臭氧微/納米氣泡技術克服了臭氧 氧化傳質及其利用的局限性。提高臭氧的氧化效率。[1]臭氧微/納米氣泡技術提高了臭氧的消毒能力。[2]

臭氧是一種強氧化劑，廣泛應用于印染廢水[3]和煤化工廢水的處理。[4]它在水中的溶解度較小，穩定性也較差，會降低臭氧對有機分子的降解能力。[5]臭氧微/納米氣泡(MNB)是提高其傳質效率的一項重要技術。為了改進，使用了氣液接觸和傳質效率空氣微泡。而在臭氧的情況下，MNB 改善了臭氧化或氧化的特性。[6] [7]

方法

MNB 可以通過以下兩種途徑產生和形成： -

1.從液相中出現的新氣相的 成核。

2.微氣泡的崩潰

溶液中微氣泡的生長和破裂可以明顯地表現為空化，根據產生方式有四種類型：[8] [9]

流體動力空化

它定義為流體的幾何形狀發生變化，從而導致發生汽化和生成 MNB。通過機械攪拌、軸流剪切和減壓流動收縮來增強MNB 流體動力空化的形成[10]

聲空化

它可以由超聲波產生，導致液體中局部壓力變化的建立，然后形成氣泡。

光空化

在這種方法中，MNBs 是由短脈沖激光產生的，這些激光被聚焦到低吸收系數的溶液中。

粒子空化

納米氣泡是由水通過液體中的高強度光子產生的。其他方法也用于 MNB 的形成。

電解、納米孔膜、使用超聲波的聲化學和水溶劑混合。[11] [12] [13] [14]

特征

MNB 是氣態體。微氣泡的尺寸在10-50μm之間，而納米氣泡的尺寸小于200 nm。[15] [16]跨國公司有以下幾個特點：

表面積

MNB 的直徑很小，因此它們的比表面積很大。它為液體提供了大的接觸面積，這與更高的反應速率相關。[17]

旋流

MNBs 在水中有旋流。它們在氣液傳質過程中緩慢漂浮，微氣泡在液體中停留時間長。由于它們的長滯后作用，氣液接觸面積增加，從而提高了其氧化能力[18]

Zeta 電位

高負Zeta電位直接關系到MNBs的穩定性，大多數研究證實這是由于溶液帶負電荷所致，這種負電荷是氫氧根離子在氣液界面的吸附。它還避免了 MNB 的聚合和合并。[19]

羥基自由基

微氣泡無需外界刺激即可噴發；這個破裂過程會產生大量的羥基自由基。羥基自由基具有很高的氧化電位，可以氧化水中的有機污染物。[20]

消毒機制

臭氧 MNB 可以以兩種不同的方式進行反應，直接和間接。直接涉及臭氧本身對污染物的降解，而間接涉及氧化并形成羥基自由基（?OH）。[21]

微泡收縮會形成羥基自由基；這是由于液體界面上的電動勢值增加所致。羥基自由基(?OH)和H +在氣泡界面迅速聚集。臭氧與羥基離子發生反應，會形成羥基自由基。羥基自由基的形成是 pH 依賴性的。

應用程序

抗菌和消毒過程

臭氧 MNB 可以滅活革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌。Ozone MNB 的這種活性對人體健康沒有任何細胞毒性。[22]

飲用水消毒

臭氧 MNB 對目標病原體大腸桿菌的滅活率與常規臭氧化相同，但在微泡技術的情況下，臭氧劑量較低。[23]由于更高的傳質導致更低的臭氧劑量，因此這種臭氧 MNB 技術很有前途，對現有的水處理廠有益。[24]

工廠廢水處理

消除工業污染物是一個主要問題，因為它們被排放到水體中。即使濃度很低，它們也會對生物體和環境產生不利影響。[25] [26]與傳統臭氧化相比，臭氧 MNBs 提供了更好的目標污染物降解行為，并且還很大限度地減少了雜質排放到水體中。

對魚類健康的影響

臭氧很常被用作水產養殖系統的消毒劑，以減少致病菌以預防魚類疾病。[27]在許多實驗中，觀察到多次處理在魚的行為模式或生存能力方面沒有表現出任何偏差。[28]該技術為栽培物種提供保護，使其免受病原體感染。[29]

農業

對這項清洗新鮮蔬菜的技術進行了測試，當含有臭氧超細氣泡的酸性電解水和強大的機械作用相結合時，它顯示活菌數在使用次氯酸鈉等其他處理方法中記錄到很低。[30]