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臭氧微納米氣泡技術(shù)局限與特點(diǎn)
來(lái)源：btjedfk.cn 發(fā)布時(shí)間：2022-01-12 瀏覽次數(shù)：
臭氧微納米氣泡技術(shù)局限與特點(diǎn)
1.傳統(tǒng)臭氧技術(shù)的局限性
1.1臭氧在水中溶解度低且分解速率快
臭氧是-種有特殊臭味的淡藍(lán)色氣體,在水中溶解度約是氧氣的10倍。雖然臭氧在水中的溶解度比氧大,但實(shí)際使用時(shí)它的溶解度甚小。因?yàn)樽袷睾嗬?臭氧溶解度與體系中的分壓和總壓成比例。臭氧在空氣中的含量和分壓極低,迫使水中臭氧從水和空氣的界面上逸出,水中臭氧濃度不斷降低。同時(shí),臭氧穩(wěn)定性差且分解速率快,在水中更易自行分解成氧氣,從而降低其氧化能力。因此,臭氧技術(shù)在水處理的應(yīng)用中，臭氧溶解度低與分解率快是亟需解決的問題之--。
1.2 臭氧曝氣方式傳質(zhì)效率和氧化效率低
由于傳統(tǒng)的臭氧曝氣方式產(chǎn)生的氣泡直徑大、上升速度快破裂時(shí)間短,臭氧傳質(zhì)效率和氧化效率較低。為了提高臭氧在水中的停留時(shí)間，臭氧接觸池的水深一般設(shè)置在4~6m,且停留時(shí)間--般超過10min,這使得臭氧處理工藝構(gòu)筑物的投資成本較高。此外,臭氧對(duì)人體有- -定毒害作用,臭氧接觸池中未被吸收利用而逸出的臭氧氣體需處理后再排入大氣中,導(dǎo)致了較高的臭氧氧化設(shè)備建設(shè)成本和運(yùn)行成本”。同時(shí)，臭氧的制備成本較高,從而限制了臭氧技術(shù)在水處理領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。提高臭氧利用率是降低臭氧工藝構(gòu)筑物和設(shè)備的建設(shè)及運(yùn)行成本的有效途徑,因此,亟需開發(fā)高效的臭氧曝氣方式,強(qiáng)化臭氧傳質(zhì)效率,以實(shí)現(xiàn)臭氧氧化過程的效率提升和節(jié)能減耗。
 
1.3臭氧對(duì)有 機(jī)物的氧化具有選擇性
臭氧氧化法雖然具有較強(qiáng)的脫色、滅菌消毒和去除有機(jī)污染物的能力,但是對(duì)COD和T0C不具備良好的去除效果,在經(jīng)濟(jì)投量和短接觸時(shí)間條件下無(wú)法將水中的有機(jī)物完全礦化(有機(jī)物被轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水)。且該方法對(duì)有機(jī)物具有較強(qiáng)的選擇性,單獨(dú)臭氧一般對(duì)具有雙鍵的不飽和脂肪烴和芳香烴類化合物具有較好的處理效果,但對(duì)環(huán)境類激素抗生素等微量難降解有機(jī)物處理效果存在局限性。同時(shí)，臭氧雖然能夠氧化水中多種有機(jī)污染物,但在低劑量和短時(shí)間條.件下不能實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的完全礦化,且絕大部分有機(jī)物以中間態(tài)產(chǎn)物存在于水中，這些分解生成的中間產(chǎn)物會(huì)阻礙臭氧的氧化進(jìn)程。因此,在臭氧應(yīng)用方面亟需解決臭氧氧化選擇性問題,并改善臭氧氧化效率。
 
2 .微納米氣泡特性
微納米氣泡( micro-nano bubble) 是指介于微米氣泡(直徑為10~50 μm)和納米氣泡(直徑小于200 nm)之間的氣泡 ,與傳統(tǒng)的大氣泡(直徑大于50 mm)和小氣泡(直徑小于5 mm)相比,具有許多獨(dú)特優(yōu)勢(shì),主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。
(1)停留時(shí)間長(zhǎng):在氣液傳質(zhì)過程中，由于微納米氣泡直徑小，在液相中上升速度緩慢。研究發(fā)現(xiàn)，水中微納米氣泡上升的速度是普通氣泡的1/2000,微納米氣泡在水中懸浮的時(shí)間為252 s58.22。
(2) 比表面積大:微納米氣泡直徑小，比表面積大，可增加氣液傳質(zhì)界面,有助于提高氣液傳質(zhì)速率和效率3。
(3) 表面負(fù)電荷高,穩(wěn)定性強(qiáng):微納米氣泡在純水中的ξ電位平均值約為-35 mV, 氣泡不易合并、破裂,在水中更加穩(wěn)定;同時(shí),微納米氣泡的穩(wěn)定性受溶液pH值影響,pH值越高穩(wěn)定性越強(qiáng)。
(4)傳質(zhì)效率高:研究表明,氣-液傳質(zhì)速率和效率與氣泡直徑成反比，微納米氣泡相對(duì)于普通氣泡擁有更小的直徑 ,在傳質(zhì)過程中比傳統(tǒng)氣泡具有明顯優(yōu)勢(shì)。
(5)可產(chǎn)生自由基:微納米氣泡在水中破碎溶解的過程中有可能會(huì)激發(fā)羥基自由基的產(chǎn)生，從而強(qiáng)化處理效果。
 
3 .臭氧微納米氣泡技術(shù)特點(diǎn)
鑒于微納米氣泡特性，臭氧結(jié)合微納米氣泡技術(shù)可改善臭氧技術(shù)在水處理應(yīng)用中存在的局限性。研究表明,微納米氣泡具有更高的溶氧傳質(zhì)效率,可大幅提高臭氧在水體內(nèi)的氣液傳質(zhì)速率以及濃度峰值(相同條件下微氣泡臭氧傳質(zhì)系數(shù)為傳統(tǒng)氣泡的3.6倍),能夠有效延長(zhǎng)臭氧在水中的停留時(shí)間。同時(shí)，臭氧結(jié)合微納米氣泡能夠激發(fā)生成大量的羥基自由基,可有效地增強(qiáng)臭氧的氧化能力,強(qiáng)化臭氧對(duì)難降解有機(jī)污染物的去除效果;并且還具有不產(chǎn)生二次污染、運(yùn)行成本低操作管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),在水處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。