微納米氣泡引起的羥基自由基還原性高,給飲用水消毒和液體表面清潔帶來很大潛力。許多使用案例也證實了該技術的有效殺菌和成本低廉。Sumikura等24研究了活性氧微納米氣泡對大腸埃菌的消毒殺菌作用,獲得了活性氧的消毒殺菌效果。微微納米氣泡產(chǎn)生的振波是導致?大腸埃希菌降解的主要因素。Chen等25產(chǎn)品開發(fā)了一套活性氧微納米氣泡發(fā)生裝置,用于淋浴消毒,避免病原菌生長,應用效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)超聲波振動法。Broekman等26研究發(fā)現(xiàn),微納米氣泡在高頻節(jié)能超音波應用中可以有效消除附著在固體化學物質(zhì)表面的細菌和藻類。Tian等27科學研究了微納米氣泡對陶氏反滲透膜積垢的清洗效果,發(fā)現(xiàn)回轉曝氣清洗效果優(yōu)于空隙式。
微納米曝氣在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的分析和應用具體體現(xiàn)在:(1)凈化澆水用粗鹽,(2)清理蔬菜和水果上的殘留物,(3)促進作物生長發(fā)育28。蔡碩等29發(fā)現(xiàn)微納米氣泡充氧灌溉技術可以降低灌溉流量、排放量和用水量,提高農(nóng)田灌溉利用率,進而降低硝氮地表徑流消耗。繩以健等30設計方案采用活性氧微納米曝氣和催化氧化的加工工藝,氯氰菊酯、毗蟲啉、樂果農(nóng)藥等三種常見化肥殘留的污泥負荷可達80%左右。周云鵬等31科學研究了微納米充氧氣泡農(nóng)田灌溉對小青菜、青菜、油麥菜生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的危害,發(fā)現(xiàn)適合水培蔬菜的充氧濃度值為10~20mg/L。
微納米氣泡發(fā)生裝置主要由發(fā)生裝置、微納米曝氣頭和連接管組成。由曝氣頭根據(jù)循環(huán)泵充壓。在離心作用下,使其內(nèi)部產(chǎn)生負壓區(qū),氣體根據(jù)進氣口進入負壓區(qū),在罐體內(nèi)部分為附近的液體帶和核心汽體帶,由高速運行的氣石排氣部下氣體勻稱切成直徑5~30|^m的微納米氣泡。由于氣泡微妙,不會受到水中氣體溶解的危害,不會受到溫度、工作壓力等外部標準的限制,可長期停留在污水處理中,具有的氣浮機實際效果。
微納米曝氣改善水體的主要作用。
溶解氧是清潔水質(zhì)的主要原因之一。高溶解氧有利于溶解水環(huán)境中的各種污染源,使水質(zhì)迅速凈化;相反,溶解氧低,水質(zhì)中的污染物溶解緩慢。微納米曝氣技術對改善水體有以下幾個方面。
(1)去除有機化合物的破壞和黑臭:由于微納米氣泡停留性強,可以帶來更充分的O2。在豐富多彩的好氧細菌標準下,有機化合物的環(huán)境污染指標值COD和BOD顯著降低,黑臭消退。同時,去除了水質(zhì)底部有機化合物溶解引起的甲烷氣體、氯化氫等有害有害物質(zhì)。
(2)降低水質(zhì)營養(yǎng)鹽成分:由于微納米氣泡具有較強的氣浮機性、停留性和擴散性,其升果較弱。水質(zhì)加氧后,可合理抑制河底綠膿桿菌有機溶解的全過程,減少水下氮和磷營養(yǎng)鹽的釋放。
(3)去除藻類藍藻水華:微納米曝氣具有很強的復氧作用,可以改善水生生物的生活條件,進而控制藻類的生長發(fā)育。
(4)提高水綠化和清晰度:環(huán)境污染水質(zhì)中的各種無機物和有機化學懸浮固體、活浮植物和死亡遺骸、大中型水生花渣、溶解生物渣是危害水綠化和透明度的關鍵化學物質(zhì)。微納米曝氣能更合理地促進水生生物的生長發(fā)育,進而降低水土有機質(zhì),顯著提高水質(zhì)清晰度,改善水綠色。
減少污泥內(nèi)源性環(huán)境污染:微納米曝氣充氧后,湖長制(5)底泥表面氧含量增加,好氧微生物菌種主題活動加強。根據(jù)生物排泄的全過程,促進污泥有機化學污染物的溶解,逐步完善無機物化底泥土壤層,阻隔內(nèi)源性環(huán)境污染。
納米氣泡是指孔徑為0.1.50微m的氣泡,在10微m中稱為micro-bubble,在20世界90時代,日本生物學家開始為水產(chǎn)養(yǎng)殖領域開發(fā)微納米氣泡35。1991年,Ketkar等36對沉淀氣泡技術進行了科學研究,豐富多彩,提高了微納米氣泡的出現(xiàn)方式?,如電解鹽水、充壓融化、切割等37o。
科研人員發(fā)現(xiàn),由于微納米氣泡規(guī)格小的特點,表現(xiàn)出與一般氣泡不同的多種特點,使氣泡在水質(zhì)中的溶解氧更,對浮顆粒的剝離有更好的實際效果,對污染源的分解力。
還原性強
微納米泡破裂后,由更高濃度的正離子氣-水分子聚集的機械能在一瞬間釋放出來,使H2O溶解形成具有強氧化性的羥基自由基(·0H)I3"]。Zhang等四在衰減系數(shù)全反射傅里葉變換紅外光譜技術(ATR-IR)的基礎上發(fā)現(xiàn),一旦破裂,高能的納米氣泡破裂,在水中生成大量的羥基自由基(2.07V),具有很強的氧化能力(2.07V),能夠氧化分解有機物,凈化處理水體。
(VI)的氧對流換熱。
隨著微納米泡直徑的減小,氣泡的比表面積繼續(xù)增大,界面張力促使內(nèi)部標準壓力不斷增大,使得大量的O2按照氣-水相界面融入水相培土壤。由于氣泡存在于水中的時間較長,氣體與藥液接觸的時間越長,而且氣泡堆積密度越大,促使氣體接觸液面的距離也隨之擴大,O2的使用率因此提升"I。