微纳米气泡在水处理中的应用及其发生装置研究

微纳米气泡的出现及其不同于普通气泡的特点,使其在水处理等领域显现出优良的技术优势和应用前景。介绍了微纳米气泡以及其比表面积大、停留时间长、自身增压溶解、界面ζ电位高、产生自由基、强化传质效率等特点,论述了微纳米气泡在水体增氧、气浮工艺、强化臭氧化、增强生物活性等环境污染控制领域的应用研究。之后重点阐述了微纳米气泡发生装置及其发生机理,提出开发结构简单、能耗更低、性能更优的发生装置是微纳米气泡技术未来研究的重点。     

微纳米气泡在环境污染控制领域的应用

本文介绍了微纳米气泡存在时间长、传质效率高、界面ζ电位高以及可产生羟基自由基等方面的特性,分别从地表水水体净化、地下水水土环境修复及污(废)水处理等3个方面综述了微纳米气泡技术在环境污染控制领域的应用进展,并提出:微纳米气泡曝气技术尚未形成一套完整的工艺参数体系,且在地下水修复方面的应用研究进展缓慢;进一步研究方向,一是建立水质特征-微纳米曝气参数-气泡特性之间的协变响应机制,二是将微纳米气泡技术与其它强氧化措施相结合并优化其协同条件,三是在微纳米气泡发生器的开发方面强化羟基自由基的产生量。     

微纳米气泡特征及其在环境治理中的应用

介绍了微纳米气泡与普通气泡相比所具备的优势特性,如在水中停滞接触时间长、以及微纳米气泡的产生方式及各种发生方式的特点。同时重点评述了微纳米气泡在地下水原位修复、黑臭河水控制与改善、污废水治理上的最新研究进展及在膜清洗等领域的研究应用。表明了微纳米气泡可增强好氧微生物的活性,促进污染物的生物降解,改善水体物理环境,对污染水体中COD、总氮、总磷及油的去除有很好的促进作用,同时指明了未来微纳米气泡的研究重点。     

氢气纳米气泡水对大型溞毒性效应的影响

氢气纳米气泡水作为一种新型的选择性抗氧化剂,近年来已成为医学和植物学领域的研究热点。将氢气纳米气泡技术用于环境毒理领域,探求其对大型溞生长繁殖的影响,以及在重金属污染胁迫下对大型溞的毒性缓解效应。研究结果表明:在重金属铜的污染胁迫下,氢气纳米气泡水的存在可以显著降低大型溞体内的铜积累量并减低大型溞的死亡率。在无重金属污染胁迫下,氢气纳米气泡水可以促进大型溞的生长繁殖,显著增加大型溞的产溞量,并缩短产溞时间。该结果可为氢气纳米气泡水在环境毒理领域的研究提供基础数据,并为氢气纳米气泡水在环境领域的应用提供参考。     

气泡雾化细水雾技术在消防领域的研究进展

在分析气泡雾化机理及其在消防领域的应用优势的基础上,对气泡雾化细水雾技术在消防领域的研究进行了综述,重点分析了该技术在消防领域的研究进展,并指出气泡雾化细水雾技术今后在消防领域的研究方向和发展趋势。     

氧微纳气泡改性矿物对水体的增氧效果及机理

氧微纳气泡改性矿物可改善富营养化引起的水体和表层沉积物的缺氧/厌氧问题,但微纳气泡的生成和增氧机理尚不明确。该研究以天然多孔矿物凹凸棒石和蒙脱石为例,研究了改性矿物的氧微纳气泡释放和对水体的增氧性能,并分析了氧微纳气泡的生成和增氧机理。光学显微镜和NanoSight测试结果表明两种改性矿物均能有效释放微米气泡(约100μm)和纳米气泡(80.0～213.9 nm),凹凸棒石比蒙脱石有更高的氧微纳气泡释放量和气泡固定效率,其释放量为0.12 mg/g,是蒙脱石的4倍。在本实验体系下,改性凹凸棒石和蒙脱石应用24 h可将材料空隙水DO从1.6 mg/L分别升高到7.3和5.6 mg/L;应用72 h可将上覆水DO从1.5 mg/L分别升高到4.6和4.4 mg/L。研究发现材料将氧携带到水体后,表面孔对从材料中脱附的氧起分散作用,进而生成了氧微纳气泡。     

纳米零价铁的制备及其在环境中的应用进展

纳米零价铁比表面积大、表面能高、还原性强,对环境污染物具有良好的去除效率,是目前国内外研究的热点。对纳米零价铁的常规物理、化学制备方法及一些新型制备方法进行了详细介绍,总结了纳米零价铁在环境领域的最新应用进展。重点探讨了提高纳米零价铁反应效率而采用的最新方法和技术,如表面修饰(表面改性、固体负载、纳米双金属)、纳米零价铁与芬顿反应、超声、电场、磁场等技术应用耦合等。提出了纳米零价铁在环境领域中尚存在的科学问题,并对该技术的应用前景进行了展望。     

微纳米曝气技术在污染水体净化中的应用研究

曝气技术在污染水体治理中应用广泛,但传统曝气技术存在能耗高、治理效果不佳等缺点,微纳米曝气作为一种新型的高效曝气技术,在水环境治理与修复领域逐步得到推广。文章通过对比微纳米曝气与传统鼓风曝气对黑臭水体、污染河道水体的治理效果,实验结果表明在相同能耗条件下,微纳米曝气在污染水体DO提升,化学需氧量（CODCr）、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）、总磷（TP）的降解方面,相对于传统鼓风曝气均表现一定的优势,具有良好的应用前景。     

微纳米曝气-生态浮岛联合技术处理氮磷污染水体

针对传统的曝气-生态浮岛技术搅动水体剧烈,破坏微生物挂膜与根际圈稳定,影响污染水体氮、磷的去除效果等问题,构建了新型微纳米曝气-生态浮岛,在实验室通过微纳米级橡胶曝气管产生微纳米级气泡来提高氮、磷的去除效果。结果表明:新型浮岛在20 d内曝气组的NH₄+-N去除率为99.8%,TP去除率为93.03%,NO₃--N去除率为78%,使GB 3838—2002《地表水环境质量标准》劣Ⅴ类水经过处理后可达到Ⅲ类排放标准,水体的弱酸性也可改良至中性。实验证明,微纳米曝气-生态浮岛联合技术能够在短期内有效提升水体的溶解氧含量,且对水体的搅动程度小,有助于提高生物填料挂膜的稳定性,氮、磷去除效果明显高于传统生态浮岛。该成果可为微纳米曝气-生态浮岛联合技术的推广应用提供技术依据。     

微纳米气泡体系对NO氧化吸收效果的研究

微纳米气泡比表面积大,气泡内部压力远高于外部压力,在液相中停留时间长,具有强氧化等特性。利用微纳米气泡发生器将水、空气和NO混合产生微纳米气泡气液体系用于NO的吸收。结果表明,NO体积浓度为1 250×10~(-6),pH=7,NO的氧化吸收效率可以达到50.1%。在水相中加入Fe~(2+)后,NO体积浓度为3 750×10~(-6),pH=5,NaCl质量浓度为0.5 g/L,十二烷基硫酸钠(SDS)质量浓度为6 mg/L时,Fe~(2+)摩尔浓度为2 mmol/L,NO的吸收效率可以达到82.1%。加入Mn~(2+)后,其他条件不变,当Mn~(2+)摩尔浓度为2 mmol/L时,NO吸收效率可以达到92.3%。