基于臭氧纳米气泡的羟基化石墨烯制备及结构表征

采用分散剂加超声的手段对天然鳞片石墨进行剥离得到石墨烯,然后分别经常规臭氧(O_(3))氧化和水力空化形成的臭氧纳米气泡(O_(3)NBs)氧化处理制备羟基化石墨烯(G-OH)并进行对比。通过原子力显微镜、zeta电位、X射线光电子能谱及拉曼光谱测试对样品进行了结构、形貌、电位及谱学分析。结果表明,经两种氧化方式处理后的石墨烯薄片厚度为3~4 nm;经O_(3)氧化处理后的石墨烯表面官能团与未经处理石墨烯相似;与O_(3)相比,O_(3)NBs的氧化效能更高,经其处理后的石墨烯羟基化程度更高,同时在石墨烯的芳香环中引入了少量羰基,使得O_(3)NBs制备的G-OH同时具有羟基和羰基功能。

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。

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。

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。

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。

臭氧微纳米气泡在食品杀菌中的应用

阐述微纳米气泡的理化特性和臭氧的强氧化性,研究臭氧微纳米气泡应用于食品杀菌的可行性,主要从微纳米气泡的理化特性、制备方法、表征方法,以及臭氧微纳米气泡在水处理、果蔬清洗和水产品杀菌中的应用进行阐述,并对臭氧微纳米气泡在食品杀菌中的应用进行展望,以期促进臭氧微纳米气泡在食品领域的研究和应用。

微/纳米气泡臭氧水对尖孢镰刀菌的杀灭效果研究

为了探索绿色、无残留、无污染的土壤消毒新方法,研究了微/纳米气泡臭氧水的性质及其对尖孢镰刀菌的杀灭效果。将尖孢镰刀菌番茄专化型病原菌(Fusarium oxysporum f.sp.lycopersici)配成孢子浓度为2.4×104个·m L-1的菌液后,通入微/纳米气泡臭氧水,对病原菌进行灭菌试验,研究灭菌效果及规律。在此基础上,将培养的尖孢镰刀菌均匀喷洒在营养土中,每7d浇灌1次微/纳米气泡臭氧水灭菌,连续浇灌3次,以自来水为对照。试验结果表明:当水中臭氧浓度为7.3mg·L-1、接触时间2 min时,对孢子浓度为2.4×104个·m L-1的尖孢镰刀菌番茄专化型病原菌的杀灭率接近100%;采用浓度为1.2~1.7 mg·L-1和7.8~8.3 mg·L-1的微/纳米气泡臭氧水,对营养土进行3次连续灭菌后,对尖孢镰刀菌的最终杀灭率分别为76.83%和88.76%。由此可见,利用微/纳米气泡臭氧水对土传病害中的典型致病菌-尖孢镰刀菌具有一定的杀灭效果,可作为土壤消毒的一种新方法。

臭氧微纳米气泡处理对菠菜采后保鲜的影响

为探究臭氧微纳米气泡(ozone micro-nano-bubbles,Ozone MNBs)对果蔬采后品质的影响,以菠菜为实验材料,采用4 mg/L Ozone MNBs处理菠菜5 min,(20±1)℃条件下贮藏8 d,测定并分析贮藏期间生理指标的变化。结果表明:Ozone MNBs处理可以有效降低细胞膜的损伤和丙二醛的积累,保持细胞的完整性;抑制呼吸作用和乙烯的释放,减慢营养物质消耗和果蔬的衰老,提高菠菜的耐贮性;延缓叶绿素和VC的损失,降低菠菜感官品质和营养品质的劣变;同时,减缓过氧化氢的积累,提高过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶的活性,降低菠菜的氧化损伤。综上,Ozone MNBs对菠菜具有低机械伤保鲜作用,实验结果为Ozone MNBs在果蔬采后方面的应用提供了理论依据。

基于纳米气泡臭氧氧化的剩余污泥内碳源强化脱氮技术研究

剩余污泥含有丰富的碳源,因此探索用纳米气泡臭氧处理剩余污泥,将内碳源释放至上清液中并回用至AAO污水处理系统的缺氧段。结果表明,纳米气泡臭氧处理后的剩余污泥上清液SCOD浓度达到1 055 mg/L,SCOD/TN比值为15.8,反映了得到剩余污泥上清液中的内碳源补充的污水有了合适的碳氮比、有利于反硝化。长期试验结果表明,加入内碳源的AAO污水处理装置出水TN浓度由23.1±4.7 mg/L下降至15.0±6.0 mg/L,说明利用纳米气泡臭氧处理后的剩余污泥上清液可以明显提升AAO污水处理系统的脱氮效果。

臭氧微纳米气泡技术在棉织物退浆中的应用

探讨臭氧微纳米气泡技术在棉织物冷轧堆退浆中的应用及工艺优化。通过测试织物的退浆等级、拉伸强力、毛效、白度等评价水洗效果。改变臭氧流量、温度、时间等因素确定优化水洗工艺。结果表明,臭氧微纳米气泡退浆的优化工艺为:臭氧流量0.5 L/min,温度70℃,时间40 min,氢氧化钠质量浓度25 g/L。与常规冷轧堆退浆相比,臭氧微纳米气泡技术可以显著降低退浆温度,缩短处理时间,降低生产成本。

O_(3)纳米气泡强化表面活性剂修复柴油污染土壤

实验将纳米气泡(直径50~270nm)与臭氧相结合,对比臭氧纳米气泡处理后对3种表面活性剂去除土壤中柴油污染物的增效作用,并探讨表面活性剂浓度、土质以及土壤老化时间等不同条件对污染物去除率的影响.对不同方式处理后的土壤样品进行XRD、FTIR表征,采用GC/MS对柴油组分的降解产物进行分析.结果表明,同等条件下3种表面活性剂随着浓度的增加,对柴油的洗脱效率也随之提高,洗脱能力依次为SDS>SDBS>TX-100.表面活性剂在搅拌实验30min内对污染物的去除效果增效明显,30~40min增速放缓.臭氧纳米气泡提高表面活性剂对砂土中柴油去除率明显高于壤土,其中砂土和壤土中柴油去除率提高约13%和9%.壤土中污染物的老化时间与去除率成反比,臭氧纳米气泡处理对较长老化时间的壤土中柴油去除率也有显著提高,对老化60天污染壤土提高近8%.FTIR光谱表明含有臭氧纳米气泡的表面活性剂可以减少对土壤中有机质主要官能团的影响.GC/MS图谱分析表明残留污染物组分主要为烷烃,降解难度:烷烃<烯烃<环烷烃<芳香族化合物.

臭氧微纳米气泡对大肠杆菌的消毒效果及灭活机制

臭氧消毒技术具有灭活速率高、彻底,且无二次污染等优点,但在国内污水处理厂缺乏应用,且传统曝气方式下臭氧产生的气泡大,溶解性差,传质效率低。为此,将微纳米曝气技术与臭氧氧化相结合并用于污水消毒,考察了臭氧微纳米气泡的性能及对大肠杆菌的灭活机制。结果显示,臭氧微纳米气泡的溶解性更高,曝气10 min时溶解性臭氧浓度就接近8 mg/L;微纳米气泡的爆破作用与臭氧分解过程能够协同促进·OH的产生;在实际消毒效果方面,1 mg/L臭氧微纳米气泡溶液在1 min内可去除10^(3)CFU/mL以上的大肠杆菌,比臭氧微米气泡灭活浓度高10^(7)CFU/mL。在0.2 mg/L腐殖酸的影响下,2.5 mg/L的臭氧微纳米气泡溶液仍能灭活10;CFU/mL大肠杆菌,比臭氧微米气泡灭活浓度高10^(2)CFU/mL。流式细胞术分析结果表明,臭氧微纳米气泡能更快地将细胞破碎裂解,使酯酶彻底失活及DNA解旋。

絮凝-O_(3)/MNBs耦合工艺高效处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液

针对垃圾渗滤液纳滤浓缩液可生化性极低而无法进行生物处置的问题,本研究采用絮凝-臭氧微纳米气泡(O_(3)/micro-nanobubbles,O_(3)/MNBs)耦合工艺处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液以期提高其可生化性。通过改变絮凝工艺的絮凝时间,聚合硫酸铁投加量,絮凝转速以及O_(3)/MNBs工艺的臭氧进气量,初始pH,温度等参数来探究絮凝-O_(3)/MNBs耦合工艺最佳工艺参数。结果表明,在絮凝时间为40 min,聚合硫酸铁投加量为10 g·L^(-1),絮凝转速为300 r·min^(-1)的最佳絮凝工艺参数下,垃圾渗滤液纳滤浓缩液的色度、腐殖质及COD去除率分别为79.8%、59.2%和73.3%,B/C从0.09增至0.22,生物毒性由92.4%(高毒)降至50.6%(重毒)。垃圾渗滤液纳滤浓缩液絮凝工艺的出水进一步采用O_(3)/MNBs工艺处理,在臭氧进气量为400 mL·min^(-1),初始pH=11,反应温度为30℃的最佳工艺参数下,絮凝出水的色度、腐殖质及COD去除率分别达到100.0%、80.8%和38.9%,B/C由0.22增至0.62,生物毒性由50.6%(重毒)降至20.3%(低毒)。结果表明,絮凝-O_(3)/MNBs耦合工艺是提升垃圾渗滤液纳滤浓缩液可生化性的有效方法。