基于微纳米气泡臭氧曝气的饮用水厂有机物强化处理技术研究

为提升饮用水厂原水混凝及前/后臭氧处理等重要工艺段的有机物去除率,对比研究了微纳米气泡(MNBs)与普通曝气盘2种曝气方式下的臭氧传质效率,开展了MNBs对水厂原水混凝效果影响小试,并对2种曝气方式下前/后臭氧处理工艺段有机物及藻类等的去除率进行研究。结果表明:1)本研究中的微气泡发生器产生纳米气泡数量为1.2×10^(8)个/mL,中值粒径显著低于100μm,有利于MNBs臭氧(MNBs-O_(3))在水中停留较长时间;在水厂原水中加入12.5%(体积比)的MNBs水时,MNBs吸附疏水性有机物及产生羟基自由基的特征可以显著提高混凝沉淀效果,使UV254下降幅度达到15%。2)在前臭氧处理过程中,原水经MNBs-O_(3)处理后,出水110 kDa峰消失而小于1 Da部分出现新峰,五日生化需氧量(BOD5)的去除率约为15%(远低于普通曝气盘的50%)且总有机碳与UV254未发生显著变化;在后臭氧处理过程中,MNBs-O_(3)处理后BOD5上升了40%,TOC上升了36%,UV254则先上升后下降。该结果说明MNBs-O_(3)在前臭氧处理过程中可以将芳香族有机物分解为含氧类链状有机物,MNBs-O_(3)较长的停留时间使其更易将大分子有机物转换为小分子有机物,而后臭氧处理过程中MNBs-O_(3)可以进一步提高对水中残留的难降解有机物的去除率。3)MNBs-O_(3)对藻类的去除率可达25%,且MNBs-O_(3)处理不会增加水中溴酸盐浓度,后续可借助MNBs的气浮功能进一步提升其效率。尽管MNBs替代普通曝气盘使电能消耗上升约30%,但MNBs会大幅缩短进气时间,减少O_(3)使用量。本研究结果为MNBs在原水混凝及前/后臭氧处理过程中的应用建立了理论基础。

臭氧微纳米气泡处理对黄豆芽“绿化”的影响及机制

为研究臭氧微纳米气泡(ozone micro-nano-bubbles,Ozone MNBs)处理黄豆芽对LED白光照射下黄豆芽“绿化”的影响及其调控机制,本实验以黄豆芽为材料,采用4 mg/L Ozone MNBs处理黄豆芽,测定LED白光照射下黄豆芽生理品质,叶绿素合成和分解相关酶及物质变化。结果表明:与蒸馏水处理对照组相比,4 mg/L Ozone MNBs处理可以显著降低LED白光照射下黄豆芽的“绿化”现象,诱导提高黄豆芽中叶绿素降解酶[叶绿素酶(Chlase)、叶绿素降解过氧化物酶(Chl-POX)、脱镁螯合酶(MD)和脱镁叶绿素酶(PPH)]活性,降低了叶绿素合成前体物[δ-氨基乙酰丙酸(ALA)和尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)],叶绿素、叶绿素a(Chl a)和叶绿素b(Chl b)含量。降低了ADP、ATP和辅酶Ⅱ[NADP+和NADPH]含量。4 mg/L Ozone MNBs处理可影响黄豆芽叶绿素合成和分解相关酶的活性和相关物质的含量,对抑制LED白光照射下黄豆芽“绿化”有较好的效果。

加气滴灌旋流式微纳米气泡发生装置成泡特性及结构优化

加气滴灌在作物提质增产和提高水肥利用效率方面展现出优势,为提高气体在水中的稳定性,该研究设计了旋流式微纳米气泡发生装置,从与内腔相切的进口流道引入气液混合流,利用椭球形内腔迫使液体旋流,并在两端喷孔处螺旋向外喷出,形成剪切作用破碎气泡。通过正交试验、高速摄影和纳米粒度分析技术,研究装置内腔结构(长轴、短轴、进口直径和喷孔直径)对气泡特征(数量、粒径和均匀度)和溶氧量的影响。试验结果表明:1)随着装置运行,60~250μm的大气泡粒径分布不变,10~60μm的小气泡平均粒径在运行2 min内增加20%。装置停止1 min后,100μm以上的大气泡消散,停止3 min后,水中60μm以下的微气泡数量减少约70%,留下直径小于30μm的微纳米气泡悬浮于水中。2)装置各结构中,喷孔直径和短轴对微气泡生成阶段的影响最显著,长轴对停止后水中60μm以上的大气泡平均粒径、均匀度,以及小气泡数量影响最大,进口直径虽在运行时和停止后均对微气泡数量影响最小,但依然达到显著水平(P<0.05)。纳米级与微米级气泡生成特征上表现一致。3)溶氧试验中,水中含氧量变化分为三个阶段:运行增氧阶段、溶氧衰减阶段、溶氧稳定阶段。溶氧增加与衰减过程受进口直径影响最大,而稳定后的溶氧效果受短轴和长轴影响显著。装置溶氧效果与气泡生成效果呈正相关,且同结构尺寸在气泡生成和溶氧效果上的表现一致。以气泡个数多、粒径小、均匀度和溶氧量高为目标,得到长轴80 mm、短轴45 mm、进口直径12 mm、喷孔直径3 mm为最优参数组合。研究结果可为加气滴灌中新型加气设备的设计与研制提供参考。

臭氧微纳米气泡氧化降解典型紫外线过滤剂的效能和机理

臭氧微纳米气泡具有高臭氧利用率和高臭氧传质速率的优势,采用臭氧微纳米气泡氧化降解紫外线过滤剂二乙氨基羟基苯甲酰基苯甲酸己酯(DHHB),通过改变不同溶气方式和液相臭氧浓度,考察了臭氧微纳米气泡的性能及对DHHB的降解机制,同时探讨了不同温度、pH、天然有机质和不同离子强度等因素对降解效果的影响。结果表明:臭氧微纳米气泡比臭氧传统气泡对污染物氧化性能有明显提升,体系内液相臭氧、羟基自由基浓度、羟基自由基产率与臭氧利用率显著增加,在室温(25℃)、气相臭氧浓度为10.22 mg/L、pH为11时,对DHHB的去除率在60 min内可达87.3%,去除率是臭氧传统气泡的2.02倍。天然有机质和碳酸氢根离子对DHHB降解过程有不同程度的抑制作用。通过淬灭试验分析,65.2%的DHHB降解由羟基自由基贡献,14.9%由超氧自由基贡献。研究证实了利用臭氧微纳米气泡体系处理水中DHHB的可行性,为该体系的实际应用提供了理论参考。

微纳米气泡清洗飞机外表面油污研究

飞机外表面残留的油污会受环境影响形成复合污染物,对飞机的外观以及综合性能影响较大。本文针对这类以油污为主的复合污染物设计了一套微纳米气泡清洗系统,将典型油污和制备的复合油污均匀附着于模拟飞机外表面的试片上进行清洗试验。试验结果表明3种典型油污的清洗难度不同,复合油污的清洗难度比单一油污高,微纳米气泡清洗这类油污的效果优于纯水。

微纳米气泡表征及其抑制膜污染研究

将微纳米气泡发生装置与膜性能检测设备联合,设计了一种微纳米气泡(MNBs)抑制膜污染的测试方法,系统研究了通入MNBs前后,MNBs对聚偏氟乙烯(PVDF)膜渗透、过滤和抗污染性的影响效果.研究结果表明,MNBs的通入使得PVDF膜的通量衰减速率降低约63.4%,截留率也提升了约21.3%.通过分析污染前后的膜表面微观形貌的扫描电子显微镜(SEM)图片可得,MNBs能有效抑制污染物滤饼层的形成和对膜孔的堵塞,有效抑制了污染物对膜的直接粘附.纳米颗粒追踪(NTA)的结果显示,通入MNBs后污染物颗粒粒径增大,这可能是MNBs对污染物的吸附作用使得污染物在MNBs表面聚集所导致.因此,MNBs抑制膜污染的机理在于,MNBs表面吸附聚集污染物,导致粒径增大,并以“汽桥”(gas-bridge)形式隔绝污染物与膜表面相互作用.

微纳米气泡共混凝工艺下多因素交互作用

为强化微纳米气泡共混凝工艺性能,本文以聚合氯化铝(PACl)、微纳米气泡进气量(Q_(g))以及溶液pH值为影响因素,以沉淀出水中腐殖酸(HA)去除效率和剩余Al^(3+)浓度为响应值,通过Box-Behnken设计(BBD)以及响应面法探究该工艺背景下各因素间的交互作用.实验结果表明,PACl投加量、Q_(g)以及pH值均能够显著影响该工艺对HA的去除效率.但对于沉淀出水中Al^(3+)浓度而言,PACl投加量以及Q_(g)均不会造成显著影响,pH值为该响应值的显著影响因素.与常规混凝工艺相比,混凝过程中微纳米气泡的参与能够显著降低沉淀出水中剩余Al^(3+)浓度,提高混凝过程中PACl的利用效率.对HA去除效率及剩余Al^(3+)浓度的综合评估结果表明,微纳米气泡共混凝工艺更适用于处理pH值为中性的原水.上述结论再次突出了微纳米气泡共混凝工艺的优越性,同时也为该工艺的工程应用提供了可靠的数据支撑和理论支持.

臭氧微纳米气泡处理焦化废水零排放工艺中浓盐水的效能

焦化废水的零排放工艺中使用蒸汽机械再压缩(MVR)蒸发结晶处理膜浓缩液,最终产生超高盐浓缩液废水,其难以通过传统氧化方法进行处理。臭氧微纳米气泡技术能够提高臭氧传质效率、增强臭氧氧化能力,可望用于处理MVR浓缩母液。为验证该技术的工程应用可行性,以MVR浓缩母液为研究对象,对比臭氧微纳米气泡和普通大气泡2种曝气方式下臭氧传质速率以及有机物的降解效能,从技术、经济角度分析盐浓度和有机物浓度对2种臭氧氧化工艺处理效果的影响,以界定臭氧微纳米气泡技术处理高盐废水的适用范围。结果表明:随着盐浓度从0.1 mol/L增加至1 mol/L,微纳米气泡和普通大气泡的臭氧传质系数分别提高0.13和0.09倍,臭氧自分解速率分别升高2.10和1.38倍。在处理高盐、高有机物废水(TOC浓度为57.2~587.6 mg/L,电导率为3.47~28.6 mS/cm)时,臭氧微纳米气泡较普通大气泡的TOC去除率提升0.50~3.76倍,吨水能耗最大可降低71%;处理超高盐、超高有机物废水(TOC浓度为5626 mg/L,电导率为164.3 mS/cm)时,臭氧微纳米气泡去除效果与普通大气泡趋于一致且吨水能耗更高。高盐废水的盐浓度和有机物浓度对臭氧微纳米气泡处理效能影响显著,工程应用中应根据废水特性选择合适的臭氧曝气方式。

臭氧微纳米气泡-高级氧化耦合工艺深度处理工业废水

工业废水具有水量大、水质复杂、污染物浓度高、毒性强、腐蚀性强及难降解等特点,传统处理技术难以取得良好效果。本研究首次将压力强化臭氧微纳米气泡与高级氧化工艺耦合,构建了新型压力强化臭氧微纳米气泡—高级氧化耦合工艺反应器。从污染物去除率、不同条件下反应器内气泡粒径差异、液体中臭氧浓度、溶解氧浓度及尾气中臭氧浓度等多角度明确了反应器的最优参数为0.3 Mpa的出水压力及0.5 L/min的进气流量,明确了反应器的最佳使用温度范围为15℃至25℃。并从活性自由基的角度阐明了压力强化臭氧微纳米气泡耦合高级氧化工艺去除水中难降解污染物过程中的机制。本研究的研究成果有望为实现控制工业废水处理成本、提高COD去除率和矿化难降解污染物,为臭氧微纳米气泡技术的高效运行及安装优化提供理论依据和技术支持。

微纳米气泡处理对水培生菜生长的影响

作者以生菜为研究对象,设置微纳米气泡发生期每2 h增氧15 min、每2 h增氧20 min及不增氧3个处理,比较不同处理水培生菜的生长发育情况。试验结果表明,采收时(移栽后35 d),应用微纳米气泡发生期每2 h增氧15 min处理生菜的株高为21.0 cm、根长为14.1 mm、鲜质量为104.8 g、叶绿素含量为13.7(SPAD值),各项指标均高于不增氧和每2 h增氧20 min处理。但从水培生菜不同生长阶段来看,应用微纳米气泡技术每2 h增氧15 min或20 min对生菜生长发育既有促进作用也有抑制作用,说明生菜不同生育时期对营养液溶氧量的需求不同。

微纳米气泡/UV/H_(2)O_(2)协同处理垃圾渗滤液中典型污染物

以垃圾渗沥液中的典型有机污染物正己酸为处理目标,探究其在MB(微纳米气泡)联合UV(紫外光)活化H_(2)O_(2)的作用下的降解规律,探讨不同处理方式、微纳米气泡进气量、紫外灯功率、初始pH值、H_(2)O_(2)体积分数以及共存离子等影响因素对模拟垃圾渗沥液COD降解效果的影响。结果表明:MB/UV/H_(2)O_(2)体系的协同系数达到31.56,证明其有显著的协同效应,该体系能够有效降低模拟垃圾渗滤液中的COD,其降解过程符合拟一级反应动力学模型。当反应时间180 min、H_(2)O_(2)体积分数2×10^(-3)、pH=4、UV功率10 W、MB进气量30 mL/min时,模拟垃圾渗沥液COD去除率可达到94.54%,TOC(总有机碳)去除率为59.10%。共存离子实验表明,实际垃圾渗滤液中的氯离子会降低反应速率。自由基淬灭实验结合EPR结果表明,在MB/UV/H_(2)O_(2)体系中主要产生羟基自由基和单线态氧。

微纳米气泡水对砂浆力学、收缩性能的影响

为了探究微纳米气泡水(NBW)作为拌和水对砂浆性能的影响,对NBW与普通水拌和的砂浆抗压强度与收缩性能进行了对比分析。结果表明:NBW使砂浆28 d抗压强度提高了6%~13%,早期抗压强度提高更明显;NBW与矿物掺合料具有协同作用,能够降低砂浆的收缩,减少质量损失;NBW可以降低砂浆的总孔隙率和平均孔径,使砂浆的微观结构更加密实。

基于超声-微纳米气泡辅助技术的可变光程水质多参数检测方法研究

针对目前国家标准分析检测水质多参数方法存在的科学与技术问题,提出了一种基于超声-微纳米气泡(US-MNB)辅助技术、连续光谱法和顺序注射分析法(SIA)的可变光程水质多参数检测新方法。设计水质多参数检测系统,通过检测总磷(TP)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH_(3)-N)和六价铬(Cr^(6+))四种水质参数,验证了新方法的可行性。系统设计的核心是基于超声与微纳米气泡相结合的消解室以及具有可变光程功能的光谱扫描检测室,可达到快速消解和稳定检测的目的。同时系统基于国家水质检测标准,优化了水质多参数联合检测流程,并利用分光光度法和顺序注射分析技术对四种水质参数的含量进行连续光谱检测。首先,在常温常压下采用US-MNB辅助技术结合强氧化剂对TP进行消解,同时对检测室中NH_(3)-N参数显色反应后的化合物直接进行光谱扫描测定,消解后,再进行TP的测定。同理,消解COD的同时,对检测室中的Cr^(6+)参数显色反应后的化合物直接进行光谱扫描测定,消解后,再进行COD的测定。整个检测过程所用时间大幅降低,可在短时间内自动完成水质多参数的测定,显著地提高了检测的效率。以上述四种水质参数为测定对象,利用最小二乘法构建回归模型,拟合回归方程并计算相关系数,并绘制各参数的浓度-吸光度标准工作曲线。结果表明:TP标准工作曲线拟合系数≥0.9845,且浓度与吸光度成正相关,重复性(RSD)为3.05%~3.62%,加标回收率为97.8%~103.6%;COD标准工作曲线拟合系数≥0.9987,且浓度与吸光度成负相关,重复性(RSD)为2.12%~2.74%,加标回收率为98.7%~104.7%;NH_(3)-N标准工作曲线拟合系数≥0.9953,且浓度与吸光度成正相关,重复性(RSD)为3.41%~3.59%,加标回收率为99.2%~102.4%;Cr^(6+)标准工作曲线拟合系数≥0.9938,且浓度与吸光度成正相关,重复性(RSD)为3.51%~3.92%,加标回收率为98.9%~109.3%。系统可准确测定水样中TP、COD、NH_(3)-N和Cr^(6+)的含量,且具有良好的稳定性与可靠性。基于超声-微纳米气泡辅助技术的可变光程水质多参数检测方法研究,对于拓宽光谱法在水质多参数快速检测领域的应用以及提升检测效率等方面的研究具有重要作用。

臭氧微纳米气泡技术处理油气田钻井废水的试验研究

随着清洁化生产的深入推进和环保意识的提高,对作业现场的钻井废水及其处理方式的要求越来越严格。针对钻井废水稳定性高、化学需氧量(COD)高、色度高、降解难的特点,采用微纳米气泡技术以提高气体利用率和传质效果,结合臭氧对难降解的高浓度有机污染物进行降解。室内模拟试验表明,经过预处理后再采用臭氧微纳米气泡技术处理,COD从47328 mg/L降至131 mg/L,去除率达到99.7%,TOC从15146 mg/L降至65.2 mg/L,去除率达到99.6%,COD和TOC的去除率均超过99.5%,臭氧微纳米气泡技术对高色度和高COD具有显著的去除效果。采用絮凝沉淀、芬顿工艺配合臭氧微纳米气泡技术能够降低臭氧投加量,从而降低投资和运行成本,是一种经济高效的处理方法。

微纳米气泡协同过一硫酸盐技术降解二甲苯废气的研究

以二甲苯为挥发性有机物的代表,采用微纳米气泡协同过一硫酸盐技术对二甲苯废气进行连续流动态实验研究,探讨微纳米气泡协同过一硫酸盐对二甲苯的降解作用,系统讨论二甲苯初始浓度、微纳米气泡投加量、过一硫酸盐投加量、停留时间和pH值对二甲苯降解的影响。结果表明,微纳米气泡可有效活化过一硫酸盐,微纳米气泡协同过一硫酸盐可以有效降解二甲苯;在低浓度下,喷淋液pH值对二甲苯降解率影响不大,二甲苯降解率分别随微纳米气泡投加量、过一硫酸盐投加量和停留时间的增加而升高。

臭氧微-纳米气泡技术对不同盐浓度苯酚溶液的降解实验

采用臭氧微-纳米气泡技术对两种质量浓度(83.3 mg/L和166.7 mg/L)的苯酚溶液进行处理,旨在探究不同盐浓度对总有机碳(TOC)去除效率的影响。在pH值为7.0~9.0、氧化还原电位(ORP)≤300 mV的条件下进行实验,覆盖了0~47000μS/cm的电导率范围。结果表明,在高盐环境(即高氯离子浓度)下,臭氧微-纳米气泡技术处理苯酚的效率基本不变。通过对两种不同盐浓度梯度的苯甲酸溶液的降解实验,进一步验证了该实验结论。臭氧微-纳米气泡技术在高盐条件下依然保持高效的有机物降解能力,表明其在高盐废水处理领域有着重要的应用前景。

微纳米气泡工艺的保湿剂在特应性皮炎治疗中的作用

目的观察微纳米气泡(NBs)工艺的保湿剂在特应性皮炎(AD)治疗中的作用。方法选取2023年9~10月就诊于上海市皮肤病医院门诊的轻中度AD患者60例,随机分为治疗组和对照组各30例。对照组外涂糠酸莫米松乳膏,每日1次,2周后隔日1次,治疗4周;治疗组外涂糠酸莫米松乳膏,每日1次,2周后隔日1次,治疗4周,同时每日2次应用NBs工艺的保湿剂,连用8周;2组患者均观察8周。记录患者基线信息,并于第2、4、8周对患者进行随访。结果第2、4周随访时,治疗组相比于对照组疗效显著,2组比较差异有统计学意义(P<0.05)。治疗组患者皮肤屏障修复较对照组明显好转,差异有统计学意义(P<0.05)。第8周随访时,临床治愈患者中,治疗组复发比例小于对照组复发比例。结论AD患者治疗过程中,使用NBs工艺的保湿剂能够获得更好疗效,修复皮肤屏障,减少复发可能。

基于微纳米气泡修复技术的地下水重金属污染实验

结合微纳米气泡修复技术,对重金属污染进行有效处理,对实验结果进行记录与分析,结果表明,Cu^(2+)、Fe^(2+)、Pb^(2+)、Zn^(2+)四种重金属离子处理最适宜的环境分别为:Cu^(2+)处理环境:pH值为8.5、初始浓度为3 mg/L;Fe^(2+)处理环境:pH值为8.5、初始浓度为3.5 mg/L;Pb^(2+)处理环境:pH值为8、初始浓度为3.5 mg/L;Zn^(2+)处理环境:pH值为9、初始浓度为2.5 mg/L。此结果可为地下水重金属污染有效处理提供一定的理论支持。

臭氧微纳米气泡及其联用技术对饮用水处理的研究进展

饮水安全是人类健康和生命安全的基本保障,随着水质指标的提高和新污染物的发现,饮用水处理面临着新的挑战。臭氧微纳米气泡技术作为一种高效、环保、安全的水处理方法,在饮用水处理方面体现出了广阔的前景。本文对传统臭氧氧化技术的原理及缺点进行了剖析,阐述了臭氧微纳米气泡的特征及优势,总结了臭氧微纳米气泡及其联用技术对于饮用水中主要指标处理的研究进展,就不足之处和研究方向提出未来展望。

微纳米气泡臭氧氧化法处理焦化废水的研究

焦化废水是一种有毒,并且很难进行讲解的废水,其中组成成分较多。因此,对于焦化废水处理的研究一直都是化工产品生产中的重要研究内容,为了对焦化废水进行有效处理。本文采用微纳米气泡曝气优化臭氧氧化法。用该方法处理焦化废水,废水水质为COD=500~2000mg/L、TN=200~500mg/L、NH3-N=0.01~1.0mg/L。实验结果表明,废水经过该方法处理后,COD去除率为49.9%,TN去除率为29.8%,pH从10.0左右变为7.0左右。