利用微纳米气泡对催化臭氧氧化技术优化

催化臭氧氧化技术是一种在臭氧氧化法基础上结合催化剂达到快速、高效降解有机物的技术，在有机废水的污染治理中显示出很好的应用前景。该技术按催化剂的相态分为均相催化臭氧氧化和非均相催化臭氧氧化。

催化臭氧氧化技术研究的重点在于两方面：第一，寻求一种效果好且性能稳定的催化剂，主要有金属氧化物催化剂、负载型催化剂和活性炭催化剂等；第二，在催化臭氧氧化体系中，臭氧体积传质系数远远高于其分解速率常数，因此性能优良的催化剂想要达到理想效果需与反应器相结合，性能优良的反应器研究是另一重点。

杰尧科技技术团队，为了进一步提高臭氧氧化性能，将负载型催化剂与新型高效微泡反应体系结合，可以实现传质和氧化两方面性能强化，从而达到高效矿化降解有机污染物的目的。

一、微纳米气泡概述

“微纳米气泡”简称“微气泡”，按照国际标准化组织ISO的定义，是指在液体中直径小于100微米的气泡，是由于物理原理使水中发生气泡时所产生的，也可以根据其直径范围叫作微纳气泡、微米气泡或纳米气泡。

微纳米气泡主要有比表面积大、水中停留时间长、传质效率高、界面电位较高、能释放产生自由基等特点。气泡特性受表面张力影响较大，在液相中微气泡尺寸越小，其表面张力越大，气泡内部压力与气泡直径成反比，压力与直径的关系：

ρ=ρ₁+2δ/r

式中，ρ为气泡内部压力；ρ₁为液相压力；δ为表面张力；r为气泡半径。

微气泡在液相中收缩破裂瞬间，气液界面剧烈变化消失，将界面上高浓度离子积蓄的能量瞬间释放出来，此时可能激发产生·OH,羟基自由基具有强氧化性，可氧化降解废水中难降解有机物，实现对水质的净化作用。臭氧作为微泡气体收缩破裂时更容易产生·OH,因此以微泡形式强化臭氧氧化技术不仅有气液传质方面的强化，还能产生·OH进一步提高氧化能力。微气泡气液界面·OH产生示意图，如图所示。

二、微纳米气泡产生形式

目前，根据气泡发生的机制不同，可将微纳米气泡产生技术分为分散空气法、溶气释气法、超声空化法等。传统溶气释气法主要有压力溶气系统、溶气释放系统、气浮分离系统。传统溶气释气法被广泛应用于现代工业技术中，但其存在微泡产生不连续且效率较低等缺点。分散空气法主要是通过高速旋流、水力剪切等方式，反复剪切破碎，最终形成大量微泡溶解于水中。

在实际应用中，根据需求将采取不同的产生微泡方式，最常用方式有以下种类：

三、与催化臭氧的相结合

由于臭氧溶解性较低，臭氧氧化处理染料废水的速率控制步骤是臭氧从气相到液相的传质。因此在臭氧氧化技术上常使用微泡形式加以强化，一方面臭氧微泡化大大提高了气-液接触面积，有效地提高了其传质效率；另一方面微泡化臭氧在微泡收缩破裂瞬间将产生羟基自由基，提高了体系氧化能力，从而达到有机污染物高效降解的目的。