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。
改變微納米曝氣器的通氣量,隨空氣流量的增加,氧傳質(zhì)系數(shù)(Km)逐漸增大。標準氧傳質(zhì)效率(SOTE)隨曝氣量的增大而降低。結果表明,水溫度對KLa和SOTE均有顯著影響,隨溫度升高,PH升高先降后升,在pH=7.2時達到小。隨著NHQ的增加,曝氣組比例降低,且隨濁度增加而增加。SOTE值隨溫度的升高而增大,與微孔曝氣組的趨勢一致,但其值小于微納米曝氣組。與SOTE相比,微納米曝氣比SOTE對通氣量的變化更為敏感。
利用微納米曝氣技術,在廣州白云湖水質(zhì)改造工程中,采用微納米曝氣技術,使湖的上游進水水質(zhì)得到明顯改善,曝氣裝置對水體的溶氧改善效果良好,曝氣地點下游水體的溶氧狀況有很大改善,整個下游水體DO提高3Mmg/L,各水質(zhì)指標均有所提高,相關研究表明,泡的大小與停留時間成正比"。范海濤“J”等研究發(fā)現(xiàn),微孔曝氣也可以產(chǎn)生較小的氣泡,但在氣泡上升過程中可能發(fā)生合并,使得氣泡變大,從而間接降低了氣泡比表面積,從而使比表面積變小,從而受到浮力的影響,使水泡更快地排出水面。減少了氣泡在水中的停留時間,對氣液氧傳質(zhì)不利。
微納米曝氣組成微生物菌種技術對水利樞紐堆積物的改善作用。科學研究結果表明,曝氣區(qū)S3的相對性比附近非曝氣區(qū)S2和S4的TP降低了11.6%和2.7%,曝氣區(qū)S5的相對性比非曝氣區(qū)S4的TP降低了32%。S3.S5和S6在曝氣危害地區(qū)的相對性分別為23.0%.18.0%.10.3%。S3.S5和S6在曝氣危害地區(qū)的相對性分別為22.4%.5.5%.3.8%。積聚物微生物菌種共檢測22.113屬,曝氣前后對比,積聚物中有益菌變菌門成分增加26.42%,厚壁菌門成分增加5.25%,而標有水體富營養(yǎng)化的綠彎菌門成分減少9.51%,酸鏈球菌門成分減少5.82%,球菌門成分減少8.16%,其他類別成分彈性系數(shù)較低。
微納米氣泡的關鍵特點如下:
(I)
微納米氣泡體積比一般氣泡小很多,水的浮力也小,所以上升緩慢,納米氣泡在上升過程中會繼續(xù)收攏,終在水中融化消退。汪敏剛等I38對微納米氣泡為人眼所見的乳白色出現(xiàn)時間(關鍵以微米氣泡為主)進行了反復準確測量求平均值的科學研究,測量數(shù)據(jù)顯示微納米氣泡在水中的懸浮時間為5分鐘左右。
(I)
微納米氣泡頁面會吸引帶負電的正離子(如OH-),產(chǎn)生表面正電荷的正離子層;空氣負離子會吸引帶正電的正離子(如H+),在表面正電荷的正離子層周圍產(chǎn)生正電荷,這也是微納米氣泡頁面的雙電層結構39,如圖0-2所示。雙電層促進氣泡之間的排斥,使氣泡無法相互結合,氣泡在溶液中的均勻分布40o雙電層正電荷引起的電位差。Z電位差越高,吸附功能越高。
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。