微纳米气泡强化臭氧氧化降解含酚废水

为了降解毒性强的含酚工业废水,本文将微纳米气泡与臭氧氧化法相结合,探究了处理温度、溶液pH、苯酚初始浓度和臭氧浓度对苯酚降解的影响。结果表明,相较于传统气泡,微纳米气泡破裂可诱导产生更多的·OH,弥补了臭氧传质效率低和氧化性不足等缺点,使反应体系的氧化还原电位明显提高,并在苯酚降解过程中起到主要作用;相比于臭氧氧化法,苯酚降解效果得到显著提升;提升臭氧浓度、溶液pH及降低苯酚初始浓度均可促进反应体系中生成更多的·OH,进而提升除酚率。通过气相色谱-质谱法(GC-MS)检测苯酚降解的中间产物,分析了苯酚降解的可能路径。总体而言,微纳米气泡结合臭氧氧化法是一种有潜力的除酚技术,研究结果对此技术在工业废水降解中的应用和推广具有指导意义。

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。

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。

超声微纳米加工锰源前驱体提高锰基锂电池电化学性能的研究

研究深入探讨了微纳米气泡水和超声搅拌技术在磷酸锰铁锂(LFMP)合成过程中的应用,旨在提高锰基锂离子电池的电化学性能。实验将LiOH、MnSO_(4)·H_(2)O、FeSO_(4)·H_(2)O和H_(3)PO_(4)按顺序分别加入微纳米气泡水和去离子水中,并通过超声搅拌180 min,制备2种LFMP样品。使样品在180℃下反应18 h,通过离心、清洗和烘干等步骤得到最终产物。电化学测试显示,使用微纳米气泡水的LFMP样品在1 C电流倍率下具有更高的首圈放电比容量(149.82 mAh/g)和循环稳定性,100次循环后容量保持率为81.66%。相比之下,使用去离子水的样品首圈放电比容量为57.03 mAh/g,100次循环后容量保持率为96.98%。研究表明,微纳米气泡水和超声搅拌技术能有效减少前驱体的团聚和氧化,提高材料的结构稳定性和电化学性能,为锰基电池前驱体的改善提供了一种有效的合成方法。

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。

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。

根部增氧模式对水稻产量与氮素利用的影响

【目的】根部缺氧是影响水稻生长发育与养分吸收的主要非生物因子之一。为了明确不同增氧模式的作用效果,探明水稻产量和氮素利用效率对根部增氧的响应特征,本试验研究了不同根部增氧模式下水稻生长动态、产量和氮素吸收积累与转运特性。【方法】以深水水稻品种IR45765-3B和水稻品种中浙优1号为材料,试验在顶部用透明塑料膜遮雨的水泥栽培池中进行,试验设施用CaO2（CaO2）、微纳气泡水增氧灌溉（MBWI）和干湿交替灌溉（AWD）等三个增氧模式处理及淹水对照（WL）。分别测定了两品种的生长动态、产量和与氮素利用相关的指标。【结果】与淹水对照相比较,根部增氧处理均显著促进IR45765-3B分蘖的发生,增幅为10.7%～33.6%,而中浙优1号茎蘖数仅在CaO2处理和AWD处理部分调查时期显著高于对照;根部增氧处理显著提高了两品种的干物质积累量,并显著提高两品种水稻产量,增氧处理下IR45765-3B产量较对照分别增加26.3%（CaO2）、21.8%（MBWI）和10.7%（AWD）,而中浙优1号产量较对照分别增加51.0%（CaO2）、52.2%（MBWI）和29.68%（AWD）;根部增氧显著增加水稻的氮素吸收与利用,与对照相比较,增氧处理下IR45765-3B和中浙优1号氮肥偏生产力均显著升高;施用CaO2和MBWI处理水稻氮素转运效率和氮素转运贡献降低,但齐穗期后两品种的氮素吸收量显著增加,齐穗期后IR45765-3B和中浙优1号在CaO2处理下的氮素吸收量较对照分别增加了73.4%和119.2%,MBWI处理下的氮素吸收量较对照分别增加了128.7%和106.5%。【结论】根部增氧显著促进水稻分蘖发生与成穗,增加水稻干物质积累并显著提高产量;在氮素利用方面,增氧处理下水稻植株对氮素的吸收与积累显著增加,且增氧处理显著促进了水稻对氮素的利用效率;三种增氧模式中CaO2和MBWI的效果较AWD更明显。

微纳米气泡特性及在环境水体修复中的应用

微纳米气泡(MNBs)具有尺寸小、比表面积大、水中停留时间长、Zeta电位高、氧化性强、传质效率高、生物活性强、无二次污染等特性,相比传统的宏观气泡,具有更高效的修复环境水体的性能。在分析国内外已有的研究基础上,就气泡分类和产生方式的研究进行介绍;详细探讨了MNBs的优良特性及不同因素对其特性的影响;分析了MNBs在水体和多孔介质中的运移规律和受控因素,重点阐明了MNBs修复环境水体的作用机理;系统评述了MNBs在环境水体修复中的研究进展,重点介绍了臭氧MNBs的应用前景,并对MNBs在环境水体修复的后续研究方向进行了展望。

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。

微纳气液界面水环境修复技术的原理与应用

微纳气液界面水环境修复技术是一种新型的水处理技术,该技术具有使用简便高效、无二次污染的特点。文章介绍了微纳气液界面水环境修复技术处理微污染地表水的基本原理,探讨了该技术的基本特点,介绍了几个地表水环境修复的成功案例。文章还展望了微纳气液界面水环境修复技术在微污染水体修复方面的应用前景。

微纳米气泡水地下滴灌对紫花苜蓿根际土壤养分和产量的影响

【目的】提出基于高产条件下适宜紫花苜蓿地下滴灌的微纳米气泡水溶解氧质量浓度。【方法】采用田间试验的方法,在地下滴灌土壤水分控制在25%FC^75%FC(FC为土壤田间持水率)条件下设低(1.8 mg/L)、中(5.0 mg/L)、高(8.2 mg/L)3个微纳米气泡水溶氧量质量浓度水平,以不加气处理为对照(CK)研究了紫花苜蓿根际土壤养分和产量状况。【结果】与CK相比,微纳米气泡水地下滴灌提高紫花苜蓿根际土壤速效氮量13.18%~65.49%、提高速效磷量7.02%~31.14%,降低速效钾量3.34%~15.77%。随着生育期的推进,土壤速效氮量呈下降趋势,速效磷、速效钾量呈先升高后降低的趋势。随着微纳米气泡水溶解氧质量浓度的增加,土壤速效氮、速效磷和速效钾量均降低;微纳米气泡水溶解氧质量浓度为5.0 mg/L时,紫花苜蓿干草产量最高可达17758.95 kg/hm2。【结论】微纳米气泡水地下滴灌能够增强根际土壤湿润体的通透性,促进紫花苜蓿根系的呼吸作用及对营养物质的吸收,增加干草产量,推荐地下滴灌紫花苜蓿适宜的微纳米气泡水溶解氧质量浓度为5.0 mg/L。

微纳米气泡改善杭州城市河道水生态环境的工程应用研究

于2013年4月至6月在杭州城市河道对微纳米气泡改善河道水生态环境进行了持续的原位监测实验。结果表明,与对照区相比,试验区水体温度平均升高0.7℃,pH增大0.2,溶解氧增加1.0 mg/L,而TDS浓度降低42 mg/L;水质污染指标高锰酸盐指数、总氮、氨氮、总磷平均浓度分别降低了8.45 mg/L、6.78 mg/L、8.90 mg/L和0.58 mg/L。由此可推测微纳米气泡在一定程度上能有效净化水质,为恢复良好水生生态环境提供新的方法和技术手段。

微纳米气泡水地下滴灌对紫花苜蓿土壤酶活性与根系脯氨酸的影响

为了探究微纳米气泡水地下滴灌条件下不同溶解氧质量浓度对紫花苜蓿土壤酶活性与根系脯氨酸的影响,采用田间试验方法,在地下滴灌灌溉定额相同的条件下设低(WA-1,1.8 mg·L^-1)、中(WA-2,5.0 mg·L^-1)、高(WA-3,8.2 mg·L^-1)3个微纳米气泡水溶氧量质量浓度水平和不加气常规灌溉处理(CK),研究了不同试验处理下紫花苜蓿根际土壤过氧化氢酶、脲酶活性以及根系特征和游离脯氨酸含量的变化。结果表明:微纳米气泡水地下滴灌能明显增加紫花苜蓿根区土壤过氧化氢酶和脲酶活性;在紫花苜蓿不同的生长期,随着微纳米气泡水溶解氧质量浓度的增加,土壤过氧化氢酶和脲酶活性呈增大的趋势;相同试验处理条件下,土壤过氧化氢酶和脲酶活性随着微纳米气泡水地下滴灌次数的增加呈先升后降的趋势;处理WA-3、WA-2、WA-1的土壤过氧化氢酶活性和脲酶活性最大分别为20.28、19.19、16.92 ml·g^-1和13.98、13.17、12.07 mg·g^-1·d^-1,分别比处理CK(13.82 ml·g^-1和9.63 mg·g^-1·d^-1)增加46.74%、38.86%、22.43%和45.17%、36.76%和25.34%;微纳米气泡水地下滴灌能降低根系游离脯氨酸含量,处理WA-2根系游离脯氨酸含量最低(51.01μmol·g^-1),相较于处理CK(92μmol·g^-1),减少44.55%。说明微纳米气泡水地下滴灌能够缓解因长时间地下滴灌导致的土壤通透性减弱的现象,提高土壤氧气扩散率,增强土壤酶活性,促进根系的正常生长发育。

微纳米气泡藻水分离试验研究

采用微纳米气泡混凝气浮处理合肥塘西河藻水分离港新鲜藻水和陈藻水,考察混凝剂、停留时间等因素对微纳米气泡气浮藻水分离的影响。通过与分离港实际运行的加压溶气气浮法比较,研究最佳处理效果的试验参数,以期获得最佳的工艺条件。结果表明:新鲜藻水和陈藻水使用混凝剂PAC的最佳用量分别为24,36 g/m3,气浮池最佳停留时间分别为30,40 min,对应的处理效果最好;新鲜藻水总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)、悬浮物(SS)去除率分别达到96.50%,53.10%,85.70%,99.00%,陈藻水TP,TN,COD,SS去除率可分别达到98.40%,62.40%,65.60%,99.80%。微纳米气泡法处理效果优于加压溶气气浮法。

基于微纳气泡示踪的拖曳法ADCP流速测试

声学多普勒剖面流速仪(ADCP)设备在水文领域保有量大、应用广,但如何对其进行量值溯源,确保现场测量数据准确可靠是用户非常关注的问题。分析ADCP的测试现状,阐述ADCP的6个测试参数,分析出流速测试是核心;利用微纳气泡作为示踪粒子,尝试解决静止水体无反射粒子的问题,为ADCP流速测试提供支撑;以TRDI的WHR600-1型ADCP为例,说明ADCP流速测试过程和试验数据处理方法。得出微纳米气泡是ADCP拖曳水槽水跟踪测试较好的示踪物质,进而实现ADCP水跟踪流速测试。为拖曳水槽ADCP测试改造建设提供技术思路,并给出实验室测试建议。

微纳米气泡增氧灌溉对双季稻需水特性及产量的影响

为探究微纳米气泡增氧灌溉技术对水稻节水增产的综合影响,以陆两优996和天优华占为双季早、晚稻试验材料,研究了不同施氮水平下微纳米气泡增氧灌溉对双季稻需水特性、产量及产量构成因素的影响。结果表明,微纳米气泡增氧灌溉处理的灌水量、排水量和耗水量均低于常规水灌溉处理,早、晚稻水分利用效率(耗水量)分别提高7.78%和8.37%,降雨利用效率分别提高6.03%和24.58%,产量分别提高4.05%和3.35%。同时,微纳米气泡增氧灌溉具有良好的节肥效果。