臭氧微/纳米气泡技术克服了臭氧 氧化传质及其利用的局限性。提高臭氧的氧化效率。[1]臭氧微/纳米气泡技术提高了臭氧的消毒能力。[2]

臭氧是一种强氧化剂，广泛应用于印染废水[3]和煤化工废水的处理。[4]它在水中的溶解度较小，稳定性也较差，会降低臭氧对有机分子的降解能力。[5]臭氧微/纳米气泡(MNB)是提高其传质效率的一项重要技术。为了改进，使用了气液接触和传质效率空气微泡。而在臭氧的情况下，MNB 改善了臭氧化或氧化的特性。[6] [7]

方法

MNB 可以通过以下两种途径产生和形成： -

1.从液相中出现的新气相的 成核。

2.微气泡的崩溃

溶液中微气泡的生长和破裂可以明显地表现为空化，根据产生方式有四种类型：[8] [9]

流体动力空化

它定义为流体的几何形状发生变化，从而导致发生汽化和生成 MNB。通过机械搅拌、轴流剪切和减压流动收缩来增强MNB 流体动力空化的形成[10]

声空化

它可以由超声波产生，导致液体中局部压力变化的建立，然后形成气泡。

光空化

在这种方法中，MNBs 是由短脉冲激光产生的，这些激光被聚焦到低吸收系数的溶液中。

粒子空化

纳米气泡是由水通过液体中的高强度光子产生的。其他方法也用于 MNB 的形成。

电解、纳米孔膜、使用超声波的声化学和水溶剂混合。[11] [12] [13] [14]

特征

MNB 是气态体。微气泡的尺寸在10-50μm之间，而纳米气泡的尺寸小于200 nm。[15] [16]跨国公司有以下几个特点：

表面积

MNB 的直径很小，因此它们的比表面积很大。它为液体提供了大的接触面积，这与更高的反应速率相关。[17]

旋流

MNBs 在水中有旋流。它们在气液传质过程中缓慢漂浮，微气泡在液体中停留时间长。由于它们的长滞后作用，气液接触面积增加，从而提高了其氧化能力[18]

Zeta 电位

高负Zeta电位直接关系到MNBs的稳定性，大多数研究证实这是由于溶液带负电荷所致，这种负电荷是氢氧根离子在气液界面的吸附。它还避免了 MNB 的聚合和合并。[19]

羟基自由基

微气泡无需外界刺激即可喷发；这个破裂过程会产生大量的羟基自由基。羟基自由基具有很高的氧化电位，可以氧化水中的有机污染物。[20]

消毒机制

臭氧 MNB 可以以两种不同的方式进行反应，直接和间接。直接涉及臭氧本身对污染物的降解，而间接涉及氧化并形成羟基自由基（•OH）。[21]

微泡收缩会形成羟基自由基；这是由于液体界面上的电动势值增加所致。羟基自由基(•OH)和H +在气泡界面迅速聚集。臭氧与羟基离子发生反应，会形成羟基自由基。羟基自由基的形成是 pH 依赖性的。

应用程序

抗菌和消毒过程

臭氧 MNB 可以灭活革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。Ozone MNB 的这种活性对人体健康没有任何细胞毒性。[22]

饮用水消毒

臭氧 MNB 对目标病原体大肠杆菌的灭活率与常规臭氧化相同，但在微泡技术的情况下，臭氧剂量较低。[23]由于更高的传质导致更低的臭氧剂量，因此这种臭氧 MNB 技术很有前途，对现有的水处理厂有益。[24]

工厂废水处理

消除工业污染物是一个主要问题，因为它们被排放到水体中。即使浓度很低，它们也会对生物体和环境产生不利影响。[25] [26]与传统臭氧化相比，臭氧 MNBs 提供了更好的目标污染物降解行为，并且还很大限度地减少了杂质排放到水体中。

对鱼类健康的影响

臭氧很常被用作水产养殖系统的消毒剂，以减少致病菌以预防鱼类疾病。[27]在许多实验中，观察到多次处理在鱼的行为模式或生存能力方面没有表现出任何偏差。[28]该技术为栽培物种提供保护，使其免受病原体感染。[29]

农业

对这项清洗新鲜蔬菜的技术进行了测试，当含有臭氧超细气泡的酸性电解水和强大的机械作用相结合时，它显示活菌数在使用次氯酸钠等其他处理方法中记录到很低。[30]