： 高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，由在溶解有气泡保持剂的水溶液里，发生60μm 以下的臭氧微气泡得到。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述气泡保持剂由电解质、表面活性剂 和水溶性聚合物组成。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述电解质为无机盐电解质。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述无机盐电解质为氯化钠、氯化镁、氯 化钾、氯化钙、氯化铁、硅酸钙、碳酸钙、氯化氨、碳酸氨、磷酸氨、磷酸钠、磷酸镁，使用其中 4 CN 111569683 A 说 明 书 2/10 页 一种或二种以上，在水溶液中含量为3wt％～50wt％。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述无机盐电解质为食盐，包括海盐、井 盐、岩盐、湖盐、晶盐；或为海水、浓缩海水、地下盐水、盐湖水、盐井水里的无机盐，在水溶液 中含量为3wt％～36wt％。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述无机盐电解质为盐卤，包括苦卤、卤 水、卤块、卤粉、卤片、卤晶、岩卤、井卤，在水溶液中含量为3wt％～50wt％。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述表面活性剂为非离子表面活性剂、 两性离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、高分子表面活性剂，使用其 中一种或二种以上，水溶液里表面活性剂的含量为200ppm～2000ppm。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述表面活性剂为烷基多糖苷、蔗糖脂 肪酸酯、山梨糖醇酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、椰油酰两性基乙酸钠、椰油酰胺基丙 基甜菜碱、月桂硫酸钠，使用其中一种或二种以上。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述表面活性剂为烷基多糖苷、聚氧乙 烯山梨糖醇酐单油酸酯，使用其中一种或二种混合使用。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述水溶性聚合物，包括天然水溶性聚 合物、改性天然水溶性聚合物、合成水溶性聚合物、无机水溶性聚合物，水溶性聚合物在溶 液里的含量为100ppm～2000ppm。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述水溶性聚合物为海藻酸钠、羧甲基 淀粉钠、阿拉伯胶、明胶、羟丙甲纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯 酰胺、聚丙烯酸及其盐、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚季铵盐、硅酸镁铝、硅酸镁锂、硅酸镁 钠，使用其中一种或二种以上，水溶性聚合物在溶液里的含量为100ppm～2000ppm。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述水溶性聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、 聚乙烯醇，使用其中一种或二种混合使用。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述臭氧纳米气泡粒径在500nm以下，平 均粒径为300nm，臭氧浓度为18 .5～63mg/L，所述臭氧纳米气泡数量超过129×108个/ 100mL。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述溶液中添加抗菌剂、pH调整剂、分散 剂、抗菌金属离子、糖质、稳定剂、络合剂、乳化剂、收敛剂、结合剂、分散辅助剂、流动化剂、 缓冲剂、香料、悬浊化剂、维生素，添加其中一种或二种以上。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液，所述水溶液用于杀菌、消毒、治疗皮肤 病、口腔保健、去臭、保鲜、清洗。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液的制备方法，将所述气泡保持剂加入水中 溶解，在所得水溶液中发生60μm以下的臭氧微气泡；在气泡保持剂的作用下，臭氧微气泡在 此水溶液里，缩小形成臭氧纳米气泡并存留于此水溶液里。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液的制备方法，在所述海水、浓缩海水、地下 盐水、盐湖水、盐井水里添加所述表面活性剂和水溶性聚合物，在此水溶液中发生60μm以下 的臭氧微气泡，臭氧微气泡在此水溶液里，缩小形成臭氧纳米气泡并存留于此水溶液里。 前述的高浓度长效臭氧纳米气泡水溶液的制备方法，将所述气泡保持剂加入水中 溶解，所得水溶液中发生空气、氧气、氮气、一氧化碳气体、二氧化碳气体、氩气或氢气微气 5 CN 111569683 A 说 明 书 3/10 页 泡，制造空气纳米气泡、氧气纳米气泡、氮气纳米气泡、一氧化碳纳米气泡、二氧化碳纳米气 泡、氩气纳米气泡或氢气纳米气泡各种气体的纳米气泡水溶液。 本发明的臭氧纳米气泡及臭氧纳米气泡水溶液制备原理 纳米气泡水的定义 直径在1μm-100μm范围的气泡称作微气泡(Micro bubble)，而直径小于1μm的气泡 叫超细气泡(Ultrafine bubble)，也称为纳米气泡(Nano bubble)，而存留有纳米气泡的水 即是纳米气泡水。 微气泡的制造设备 微气泡的制造方式主要有加压溶气方式、二相流旋转方式两大类型。其中加压溶 气方式因其设备结构简单，耗能少，发生的气泡数量大而广泛应用。 加压溶气方式微气泡形成原理 气液混合泵把气体搅拌、混合、溶解于液体(水)中，通过循环水流在压力溶气罐内 形成高压，使气体过饱和溶解于压力溶气罐内，当过饱和状态下的溶气液体通过设置于水 箱的释放器时，溶气液体从高压状态返回到常压状态，压力被释放，溶解于水的过饱和气体 以微气泡的形式向水中涌出，在水中形成大量的60μm以下的大小不等的微气泡。 在水里形成的60μm以下的大小不等的微气泡，大于50μm的微气泡在浮力作用下上 升到水面破裂；而小于50μm的微气泡，由于表面张力的作用，气泡急剧缩小，最后消失在水 里；还有大量的微气泡在上升过程中，气泡与气泡之间不断合并成大气泡上升到水面破裂。 微气泡一般只能在水中存留3分钟以下。 本发明纳米气泡形成原理 而本发明的水溶液里溶解有气泡保持剂，气泡保持剂由电解质，表面活性剂和溶 水性聚合物组成，其中电解质以正负离子的形式存在于水溶液里。一般气泡的气液界面具 有带负电的特性，小于50μm微气泡在急剧缩小的过程中，气液界面的负离子与被负离子静 电吸引力吸引到气液界面附近的正离子同时急剧高浓度浓缩，当微气泡缩小至50nm～ 500nm时，在静电库仑力的作用下，正负离子间的吸引力达到一种平衡，在气泡外围形成一 个由浓缩离子组成的一个电子壳，这个电子壳阻止了气泡内的气体向水溶液中释放，气泡 内的气体不再向水溶液中释放，气泡不再缩小，也就不消失，这样，就形成了一个由电子壳 包裹着的纳米气泡。由于纳米气泡极其微小，它不受浮力及重力的影响，所以它既不上浮也 不下沉，只在水溶液里作不规则的摆动(布朗运动)，这样纳米气泡就能长久存留于水溶液 里。 表面活性剂的作用是减少气泡的表面张力，保持气泡的球形，阻止气泡与气泡之 间的合并，及降低气泡的上升速度。表面活性剂阻止了气泡的合并，使发生的小于50μm微气 泡几乎都能变成纳米气泡存留于水溶液里，这样产生的纳米气泡数量巨大。 溶水性聚合物，其分子多为线型，具有长支链型或树枝状的多支链型的结构，在水 溶液里形成立体交联网络结构，能把纳米气泡包覆在此立体交联网络结构中，使纳米气泡 更加稳定地长时间存留于水溶液里。 本发明使用上述加压溶气方式微气泡发生装置及臭氧气体发生机，在溶解有气泡 保持剂的水溶液里，循环产生大量的臭氧微气泡，其中大量的50μm以下的臭氧微气泡，在离 子和表面活性剂的作用下，气泡之间不会合并且不断缩小形成由电子壳包裹住的臭氧纳米 6 CN 111569683 A 说 明 书 4/10 页 气泡，在水溶液里产生并存留超过1亿个/mL的臭氧纳米气泡，这样就制造出高浓度臭氧纳 米气泡水溶液。 如上所述，臭氧气体不能从带有电子壳的纳米气泡内逃逸出来，电子壳包裹着的 纳米气泡能长久存留于水溶液里，且溶水性聚合物在水溶液里形成立体交联网络结构，把 纳米气泡包覆在此立体网络结构中，使臭氧纳米气泡更加稳定地长时间存留于水溶液里。 这样就制造出长效臭氧纳米气泡水溶液。 本发明优选电解质，表面活性剂和溶水性聚合物作为气泡保持剂，能够使臭氧纳 米气泡水溶液长期保存，和对比专利文件相比，制造的臭氧浓度高，能达到70mg/L，常温下 密封遮光保存三个月后，其臭氧浓度仍能保持制成时的60％以上，保存期达三个月以上，具 备了制备成消费产品进行商品化销售的可能性。 本发明的臭氧纳米气泡及臭氧纳米气泡水溶液作用 纳米气泡具有杀灭细菌及灭活病毒的特性，所以臭氧纳米气泡水溶液，除了臭氧 气体本身，水溶液里的纳米气泡还具有强有力的杀菌作用。当纳米气泡的电子外壳接触到 细菌或病毒时，电荷会脱逸，纳米气泡外围的电子壳会轻易地崩裂，气泡也就瞬间消失，气 泡消失是由于气泡急剧缩小所致。气泡的内部压力与气泡直径成反比，当气泡急剧缩小时， 气泡内部压力急速上升，由于这个速度极快，其结果就是在气泡消失时，产生一个高温高压 的极限反应场(hot spot) ,这个hot spot虽然极其微小，但却是强有力的，它强制分解气泡 内部的气体分子和外围水分子，产生出·OH这种称为氢氧自由基的物质，英文为hydroxy radical。这个·OH是自由基里面反应性最高的活性物质，氧化能力最强，比臭氧还高，它能 分解化学物质，是一种强氧化剂。臭氧纳米气泡消失时释放的臭氧和分解产生的大量氢氧 自由基直接氧化细菌的表面，在这双重强氧化的作用下，细菌细胞质发生凝集，造成外膜障 碍及细胞核凝缩，最后断裂成碎片而死亡。 如上所述，本发明的臭氧纳米气泡水溶液具有臭氧及氢氧自由基双重强氧化作 用，比现有的臭氧水具有更强的杀菌能力及更强的清洗、去污、脱色等能力。臭氧纳米气泡 水溶液不会导致产生耐药性细菌。 臭氧纳米气泡水溶液里的纳米气泡，具有提高生体组织生理活性功能及修复生体 组织的功能。在形成纳米气泡时，在纳米气泡的周围产生了一个电场，这个电场对生体组织 有促进生理活性和加快新陈代谢、提高免疫能力及促进生体组织生长的作用。 臭氧纳米气泡水溶液里的纳米气泡，具有极高的渗透能力。因为纳米气泡直径小 于细胞、细菌，所以能渗透到皮肤下面及粘膜里面，杀灭皮肤下面及粘膜里面的细菌、真菌、 病毒，所以臭氧纳米气泡水溶液是一种全新的极有效的治疗脚气、皮肤癣、妇科疾病、口腔 疾病、泌尿感染、鼻炎等的非药物型杀菌治疗剂。 由于纳米气泡的渗透性，还使它具有很高的剥离性，所以还可用于清洗工业加工 零件等；还可用于清洗养殖牡蛎并杀灭牡蛎里面的细菌、病毒。 臭氧纳米气泡水溶液安全性 臭氧纳米气泡水溶液与臭氧水同样对生体组织无毒、无害，极其安全。 臭氧纳米气泡水溶液对生体组织尤其是生体粘膜无刺激性。由于臭氧纳米气泡水 溶液里的臭氧不是溶解在水溶液里，而是全部包裹在水溶液里的纳米气泡内，纳米气泡外 有一层电子壳紧紧包裹住纳米气泡，所以臭氧气体不能轻易地从纳米气泡内逃逸出来，臭 7 CN 111569683 A 说 明 书 5/10 页 氧不能从水溶液中向空气中散逸。把高浓度的臭氧纳米气泡水溶液开放在大气压下，只释 放约0.05ppm浓度的臭氧气体，空气中闻不到臭氧味。臭氧气体对生体组织有影响的浓度， 中国国家安全标准为0.15ppm。0.05ppm浓度的臭氧气体不会氧化生体组织尤其是生体粘 膜，对眼、鼻、喉等生体组织无刺激作用，所以说臭氧纳米气泡水溶液是极其安全的。
