微氣泡發(fā)生技術(shù)助力臭氧催化氧化效果大幅提升

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，工業(yè)化程度不斷提高，自然水體污染程度日趨嚴(yán)重。據(jù)生態(tài)環(huán)境部最新公開(kāi)的數(shù)據(jù)，2017 年，我國(guó)廢水排放總量為 699.7 億噸，其中工業(yè)廢水排放量為 182.9 億噸。工業(yè)廢水種類(lèi)多，毒性強(qiáng)，難處理，直接威脅到人類(lèi)的生命和健康，工業(yè)廢水處理逐漸成為了人們亟待解決的問(wèn)題。面對(duì)這類(lèi)水量大、難降解、成分復(fù)雜、可生化性差的工業(yè)廢水，科力邇科技迎難而上，開(kāi)發(fā)出一整套以改進(jìn)臭氧催化氧化為核心的污水治理技術(shù)，模塊化的水處理設(shè)備可針對(duì)不同廢水自由組裝，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)廢水深度高效的處理。

臭氧催化氧化技術(shù)作為一種高級(jí)氧化技術(shù)，具有氧化效率高，無(wú)二次污染的特點(diǎn)，在工業(yè)廢水的深度處理中得到了廣泛應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)臭氧催化氧化工藝有著明顯的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：

①臭氧在水中溶解度低，穩(wěn)定性差；② 臭氧利用率低。

針對(duì)臭氧化工藝的上述缺陷，科力邇科技對(duì)臭氧催化氧化工藝進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)動(dòng)態(tài)刺激將氣泡收縮和坍塌為微氣泡，迅速引起極端的內(nèi)部溫度和壓力，從而生成 ?OH 來(lái)增加 O3 的傳質(zhì)效率來(lái)改善處理效果。將臭氧反應(yīng)器與高傳質(zhì)性能的反應(yīng)器相結(jié)合，利用特有的微氣泡發(fā)生裝置優(yōu)化臭氧氧化工藝，大大提高了催化速率以及臭氧利用率。

圖.微氣泡加速臭氧催化傳質(zhì)效率

微氣泡通常指直徑小于 50 μm的氣泡，微氣泡的產(chǎn)生方法包括加壓溶解、氣泡剪切、微孔加壓和機(jī)械攪拌等。科力邇科技采用最新的高效射流器來(lái)產(chǎn)生大量微氣泡，其原理是具有一定壓力的工作流體通過(guò)噴嘴高速噴出，使壓力能轉(zhuǎn)化速度能，在噴嘴出口區(qū)域形成真空，從而將被抽介質(zhì)吸引出來(lái)，二股介質(zhì)在擴(kuò)壓管內(nèi)進(jìn)行混合及能量交換，并使速度能還原成壓力能，最后以高于大氣壓力而排出。該射流器有獨(dú)特的混合氣室設(shè)計(jì)，強(qiáng)勁的水流與空氣或液體混合噴射，使攪拌均勻、完全，產(chǎn)生的氣泡多而細(xì)膩，促使氣體溶解效率提高。該射流器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、噪音低、無(wú)污染、使用壽命長(zhǎng)、極少維修、管理使用方便、便于綜合利用。

超微納米微氣泡

其產(chǎn)生的微氣泡在臭氧工藝應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)有：

（1）氣泡停留時(shí)間長(zhǎng)：傳統(tǒng)氣泡體積較大，氣泡在上浮過(guò)程中相互聚集，上升速度加快，所以傳統(tǒng)氣泡在溶液中的停留時(shí)間較短。而微氣泡體積較小，受到的浮力作用較低，上升緩慢，且在上升過(guò)程中受到界面表面張力的作用，體積逐漸減小，氣泡收縮甚至消失，從產(chǎn)生到破碎往往需要幾十秒或幾分鐘，這種特性使得微氣泡在液體中的停留時(shí)間較長(zhǎng)。

（2）氣液傳質(zhì)效率高：在許多涉及氣液相操作的應(yīng)用中，氣液傳質(zhì)效率通常控制著工藝效率。研究中大多數(shù)已開(kāi)發(fā)的傳質(zhì)模型中，傳質(zhì)效率與氣泡的比表面積相關(guān)。由于微氣泡直徑非常小，在上升過(guò)程中，受到界面表面張力的影響，不斷收縮，最終消失。在收縮的過(guò)程中，氣泡內(nèi)部壓力逐漸增大，促使更多的氣體溶解到溶液當(dāng)中，即使氣體在溶液中已經(jīng)達(dá)到飽和狀態(tài)，但微氣泡依然可以促進(jìn)氣體溶解，強(qiáng)化氣體在溶液當(dāng)中的傳質(zhì)效率。

（3）氣浮效果好：浮選一直是水處理領(lǐng)域中的基本分離過(guò)程之一，降低浮選過(guò)程中氣泡尺寸可以提高分離效率。由于微氣泡與懸浮物的大小相似，帶有相反的電荷，使得廢水中的懸浮物質(zhì)更容易被捕捉，從而上浮到廢水表面后實(shí)現(xiàn)去除。浮選過(guò)程中，直徑較小的微氣泡的濃度增加，降低了氣浮上升速度，為需要較長(zhǎng)氣浮時(shí)間的粗顆粒和難浮顆粒的氣浮創(chuàng)造了有利條件。

（4）ζ 電位高：微氣泡的氣液界面容易吸收溶液中的陰陽(yáng)離子，但對(duì)陰離子的吸附作用要強(qiáng)于陽(yáng)離子，使得界面常帶有負(fù)電荷，這種表面電荷通常稱(chēng)為微氣泡的 ζ 電位。由于微氣泡的這種特性，在其表面容易形成穩(wěn)定的雙電層。微氣泡在溶液中的上升過(guò)程中，不斷收縮，電荷離子在不斷變小的氣泡界面上快速濃縮富集，ζ 電位顯著增加，到氣泡破裂前在界面處可形成非常高的 ζ 電位值。

（5）氧化能力強(qiáng)：微氣泡在溶液中破裂的瞬間，由于氣液界面劇烈變化，聚集在氣泡表面的離子將化學(xué)能釋放出來(lái)，可激發(fā)產(chǎn)生大量具有極高氧化能力的羥基自由基，其產(chǎn)生的強(qiáng)氧化作用可降解水中正常條件下難以氧化分解的有機(jī)污染物如雜環(huán)化合物等，實(shí)現(xiàn)凈化作用。