為何二氧化碳擴散筒會積氣？

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為何二氧化碳擴散筒會積氣？ 我們先看看換水時二氧化碳擴散筒內的變化。1.不論是我在 1325 公升、833 公升大缸或我自己的水族缸，二氧化碳都是透過沉水馬達（Power Head）推送水流至擴散筒內。2.在換水期間，水族缸底層的水被抽入擴散筒內。3.由於換水時在水族缸內並無水流，缸底水中的二氧化碳濃度增加。這造成了二氧化碳擴散筒內的氣泡，變得表較大且速度很快，幾分鐘以後就超出了擴散筒所能溶解大氣泡的能力。4.當我重新啟動水族缸的主要水流循環時，擴散筒內堆積的氣泡很快地就會移除了。我知道新換的水內含有很高濃度的二氧化碳，但擴散筒內的氣體累積，呈現出不同的問題。鋼瓶內的二氧化碳純度是非常高的，高到不足以造成這樣的快速氣體累績，如果二氧化碳不易溶解於溶液之中，那為何氣泡在換水期間的累積是如此的快速，而當和水族缸的新水混合時卻又迅速消失？傳統的二氧化碳擴散觀念追求溶解率，可是二氧化碳擴散筒越用就越積氣，會是達到飽和狀態了嗎？

如果擴散筒內的氣體實在很難溶解，那為何混入水族缸新水時就能迅速溶解，而缸底的舊水就不會？為何水族缸的新水注入停止後，氣體的累積就會那麼快速？鋼瓶中的二氧化碳純度約為 99.98%，而根據法規必須要有 99.90% 的純度。我們能夠透過前置過濾器來移除大部分的其他潛在氣體。然而，如此少的 0.1% 些微氣體，無法解釋擴散筒內所見到的氣體堆積速率。如果所有其他的氣體都不容易溶解於水族缸的水中，那麼在新水重新注入水族缸底層時，這些氣體的溶解度也應維持不變，但事實上並非如此。或許二氧化碳很快就達到了飽和能度，可是二氧化碳在溶液中的飽和濃度為 1500 ppm，雖然有可能，但可能性極小。可能是濃度增高了，二氧化碳擴散筒的能力和效率就明顯下降了。然後我們就看到反應器內的氣體增加。水族缸的二氧化碳濃度很低時，二氧化碳的溶解速度就會很快，但在濃度高時則不然。缸底水中的其他氣體，並不足以造成這個效果。以細化氣泡方式提供水草二氧化碳，完全不需要顧慮溶解率的問題，水草的生長也比較好。

這幾乎都是二氧化碳造成的，二氧化碳就算在較高濃度時，也無法在幾秒鐘內溶解於水中。溶解需要好幾分鐘的時間，而非幾秒鐘而已。這些氣體似乎主要就是二氧化碳，而且在較高濃度時的溶解速度，沒法像在較低濃度時那麼快﹒。因此我針對擴散筒內的變化速率進行了測量。當缸水停止流動時，缸底的二氧化碳濃度就會上升，攀升至離二氧化碳飽和濃度不遠了。由於缸底循環了二氧化碳擴散筒內的水，而過濾器的吸水口幾乎都位於缸底，如果在水族缸內的酸鹼值是 6.5，通常缸水流經過濾器後的 pH 會是 6.3。當過濾器剛關閉時，水位會下降 5 公分﹒，大約經過了一個小時，裏面會塞入了大量的氣體，約每兩分鐘就有 500 ml，那會水位會遭氣體推擠降低幾公分呢？約 25 公分。如此大量的氣體，不能歸咎於鋼瓶內的二氧化碳純度不足。酸鹼值在 30 分鐘後下降至約 5.6 至 5.7，再過了 30 分鐘後進一步下降至 pH 5.5。為什麼會這樣？我想，根據很多人的說法，二氧化碳在幾秒鐘內應該就能溶解在水中了。為什麼？二氧化碳擴散筒用越久就積越多氣，這會是鋼瓶內的二氧化碳氣體純度不夠造成的嗎？

完全是兩碼子事。這些人把低二氧化碳濃度時的氣泡緩慢上升，拿來和高二氧化碳濃度時的二氧化碳爆發性增加做比較。氣體或任何化學物質的流動，都要遵守斐克第一擴散定律（Fick"s first law of diffusion）：J = -DA Δc/Δx其中，J 為擴散通量（定義為單位時間內垂直通過單位橫斷面積的質量）D 為擴散係數A 為薄膜或橫斷面的面積Δc 為薄膜或橫斷面兩端的濃度差Δx 為薄膜橫斷面的厚度由於反應器內的氣體濃度會改變，而且改變非常的大，在那五公分的空間中，無法再溶解出更多的氣體了，於是內部的氣體差距增加了。這減緩了氣體擴散至水中的速率。這必須用斐克第一擴散定律來解釋。那麼，當我重新啟動過濾器的時候，會發生甚麼事？文章未完，點擊這裡閱讀全文! 來源：www.hkfishbook.com

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