臭氧微/納米氣泡技術(shù)克服了臭氧 氧化傳質(zhì)及其利用的局限性。提高臭氧的氧化效率。[1]臭氧微/納米氣泡技術(shù)提高了臭氧的消毒能力。[2]

臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，廣泛應(yīng)用于印染廢水[3]和煤化工廢水的處理。[4]它在水中的溶解度較小，穩(wěn)定性也較差，會(huì)降低臭氧對(duì)有機(jī)分子的降解能力。[5]臭氧微/納米氣泡(MNB)是提高其傳質(zhì)效率的一項(xiàng)重要技術(shù)。為了改進(jìn)，使用了氣液接觸和傳質(zhì)效率空氣微泡。而在臭氧的情況下，MNB 改善了臭氧化或氧化的特性。[6] [7]

方法

MNB 可以通過以下兩種途徑產(chǎn)生和形成： -

1.從液相中出現(xiàn)的新氣相的 成核。

2.微氣泡的崩潰

溶液中微氣泡的生長(zhǎng)和破裂可以明顯地表現(xiàn)為空化，根據(jù)產(chǎn)生方式有四種類型：[8] [9]

流體動(dòng)力空化

它定義為流體的幾何形狀發(fā)生變化，從而導(dǎo)致發(fā)生汽化和生成 MNB。通過機(jī)械攪拌、軸流剪切和減壓流動(dòng)收縮來增強(qiáng)MNB 流體動(dòng)力空化的形成[10]

聲空化

它可以由超聲波產(chǎn)生，導(dǎo)致液體中局部壓力變化的建立，然后形成氣泡。

光空化

在這種方法中，MNBs 是由短脈沖激光產(chǎn)生的，這些激光被聚焦到低吸收系數(shù)的溶液中。

粒子空化

納米氣泡是由水通過液體中的高強(qiáng)度光子產(chǎn)生的。其他方法也用于 MNB 的形成。

電解、納米孔膜、使用超聲波的聲化學(xué)和水溶劑混合。[11] [12] [13] [14]

特征

MNB 是氣態(tài)體。微氣泡的尺寸在10-50μm之間，而納米氣泡的尺寸小于200 nm。[15] [16]跨國(guó)公司有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

表面積

MNB 的直徑很小，因此它們的比表面積很大。它為液體提供了大的接觸面積，這與更高的反應(yīng)速率相關(guān)。[17]

旋流

MNBs 在水中有旋流。它們?cè)跉庖簜髻|(zhì)過程中緩慢漂浮，微氣泡在液體中停留時(shí)間長(zhǎng)。由于它們的長(zhǎng)滯后作用，氣液接觸面積增加，從而提高了其氧化能力[18]

Zeta 電位

高負(fù)Zeta電位直接關(guān)系到MNBs的穩(wěn)定性，大多數(shù)研究證實(shí)這是由于溶液帶負(fù)電荷所致，這種負(fù)電荷是氫氧根離子在氣液界面的吸附。它還避免了 MNB 的聚合和合并。[19]

羥基自由基

微氣泡無需外界刺激即可噴發(fā)；這個(gè)破裂過程會(huì)產(chǎn)生大量的羥基自由基。羥基自由基具有很高的氧化電位，可以氧化水中的有機(jī)污染物。[20]

消毒機(jī)制

臭氧 MNB 可以以兩種不同的方式進(jìn)行反應(yīng)，直接和間接。直接涉及臭氧本身對(duì)污染物的降解，而間接涉及氧化并形成羥基自由基（?OH）。[21]

微泡收縮會(huì)形成羥基自由基；這是由于液體界面上的電動(dòng)勢(shì)值增加所致。羥基自由基(?OH)和H +在氣泡界面迅速聚集。臭氧與羥基離子發(fā)生反應(yīng)，會(huì)形成羥基自由基。羥基自由基的形成是 pH 依賴性的。

應(yīng)用程序

抗菌和消毒過程

臭氧 MNB 可以滅活革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌。Ozone MNB 的這種活性對(duì)人體健康沒有任何細(xì)胞毒性。[22]

飲用水消毒

臭氧 MNB 對(duì)目標(biāo)病原體大腸桿菌的滅活率與常規(guī)臭氧化相同，但在微泡技術(shù)的情況下，臭氧劑量較低。[23]由于更高的傳質(zhì)導(dǎo)致更低的臭氧劑量，因此這種臭氧 MNB 技術(shù)很有前途，對(duì)現(xiàn)有的水處理廠有益。[24]

工廠廢水處理

消除工業(yè)污染物是一個(gè)主要問題，因?yàn)樗鼈儽慌欧诺剿w中。即使?jié)舛群艿停鼈円矔?huì)對(duì)生物體和環(huán)境產(chǎn)生不利影響。[25] [26]與傳統(tǒng)臭氧化相比，臭氧 MNBs 提供了更好的目標(biāo)污染物降解行為，并且還很大限度地減少了雜質(zhì)排放到水體中。

對(duì)魚類健康的影響

臭氧很常被用作水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的消毒劑，以減少致病菌以預(yù)防魚類疾病。[27]在許多實(shí)驗(yàn)中，觀察到多次處理在魚的行為模式或生存能力方面沒有表現(xiàn)出任何偏差。[28]該技術(shù)為栽培物種提供保護(hù)，使其免受病原體感染。[29]

農(nóng)業(yè)

對(duì)這項(xiàng)清洗新鮮蔬菜的技術(shù)進(jìn)行了測(cè)試，當(dāng)含有臭氧超細(xì)氣泡的酸性電解水和強(qiáng)大的機(jī)械作用相結(jié)合時(shí)，它顯示活菌數(shù)在使用次氯酸鈉等其他處理方法中記錄到很低。[30]