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摘要： 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。
关键词: 臭氧微纳米气泡 ；菠菜 ；采后保鲜
被引量
26
摘要： 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。
关键词: 臭氧微纳米气泡 ；臭氧微米气泡 ；消毒 ；大肠杆菌 ；流式细胞术
被引量
14
摘要： 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。
关键词: 黄豆芽 ；臭氧微纳米气泡 ；LED ；白光照射 ；叶绿素合成 ；机制
被引量
1
摘要： 微纳米气泡(micro-nano-bubbles,MNBs)技术具有比表面积大、气体溶解能力强、表面带有Zeta电位等特性,在环境治理、清洗、生物医学及农业等领域具有较强研究意义和应用前景。微纳米气泡技术与臭氧(O3)、二氧化碳(CO2)、1-甲基环丙烯(1-MCP)等气体结合可用于果蔬采后非化学洗涤与保鲜,其中臭氧微纳米气泡、二氧化碳微纳米气泡处理通过减少有害微生物数量达到保鲜目的,1-MCP微纳米气泡通过抑制乙烯生成延长果蔬保鲜期。本文综述了微纳米气泡技术的研究进展及其在果蔬采后的应用,以期为后续推广应用提供理论依据。
关键词: 微纳米气泡 ；果蔬 ；采后 ；气体 ；研究进展
被引量
5
摘要： 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。
关键词: 臭氧氧化 ；微纳米气泡 ；氧化机理 ；自由基 ；紫外线过滤剂
被引量
2
摘要： 煤化工废水严重阻碍现代煤化工的发展,优化环保技术是有效改善现状的最佳方法。煤化工废水中过量的苯酚和总有机碳(TOC)会对人体健康和生态系统造成危害,针对此问题,采用高级氧化技术,即TiO_(2)纳米粒子与臭氧微纳米气泡(O_(3)-MNBs)联用技术,去除煤化工废水中的TOC和苯酚,实现煤化工废水的高效处理;从TiO_(2)纳米粒子的投加量、O_(3)的投加量以及溶液的初始pH值3方面出发,探索TiO_(2)/O_(3)-MNBs联用技术对煤化工废水处理效果的影响,确定最佳反应条件,并对TiO_(2)/O_(3)-MNBs联用技术的使用成本进行分析。结果表明:当TiO_(2)纳米粒子投加量为4.0 mg/L,O_(3)通气量为20 mg/min,初始pH=10时,对煤化工废水中的TOC和苯酚去除效能最佳,且该体系运行成本为0.57元/t(水),相比传统O_(3)-MNBs技术,成本降低3.4%,经济效益有所提升。TiO_(2)/O_(3)-MNBs联用技术为煤化工废水的有效处理提供了新的途径。
关键词: 煤化工废水 ；TiO_(2)/O_(3)-MNBs催化降解 ；GC-MS分析 ；TOC去除效能 ；苯酚去除效能
摘要： 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。
关键词: 焦化废水 ；微纳米气泡 ；臭氧氧化 ；臭氧传质系数 ；降解 ；MVR浓缩母液
被引量
4
摘要： 在污水处理领域,传统方法的不足之处日益凸显,而臭氧高级氧化技术因臭氧利用率低、成本较高等限制了其应用。将臭氧高级氧化技术和微纳米气泡技术相结合,可提高臭氧传质效率,提高体系氧化能力,降低处理成本,是一种很有潜力的水处理方法。综合叙述了臭氧微纳米气泡在印染废水处理、水消毒和有机污染物去除方面的效果。在印染废水处理中,臭氧微纳米气泡技术能够高效去除有机物质和色度,使废水达到排放标准。在水消毒领域,该技术能够灭活细菌、病毒等微生物,从而保证水质安全。在有机污染物去除方面,臭氧微纳米气泡技术也能够有效净化水体和土壤,达到环境保护的目的。总结说明臭氧微纳米气泡技术在各个领域展现出广阔的应用前景,讨论了不同因素对于微纳米气泡的理化性质在实际应用中的影响。
关键词: 微纳米气泡 ；臭氧 ；高级氧化 ；水处理
摘要： 【目的】近年来,大量残留农药通过雨水冲刷和地表径流等方式进入地表水和地下水中,严重危害水源地的质量和人类的生命健康。因农药具有持久性和难降解性的特点,常规饮用水处理工艺无法实现对农药的高效去除。臭氧是1种绿色高效的氧化剂,但目前饮用水处理厂中臭氧氧化单元大多使用钛扩散器曝气,其发生的毫米气泡具有比表面积小且气液传质效率低的缺点,对农药的去除效果有限。【方法】该研究以有机磷类农药毒死蜱(Chlorpyrifos)为目标污染物,提出使用陶瓷膜臭氧微纳米曝气体系(CA/O_(3))代替传统的钛扩散器臭氧曝气体系(TA/O_(3))。【结果】试验结果表明,臭氧微纳米气泡具有比表面积大、停留时间长等优势,因此,相较于传统的TA/O_(3)体系,CA/O_(3)体系对毒死蜱的降解速率提高了67%~85%。进气臭氧浓度显著影响臭氧传质速率和毒死蜱的降解效能。通过液相色谱-串联质谱联用(LC-MS/MS)精确分析CA/O_(3)体系中不同保留时间的降解产物共10种,其降解途径主要为磷硫双键(P=S)氧化、碳氧键(C—O)断裂以及羟基取代。使用生态毒性预测模型(ECOSAR)软件计算降解产物的急性毒性和慢性毒性,结果表明,产物毒性随着降解的进行均呈现下降趋势。【结论】研究表明,陶瓷膜臭氧微纳米曝气体系可以实现高效降解毒死蜱,并有效控制产物毒性,为去除农药这类新型难降解污染物提供了一种切实可行的方法。
关键词: 臭氧微纳米曝气 ；陶瓷膜 ；毒死蜱 ；降解机理 ；毒性
摘要： 为减少水产养殖过程中氨氮对养殖生物的危害,也满足尾水排放的环保要求,采用臭氧与微纳米气泡联用技术,研究人工海水模拟微污染情况下氨氮的去除规律。实验中考察了初始氨氮质量浓度、高铁酸钾投加量及水体pH值对臭氧微纳米气泡去除氨氮的影响。在单因素试验基础上,通过响应曲面模型优化,得到最佳组合条件:初始氨氮质量浓度2 mg/L、高铁酸钾投加量40 mg/L、初始pH值7.5,微污染人工海水氨氮去除率为30.35%,为臭氧微纳米气泡技术在处理海水中低浓度氨氮方面提供参考。
关键词: 臭氧 ；微纳米气泡 ；氨氮 ；高铁酸钾 ；响应面
摘要： 【目的】污泥资源化利用是减污降碳的重要研究方向,文章旨在探索微纳米气泡臭氧氧化处理污泥应用于园林绿化的可行性。【方法】文章采集上海某大型污水厂的剩余污泥,进行臭氧微纳米气泡氧化处理,分析臭氧微纳米气泡氧化污泥的基本理化性质、养分指标、重金属和有机污染物含量、卫生化以及稳定化程度。同时,将臭氧微纳米气泡氧化污泥施用于园林绿地,按0、2.5%和5.0%设置3个施用量水平,并测定短期施用下,土壤重金属含量变化。【结果】臭氧微纳米气泡氧化污泥有机物质量分数为29%,总养分为6.12%,粪大肠菌群菌值>0.01,蠕虫卵死亡率为99%~100%,重金属和有机污染物含量低于《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(GB/T 23486—2009)的标准限值,以上指标均满足GB/T 23486—2009的污泥园林绿化用泥质标准。此外,臭氧微纳米气泡氧化污泥pH值为6.63,电导率(eletrical conductivity,EC)为88.9 mS/m,投加该污泥有助于将上海市土壤pH向中性调整,同时提高土壤EC值,补充土壤中可交换性离子,促进植物生长;经过臭氧微纳米气泡氧化,污泥的腐殖质显著增长,有利于土壤修复;臭氧微纳米气泡氧化之后的污泥氮、磷含量丰富,可为植物生长提供养分。施用该污泥后,土壤中的镉(Cd)、锰(Mn)、铜(Cu)和镍(Ni)受施用量影响不大,铅(Pb)和锌(Zn)的浓度有所上升,铬(Cr)的浓度有所降低,砷(As)的浓度波动较大。【结论】臭氧微纳米气泡氧化污泥具备园林绿化应用的可行性,施用该污泥有助于植物生长及土壤修复,短期施用该污泥的生态风险较低。
关键词: 臭氧微纳米气泡 ；市政污泥 ；园林绿化应用 ；资源化利用 ；可行性分析
摘要： 对江苏省某电镀园区污水厂尾水使用微纳米气泡臭氧高级氧化工艺进行深度处理中试研究,要求处理后达到《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅴ类标准。半连续流试验结果表明,单独臭氧氧化处理无法有效去除有机物,加入双氧水催化臭氧微纳米气泡处理后可以使COD达标。在臭氧与双氧水投加量摩尔比为2时,投加64.6mg/L臭氧后,COD_(Cr)由37.1mg/L降至24.7mg/L,去除率可达33.4%,O/C为5.2。臭氧浓度对COD的去除有影响,低浓度臭氧对COD有更高的去除率(46.3%)。同时,推测臭氧和双氧水改变了原水中铁离子的价态,通过絮凝沉淀可有效地去除水中的镍。采用臭氧浓度为150mg/L、臭氧与双氧水摩尔比为2的工况进行连续流试验,臭氧投加量为55mg/L、连续运行5h、进水COD_(Cr)约为45mg/L时,出水COD_(Cr)基本稳定在18.5~21.8mg/L,COD去除率为54%~58.3%,O/C为1.38~1.62,可达标排放。由结果可知:相较于半连续流试验,同样的投加条件下,连续流的氧化效能更高,推测是由于流态变化;同时,半连续流中试试验虽然水量较大(500L),但要完全模拟连续流试验结果还是存在局限性。最后,根据连续流结果估算双氧水催化臭氧工艺的处理成本为0.86元/(t水)。
关键词: 臭氧 ；微纳米气泡 ；电镀废水 ；催化臭氧氧化
被引量
11
会议名称： 中国动物学会·中国海洋湖沼学会贝类学分会换届大会暨第二十一次全国贝类学术讨论会
会议时间： 2024-08-21
摘要： 牡蛎作为滤食性软体动物,易受水体污染影响,导致体内污染物富集,对食用安全性构成威胁。本研究使用臭氧微纳米气泡(O3-MNBs)对香港牡蛎进行净化处理,基于16S rRNA高通量测序技术和生物信息学方法,分析了含不同臭氧浓度(0.2、0.4、0.6、0.8mg/L)的臭氧微纳米气泡、在不同净化时间梯度(2、4、8小时)对香港牡蛎的微生物的数量和种类结构分析。通过不同组别的菌落总数统计、微生物物种多样性及群落结构分析,探讨了臭氧微纳米气泡净化对香港牡蛎体内微生物数量及群落结构的影响。结果表明,(1)细菌菌落总数的统计结果显示,随着净化时间的延长及臭氧浓度的增加,牡蛎体内的细菌数量呈现出显著的下降趋势,最高降幅达数个数量级,具体表现为从对照组2小时(Control 2)菌落总数1.3×105CFU/g下降到最高浓度组8小时(Highest 8)菌落总数1.5×102CFU/g;(2)臭氧微纳米气泡处理对香港牡蛎微生物群落有显著影响,Alpha多样性分析显示,臭氧微纳米气泡处理降低了牡蛎样品的微生物多样性,处理组的Shannon、ACE、Chao1指数值及Simpson指数值总体下降,表明微生物的相对丰度显著减少。香港牡蛎控制组样品体内的细菌以寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、弧菌属(Vibrio)和支原体属(Mycoplasma)为主,使用臭氧微纳米气泡净化后Top10菌种占比减少,其他(Others)类菌群在比例中占优。
关键词: 香港牡蛎 ；16S rRNA ；臭氧微纳米气泡(O3-MNBs) ；高通量测序 ；微生物分析
【专利/发明】 • CN202410535014.7 • •
申请日：2024-04-30,
公开日：2024-08-23
申请人： 甘肃农业大学
公开（公告）号： CN118525837A
摘要： 本发明提供了微纳米气泡臭氧水在鲜黄芪采后贮藏中的应用，属于中药材保鲜贮藏技术领域。本发明通过喷洒接种波兰青霉菌于新鲜黄芪组织，分析微纳米气泡臭氧水处理对鲜黄芪贮藏品质的影响，发现微纳米气泡与臭氧水协同作用可以有效降低鲜黄芪组织褐变，防控鲜黄芪采后贮藏期青霉病病害，维持鲜黄芪采后贮藏期药用成分含量。本发明还提供了一种鲜黄芪保鲜方法，可稳定贮藏鲜黄芪3个月以上，贮藏的鲜黄芪未发生明显褐变，表面无病原菌生长。
【专利/发明】 • CN201910679655.9 • •
申请日：2019-07-26,
公开日：2020-02-14
申请人： 天津农科食品生物科技有限公司
公开（公告）号： CN110786375A
摘要： 本发明涉及一种盒式包装鲜玉米常温保鲜方法，步骤如下：玉米经剥皮机剥皮处理清洗杀菌；微波协同护色剂钝酶处理、风干后涂膜、表面活性剂抗菌、抗氧化、抗老化涂膜处理、将风干后的玉米装入耐高温高压聚丙烯包装盒、反压灭菌。本发明采用纳米水离子和臭氧微纳米气泡发生协同循环灭菌锅梯度升温升压、恒温恒压杀菌、梯度降温降压灭菌工艺，降低爆袋率，纳米雾化水可以将水分子激发形成结合能力非常强的羟基负离子和氢正离子，因为纳米的小尺寸效应，比表面积大大增强，杀菌抑菌性能更加优越。可以增加灭菌锅内热水、蒸汽等杀菌介质的穿透能力，提高杀菌效果。
【专利/实用新型】 • CN202020314748.X •
+5位作者
•
申请日：2020-03-14,
公开日：2020-12-29
申请人： 平顶山华兴浮选工程技术服务有限公司
公开（公告）号： CN212246375U
摘要： 本实用新型公开了一种有机废水臭氧微纳米气泡处理装置，一种有机废水臭氧微纳米气泡处理装置，包括主体、连接管，所述主体的两端一体成型对称设置有第二连接块、连接管的端部一体成型设置有第一连接块，所述第一连接块中设置有第一插槽、第一插槽的一端设置有第二插槽，并且第一插槽中插接有第一插块、第二插槽中插接有第二插块，在装置的内部增加了热交换模块，应用于有机废水的高级氧化处理，有效降低了有机废水氧化处理过程中由于氧化反应发热而导致温度过高带来的负面影响，通过本实用新型能够实现热交换模块装置的快速安装和拆卸，进而为后期的检测维修、拆卸清理和更换工作提供方便，保证工作的正常进行。
摘要： 印染废水一直以来是处理难度较大的工业废水之一,传统处理技术已经难以满足高效处理要求。臭氧是一种绿色的氧化剂,具有强氧化性,产生的环境影响小,具有能够完全矿化污染物的能力,但其在水中的传质效率低,因此会造成能源浪费。而臭氧微纳米气泡技术已经被证明具有高传质效率、停留时间长、促进产生羟基自由基等优势。超滤膜的高效分离特点和抗污染性能使其成为处理印染废水的悬浮物质、大分子物质的优势工艺,但是其对于小分子染料截留效果有限。本课题提出用微纳米气泡臭氧氧化-超滤组合工艺处理印染废水。在探究臭氧微纳米气泡氧化优势和影响因素的基础上,以组合工艺调控为手段,以均相催化和非均相催化为强化方式,进行效能影响和膜性能影响探究。
臭氧微纳米气泡对于甲基橙的降解速率接近常规臭氧氧化的3倍,反应体积、甲基橙初始浓度、臭氧流量、温度、p H等因素对于甲基橙降解均有不同程度影响,其中p H酸性和臭氧浓度增加明显提升了降解效果。自由基猝灭剂Na HCO3的投加使DOC降解效率明显下降,说明体系中产生了羟基自由基作用。
探究了不同调控条件和均相催化条件对基于连续流臭氧微纳米气泡氧化的效能和膜性能影响。在不同臭氧流量、水力停留时间、甲基橙投加浓度的影响下,发现适当增加臭氧流量能够提升甲基橙降解效果,并对于UV254和DOC的去除效能呈现梯度提升,适当增加水力停留时间和减小初始浓度有同样效应。发现Fe2+过量投加会产生副作用,而少量投加可以有较好的催化效果。Fe3+的催化作用效果不佳,但是能够产生絮体增加膜截留效果,Cu2+对于UV254和DOC的降解效果不佳。Zn2+对于甲基橙和UV254有较好的催化效果。在膜截留性能影响方面,随甲基橙降解效果增加,膜对于甲基橙的截留效果也相应增加。PVDF膜的整体截留效果优于PES膜。0.1m M的Fe3+和0.1m M的Fe2+使膜的甲基橙截留效果达70%以上,但是膜通量下降较快。
探究了非均相催化剂对于组合工艺的强化作用,进行了Mn O2、Zn O、Cu O非均相催化剂的研究,发现Mn O2的催化效果提升最好,在3.85mg/L的臭氧投加浓度下,相比于单纯氧化,甲基橙的去除率提升了13.5%。整体来看,通过不同调控方式增加臭氧浓度相比于催化剂投量增加,更能迅速提升催化效果,因此臭氧浓度是影响降解效果的重要因素。在膜截留方面发现,Mn O2的投加提升了膜的截留效果,并再次证明甲基橙降解效果与膜截留效果协同一致,说明提高膜前小分子染料的降解有利于提升其膜截留效果。在膜污染方面,催化剂投加降低了PVDF膜的不可逆污染阻力。
本文构建的臭氧微纳米气泡氧化-超滤组合工艺强化了对印染废水中染料的去除效能,优化了工艺运行条件,并提出了均相催化和非均相对组合工艺除污染效能和膜污染缓解的强化方法,为臭氧微纳米气泡技术组合超滤膜技术应用于实际印染废水处理提供理论和技术支撑。
关键词: 微纳米气泡臭氧氧化 ；超滤 ；均相催化 ；非均相催化 ；印染废水
被引量
1
摘要： 地下水重金属废水是对环境危害最大的几种废水之一,目前较为常见的处理方法有化学沉淀法、离子交换法等。本文利用微纳米气泡的界面ζ电位、产生羟基自由基、无二次污染等众多优点,对重金属废水进行臭氧微纳米曝气处理,得到以下结果。利用臭氧微纳米气泡对自来水曝气,证实了微纳米气泡的充氧迅速,溶解氧峰值高,臭氧微纳米气泡在曝气50min时水体中溶解氧（DO）浓度达到13.9mg/L,是初始值的1.8倍,空气源的微纳米气泡充氧能力略逊于臭氧为气源;微纳米气泡在水中的停留时间较普通气泡在水中的停留时间更长,平均停留时间达297s;在微纳米气泡稳定运行后,该装置产生的微纳米气泡在微纳米气泡水体中的体积比达3.36%。设置不同的pH、初始浓度、NaCl投加量,H2O2投加量对Cu2+、Fe2+、Pb2+、Zn2+去除进行单因素实验分析。得出结论如下,四种重金属均在弱碱条件下（pH=8、pH=9）去除率达最大,初始浓度对去除率的影响并不大,四种重金属均在NaCl投加量为4mg/L时去除率较高,过高或过低的NaCl投加量都抑制了微纳米气泡对污染物的处理效果,H2O2的投加在一定范围内增强了羟基自由基的释放,Cu2+在H2O2投加3ml/L时去除效果较好,其他重金属污染物在2ml/L时效果较好。考虑到各因素间或许有交互作用,利用正交实验优化实验方案,Cu2+的优化:pH为8.5,初始浓度为3mg/L,NaCl投加量为4mg/L,H2O2投加量为3ml/L,最大去除率达97.8%;亚铁离子的优化方案:pH为8.5,初始浓度为3.5mg/L,NaCl投加量为3mg/L,H2O2投加量为2ml/L。最大去除率达97.7%;Pb2+的优化方案:pH为8,初始浓度3.5mg/L,NaCl投加量为4mg/L,H2O2投加量为2ml/L。最大去除率达88.1%;Zn2+的优化方案:pH为9,初始浓度为2.5mg/L,NaCl投加量为4mg/L,H2O2投加量为2m/L。最大去除率达46.5%。现实生活中环境污染类型往往是多种不同类型复合,研究了该装置对于有机废水的修复及不同因素对COD、氨氮去除率的影响趋势,COD、氨氮的去除效果均在弱酸性条件下更为理想,初始pH为5时,臭氧微纳米气泡对COD的最大去除率为37.1%,氨氮的最大去除率为26.7%;设置水槽内pH=7,通过向水槽中投加NaCl以改变气泡界面的ζ电位,增强气泡的吸附,COD的去除率在NaCl投加量为3mg/L微曝气6h后达到最大值36.7%。氨氮的去除率在NaCl投加量为4mg/L达到最大31.3%;向水中投加H2O2以增强羟基自由基的释放,COD、氨氮均在H2O2投加量为1ml/L时取得最大去除率35.9%、29.1%。H2O2的过量投加反而抑制了羟基的释放。
关键词: 微纳米气泡 ；羟基自由基 ；去除率 ；重金属废水
被引量
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摘要： 生活污泥是污水处理厂处理污水后所产生的固体废弃物，具有产量大、含水率高以及成分复杂等诸多特点。因其本身特质，活性污泥在处理污水中会吸附大量的有机污染物、重金属等对环境有危害的成分，因此生活污泥需要得到妥善处置。污水处理厂的不断建设使污泥的处理处置问题得到广泛关注，如何在污泥能妥善处置的情况下减少污泥运输及处理成本是一个焦点问题。污泥减量和污泥脱水是制约成本的两大重要过程。污泥减量过程可以减少固体体积并提升污泥的稳定性，而污泥脱水过程则可在降低污泥整体体积的同时降低污泥的含水率且利于后续运输、填埋、焚烧及综合利用。因此，研究高效、环保、低廉的减量与脱水技术来减少污泥固体、改善污泥脱水性能且节约污泥处理所占用资源十分必要。 本文利用空气微纳米气泡、臭氧微纳米气泡和以FeSO4为催化剂的微纳米气泡催化氧化体系这三种方式处理生活污泥，研究三种体系对污泥减量和脱水性能的影响。分别以空气和臭氧为气源生成微纳米气泡，利用微纳米气泡的氧化能力进行污泥减量，观察污泥脱水性能的变化。分析反应时间、处理温度、pH值、污泥浓度以及FeSO4用量对空气和臭氧微纳米气泡氧化系统减量污泥的效果以及污泥脱水性能的影响。对比不同反应体系处理后污泥的TSS，CST，SCOD，蛋白质及多糖等指标的变化并观察处理后污泥的SEM图、XPS图谱以及FTIR图谱来了解污泥结构的破坏程度和元素官能团的变化情况，探究污泥干物质减量和脱水过程的机理。本文主要研究结果如下： （1）空气微纳米气泡处理体系：最适反应条件为反应时间85min，处理温度30℃，pH值为3，污泥浓度为4500mg/L时，污泥减量率为35.67%，污泥CST值缩短至12.9s，污泥干物质减量的同时改善了污泥脱水性能。叔丁醇为60mg/L时可以最大程度上捕捉羟基自由基，抑制该系统的氧化作用，此时SCOD下降至215.9mg/L，说明该系统减量污泥以羟基自由基的氧化作用为主，其比例占到了81.53%。 （2）臭氧微纳米气泡处理体系：经过氧化处理，污泥固体干重减少，一定反应时间范围内污泥CST值缩短，污泥脱水性能得到改善，超过最佳时间点污泥脱水性能有恶化趋势。综合污泥减量效果及脱水性能，最佳反应条件与上文相同，此时污泥减量率为40.01%,污泥CST值缩短至10.9s。该系统中羟基自由基的数量与温度相关，羟基自由基在污泥减量过程中的作用比例为51.76%。 （3）微纳米气泡催化氧化体系：反应条件为反应时间85min，处理温度30℃，pH值为3，FeSO4浓度为2mmol/L时，空气和臭氧微纳米气泡对污泥的减量率可达38.56%和44.88%，污泥CST值可缩短至11.7s和9.7s。污泥SEM图、XPS图谱以及FTIR图谱表明，处理后的污泥结构被破坏并且伴有元素和官能团的改变。
关键词: 生活污泥 ；微纳米气泡 ；催化氧化 ；脱水性能
摘要： 在现代工业体系里,硝基苯是一种极为重要的化工原料,发挥着不可或缺的作用。然而,它也是地下水中常见的重非水相液体（DNAPL）,具有显著的毒性,对水质的污染效应持久,不易被传统氧化剂降解、易残余在孔隙当中形成长期污染源等特点,进一步增加了处理的难度。臭氧氧化技术作为修复硝基苯污染地下水时广泛采用的手段,存在臭氧溶解性低和气体传输能力较差等局限性。微纳米气泡,其直径介于纳米和微米之间,是可有效提高气液间传质速率的有效工具,并使水相有更高的溶解气体浓度,可弥补臭氧氧化法所具有的局限性。因此本文将臭氧氧化与微纳米气泡相结合,采用半连续试验方法研究了臭氧微纳米气泡修复硝基苯污染的地下水。 1、探究本试验装置下产生的微纳米气泡,具有的物化特性。试验发现,这些气泡具有区别于普通气泡的独特属性,并具备分解有机污染物的潜力。 相较于传统气泡,微纳米气泡能够在水中保持更长时间的悬浮状态,特别是纳米级气泡可以稳定存在于水中长达数月。同时,随着微纳米气泡的形成,溶液中的氧化还原电位也会相应上升。微纳米气泡的存在,使得体系中羟基自由基（·OH）、超氧阴离子（·O2-）、单线态氧（1O2）的含量明显增加且提高了产生速率,这是由于气泡破裂时,吸附在气液界面的OH-促进臭氧转化为·OH,且在这一过程中,臭氧、·OH、·O2-和1O2之间会发生一系列复杂的转换。 2、通过臭氧微纳米气泡氧化降解硝基苯试验发现,臭氧微纳米气泡是一种高效、能耗低、符合绿色环保要求、很有前途的降解有机物的方法。 臭氧流量为160 mL/min,臭氧浓度57.37 mg/L,初始pH=7,初始浓度为140.28 mg/L,NaCl投加量0.01 M,硝基苯的去除率高达98.69%。除此之外,硝基苯的降解过程符合准一级反应动力学规律。臭氧微纳米气泡的降解动力学明显受硝基苯初始浓度、反应体系初始pH、盐度、气体种类和流量的影响。研究发现,主要中间产物为对苯醌、苯酚、邻硝基苯酚、对硝基酚、苯胺、乙酸和硝酸根（NO3-）等,苯胺作为还原产物,表明降解是通过自由基和臭氧共同对硝基苯的芳环和硝基的进攻所致。 3、在一维模拟柱试验中,对微纳米气泡在多孔介质中的溶解氧分布和体系压力变化情况进行了探究。试验结果表明,微纳米气泡具备在多孔介质中实现有效迁移的能力。 随着微纳米气泡的注入,体系内的溶解氧含量会有明显的上升,超过饱和溶解值,后趋于稳定,并保持较长时间。水体流速和介质粒径会影响溶解氧含量。当介质粒径为0.125-0.3 mm时,溶解氧含量相对较少,但压力相对较大。而当介质粒径为0.3-0.45 mm时,由于其自身特殊性质的孔隙,会使体系压力持续增加。 4、通过溶解态硝基苯修复试验,评估了普通水、空气微纳米气泡水、臭氧微纳米气泡水对污染物去除效率的影响。试验表明,臭氧微纳米气泡具有高效地去除溶解态硝基苯的能力。 当通入水体体积为6 PV时,各取样点硝基苯浓度均达到国家对于硝基苯类化合物的三级排放标准。分别在三种介质粒径条件下,臭氧微纳米气泡体系下的硝基苯去除效率>空气微纳米气泡>水。在微纳米气泡的作用下,残留在介质中的污染物随着与进水口距离的增加呈现下降趋势。 5、通过残余饱和态硝基苯修复试验,证明了臭氧微纳米气泡具有优异的去除介质上残余态硝基苯的能力。 试验表明,污染物残余饱和度、介质粒径和微纳米气泡负载的气体均会影响残余饱和态硝基苯的修复。随着残余饱和度的增加,污染物从体系中迁出率逐渐降低,表明微纳米气泡对污染物含量的作用范围是有限的。在介质粒径为0.3-0.45mm时,臭氧微纳米气泡对残余相硝基苯的超声清洗能力最强,最易推动污染物的迁移,是普通水体冲洗的44.78倍。空气负载产生的微纳米气泡会更易将污染物迁移出,而臭氧负载产生的微纳米气泡氧化性更强,更容易与污染物发生氧化还原反应,直接降解。推测微纳米气泡去除地下水中残余饱和态污染物的机制包括超声清洗、液相氧化、气相挥发。 综上所述,对微纳米气泡物化特性的探究、氧化降解硝基苯的影响因素和机理分析、模拟实际场地对硝基苯污染的地下水进行修复试验研究,为硝基苯的降解提供了一种新的方法,为微纳米气泡降解有机物提供了有价值的信息。
关键词: 臭氧 ；微纳米气泡 ；氧化降解 ；迁移分布 ；硝基苯 ；降解机理 ；清洗
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