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微纳米气泡技术的研发和产业应用

2022-08-19 12:51:55 1639

随着人们对于微纳米气泡研究探索的不断深化、科技的进步发展,微纳米气泡技术也会也来越成熟,微纳米气泡的应用范围也越来越广。


在水处理方面的应用

微纳米气泡具有许多优于普通气泡的特性,以其优秀的增氧能力、良好的气浮效果和强氧化性广泛地应用于水处理工艺中,并在应用过程中表现出占地小、投资小、操作简便、无污染等优势。在水处理领域中,微纳米气泡用于处理水中的有机物、氮磷以及有毒有害物质等,进而有效地改善水体水质。[1]


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在水体增氧方面的应用

河流湖泊周边的企业等在生产过程中会将未处理达标的废水排放至水体中,这些废水中的污染物会被水体中的微生物分解利用,这个过程中微生物会利用并消耗水体中溶解的氧气,这将致使水体中的溶解氧含量迅速降低,大大增加了河水发臭发黑等问题发生的概率,严重的影响了生态环境的稳定性。为解决水体黑臭问题并减少二次污染,需要对水体的溶解氧含量进行补充,微纳米气泡能够很好解决这个问题。[2]


在强化臭氧化方面的应用

臭氧作为一种优良的强氧化剂,目前在水体有机以及无机化合物质的去除方面有着广泛的应用,能够达到改善饮用水的口感及色度的目的。但是臭氧的强氧化性对于某些有机物质仍然无法起到氧化分解或彻底分解的效果。通过研究可知,采用臭氧微纳米气泡能够有效地分解掉这类稳定的有机物。微纳米气泡在破的瞬间能够生成大量的羟基自由基 ,从而有效地强化了对污染物的分解作用。[3]


在气浮方面的应用

气浮法是一种高效的固液分离技术,最初应用于选矿,自20世纪70年代开始,气浮在水处理方面有了迅速的发展。目前已广泛地应用在微污染水体、工业废水以及城市污水的处理领域中。气浮工艺的主要原理是:向水体中通以大量的微纳米气泡 ,使其和杂质絮体相黏附,利用浮力作用将生成的泡絮体转移至水面,进而将固液进行高效的分离。微纳米气泡的ζ电位高、在水中停留时间长以及比表面积大等特点延长了气泡与悬浮物的接触时间,同时提高了气泡与悬浮物的黏附效率;在废水的预处理中将混凝工艺和微纳米气泡技术联合使用,展现出了对油类以及悬浮物高效的去除率及优良的吸附效果。[4-5]


在增强生物活性方面的应用

目前,微纳米气泡在动植物的生物活性方面起到了一定的促进作用。等量溶解氧含量的情况下,放置于添加了微纳米气泡的溶液中生长的生菜,与放置于普通溶液中生长的生菜相比较,前者表现出了较快的生长速度,由此可知微纳米气泡能够对细胞的生理活动产生一定积极的影响。近年,微纳米气泡技术逐渐开始应用在环境生态修复方面。依靠微纳米气泡在水中的传质性能好、存在时间长等优点,对被污染的水体或者污泥实施微纳米气泡复氧,能够有效地增强其中微生物的生物活性,提高其对污染物的净化效果。[6]


在种植业方面的应用

微纳米气泡技术广泛地应用于养殖、水稻、无土栽培、促进种子发芽及增强水活性等农业领域。在进行农业种植、生产活动时,各类农药会多次喷洒在作物表面及周边,起到除虫等作用。但是目前被喷洒在作物上的农药,大部分都停留在植物茎叶的表面,一部分散落在周围的大气、土壤等环境之中,另外还有一部分则混杂在雨水中并随着雨水下渗进入地下水。当人们利用未经处理的地下水灌溉作物时,地下水以及土壤中残存的农药就会通过根系的吸收作用,进入到蔬菜、作物等中,造成食物污染,从而危害人的健康。而微纳米气泡拥有在水中传质效率高、存在时间长等优点,可以被用于农药的去除。


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在灌溉水源处理中的应用

当前,水体的富营养化程度逐渐增加,并且致使江河湖以及地下水等水域的污染情况相应加重。由于现在农作物的灌溉水源基本上都以地下水为主,所以保证地下水资源的清洁就显得极其重要。目前地下水水质主要是受残留农药下渗、垃圾填埋等因素的影响,水质逐渐变差。在对被污染的地下水开展治理的进程中,受多种条件、因素的限制,采用传统的处理方式很难产生令人满意的效果。而微纳米气泡技术能够很好的解决这一问题,由于其优异的吸附能力 ,微小杂质的表面会被附着上微纳米气泡,逐渐改善受污染水体的水质,最终确保能够得到清洁的灌溉水源。[7]


在果蔬作物生长过程中的应用

在果蔬作物的生长进程中引入微纳米气泡,主要是利用其能够有效促进生物活性的特点,微纳米气泡在果蔬作物生长过程中能够起到提高叶片光合作用能力的效果,使得果实更加饱满结实,同时减缓植物根茎及叶片的衰老速度。另外,微纳米气泡对生物体活性的促进作用还表现在能够促进根系发育及根系对养分的吸收,增加了干物质的积累。[8]


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在废气治理中的应用

微纳米气泡可应用于环境保护领域中废水尧废气等治理。例如城市中汽车喷漆废气会对周边居民的身心健康造成影响。应设法降低喷漆废气的排放浓度,利用微纳米气泡工艺进行喷漆房废气净化处理可实现上述目的。由于微纳米气泡相对于普通的气泡具有更大的比表面积,同时还具有很强的空化效果,因此能够实现更高的废气去除效率。


未来,随着技术理论的深入研究,技术设备的不断涌现,微纳米气泡技术将在更多领域应用并发挥出积极的应用效力。


以上文章内容引用相关领域的参考文献,文章内容并不全部代表本公司观点。


参考文献:

[1]王永磊,等:微纳米气泡发生机理及其应用研究进展

[2]洪涛,叶春,李春华,等.微米气泡曝气技术处理黑臭河水的效果研究[ J ] . 环境工程技术学报, 2011 ( 1 ) : 20 - 25 .

[3]Chu L.B. , Yan S. T. , Xing X. H. , et al. . Enhanced sludge solubilization by microbubbleozonation [J]. Chemosphere , 2008 , 72 (2):205-212 .

[4] Edzwald J. K . . Principles and appli cations of dissolved air flotation [J] . Water Scienceand Technology , 1995 ,31 (3/4) :1-23 .

[5] Liu S. , Wang Q. H. , Ma H. Z. , et al. . Effect of micro - bubbles on coagulation flotation process of dyeing wastewater [J]. Separation and Purification Technology , 2010 , 71 (3) :337-346 .

[6] Okamoto K. , Hotta K. , Toyama T. , et al. . Experiments on Purification of Ocean Sludge by Activating Microorganisms [C]. Hawaii: International Society of Offshore and Polar Engineers, 2011.

[7]庞志研,高强,余安仁,等•白云湖水利工程微纳米气泡发生装置曝气效果应用研究[ J ] •人民珠江,2015 , 36 (2 ) : 75-78 .

[8]周云鹏,徐飞鹏,刘秀娟,等.微纳米气泡加氧灌溉对水培蔬菜生长与品质的影响[ J ] . 灌溉排水学报,2016 ( 8 ) : 98-100.