Ozon mikronanobubblor

Ozon mikro/nano-bubbla teknologi övervinner begränsningen av ozonoxidation och massöverföring av ozon och dess användning . Det förbättrar ozonets oxidationseffektivitet . Ozon mikro/nano-bubble-teknik förbättrar ozonets desinfektionskapacitet.

Ozon är ett starkt oxidationsmedel som ofta används vid behandling av tryckning och färgning av avloppsvatten och kolkemiskt avloppsvatten. Dess löslighet i vatten är mindre och stabiliteten är också dålig, vilket kommer att minska ozonets nedbrytningsförmåga mot organiska molekyler. För att förbättra dess förmåga massöverföringseffektivitet är ozon mikro/nano-bubbla (MNB) en viktig teknik. För att förbättra, gas-vätskekontakt och massöverföringseffektivitet användes luftmikrobubblor. Medan i fallet med ozon förbättrar MNB egenskaperna för ozonering eller oxidation.

Metoder

MNB kan genereras och bildas av två vägar som är följande: -

1. Kärnbildningen av den nya gasfasen som kommer från vätskefasen.

2. Kollaps av mikrobubblor

Tillväxten och kollapsen av mikrobubblor i lösningen kan skiljas från kavitation, och det finns fyra typer baserade på genereringssättet:

Hydrodynamisk kavitation

Det definieras som förändringen i vätskans geometri, vilket leder till uppkomsten av förångning och generering av MNB. Förbättrar bildandet av MNB hydrodynamisk kavitation genom mekanisk omrörning, axiell flödesskjuvning och trycksänkt flödesförträngning

Akustisk kavitation

Det kan skapas av ultraljudsvågor , vilket leder till etablering av lokala tryckvariationer i vätskan och sedan bildandet av bubblor.

Optisk kavitation

I denna metod producerades MNBs av kortpulsade lasrar, som fokuserades till en lösning med låg absorptionskoefficient .

Partikelkavitation

Nanobubblor producerades av vatten som passerade genom högintensiva ljusfotoner i vätskor. Andra metoder användes också för bildandet av MNB.

elektrolys, nanopormembran, sonokemi med hjälp av ultraljud och blandning av vatten och lösningsmedel.

Egenskaper

MNB är den gasformiga kroppen. Mikrobubblan har en storlek mellan 10-50μm, medan nanobubblan har en storlek på mindre än 200 nm. Det finns några egenskaper hos MNB:er, som är följande: -

Ytarea

MNB har små diametrar, så deras specifika yta är stor. Det ger en stor kontaktyta till vätska som är korrelerad till en högre reaktionshastighet.

Virvla flöde

MNBs har virvelflöde i vatten. De flyter långsamt i gas-vätskemassöverföringsprocessen och mikrobubblor har lång uppehållstid i vätskan. På grund av deras långa hysteres har kontaktytan av gas/vätska ökat, vilket förbättrar dess oxidationsförmåga

Zeta potential

Hög negativ Zeta-potential är direkt relaterad till stabiliteten hos MNB:er, och de flesta studier verifierar att detta beror på att den negativt laddade lösningen orsaken till denna negativa laddning är adsorptionen av hydroxyljoner vid gränsytan mellan gas och vätska. Det undviker också aggregering och sammanslagning av MNB.

Hydroxylradikaler

Mikrobubblor kan bryta ut utan yttre stimulans; denna brytningsprocess producerar en massa hydroxylradikaler. Hydroxylradikal har en hög oxidationspotential och kan oxidera organiska föroreningar i vatten.

Desinfektionsmekanism

Ozon MNB kan reagera på två olika sätt, direkt och indirekt. Direkt innebär nedbrytning av föroreningar med ozon i sig, medan fallet indirekt innebär oxidation med bildning av hydroxylradikaler (•OH).

Hydroxylradikaler bildas genom att mikrobubblor krymper; det beror på en ökning av värdet av elektromotorisk kraft på vätskegränsytan. Hydroxylradikal(•OH) och H + ackumuleras snabbt vid bubbelgränsytan. Ozon reagerar med hydroxyljoner och hydroxylradikaler bildas. Bildandet av hydroxylradikaler är pH-beroende.

Ansökningar

Antimikrobiell och desinfektionsprocess

Ozon MNB kan avaktivera både grampositiva och gramnegativa bakterier. Denna aktivitet av Ozon MNB visar ingen cytotoxicitet mot människors hälsa.

Desinfektion av dricksvatten

Ozon MNB ger samma inaktiveringshastighet samma som konventionell ozonering för målpatogenen E.coli , men här i fallet med mikrobubbelteknologi var ozondosen lägre. Eftersom högre massöverföring leder till lägre ozondosering så är denna ozon MNB-teknik lovande och fördelaktig för de befintliga vattenreningsverken.

Behandling av växtavloppsvatten

Eliminering av industriella föroreningar är ett stort problem eftersom de släpps ut i vattendrag. Även vid låga koncentrationer kan de inducera en negativ effekt på levande organismer och miljön. Ozon MNBs ger bättre nedbrytningsbeteende av riktade föroreningar jämfört med konventionell ozonering och minimerar även utsläppet av föroreningar i vattendrag.

Effekt på fiskens hälsa

Ozon har mest använts som desinfektionsmedel i vattenbrukssystem för att minska patogena bakterier för att förhindra fisksjukdomar. I många experiment har det observerats att flera behandlingar inte har uppvisat några avvikelser vare sig i beteendemönster eller livsduglighet hos fisken. Denna teknik ger skydd åt odlade arter från patogena infektioner.

Lantbruk

Denna teknik för att tvätta färska grönsaker testades, och när surt elektrolyserat vatten innehållande ultrafina ozonbubblor och stark mekanisk verkan kombinerades, visade det att det lägsta antalet livsdugliga bakterier registrerades bland andra behandlingar som att använda natriumhypoklorit.

  1. ^    Seridou, Petroula; Kalogerakis, Nicolas (2021). "Desinfektionstillämpningar av ozonmikro- och nanobubblor" . Miljövetenskap: Nano . 8 (12): 3493–3510. doi : 10.1039/D1EN00700A . ISSN 2051-8153 . S2CID 243894415 .
  2. ^     Xiao, Wei; Zhang, He; Wang, Xiaohuan; Wang, Biao; Lång, Tao; Deng, Sha; Yang, Wei (2022-06-07). "Interaktionsmekanismer och tillämpning av ozonmikro/nanobubblor och nanopartiklar: en översyn och perspektiv" . Nanomaterial . 12 (12): 1958. doi : 10.3390/nano12121958 . ISSN 2079-4991 . PMC 9228162 . PMID 35745296 .
  3. ^    Chen, Xiaoya; Wang, Chunrong; Jiang, Longxin; Li, Haiyan; Wang, Jianbing; Han, Xuwen (april 2021). "Katalytisk ozonering förbehandling i pilotskala för att förbättra den biologiska nedbrytbarheten av kolförgasningsavloppsvatten med fast bädd" . Processsäkerhet och miljöskydd . 148 : 13–19. doi : 10.1016/j.psep.2020.09.056 . ISSN 0957-5820 . S2CID 225023393 .
  4. ^     Zhang, Yuxiu; Zang, Tingting; Yan, Bo; Wei, Chaohai (2020-01-15). "Fördelningsegenskaper för flyktiga organiska föreningar och bidrag till ozonbildning i en koksvattenreningsanläggning" . International Journal of Environmental Research and Public Health . 17 (2): 553. doi : 10.3390/ijerph17020553 . ISSN 1660-4601 . PMC 7013769 . PMID 31952237 .
  5. ^   Khataee, Alireza; Rad, Tannaz Sadeghi; Fathinia, Mehrangiz; Joo, Sang Woo (2016). "Tillverkning av clinoptilolite nanorods genom glödurladdning plasmateknik för heterogen katalytisk ozonering av nalidixinsyra" . RSC avancerar . 6 (25): 20858–20866. doi : 10.1039/c5ra25711e . ISSN 2046-2069 .
  6. ^   Hu kalkning; Xia, Zhiran (januari 2018). "Tillämpning av ozon-mikro-nano-bubblor för sanering av grundvatten" . Journal of Hazardous Materials . 342 : 446-453. doi : 10.1016/j.jhazmat.2017.08.030 . PMID 28863369 .
  7. ^    Xiao, Zhengguo; Aftab, Tallal Bin; Li, Dengxin (juni 2019). "Tillämpningar av mikro-nano bubbelteknologi i miljöföroreningskontroll" . Mikro- och nanobokstäver . 14 (7): 782–787. doi : 10.1049/mnl.2018.5710 . ISSN 1750-0443 . S2CID 107878768 .
  8. ^   Thi Phan, Khanh Kim; Truong, Tuyen; Wang, Yong; Bhandari, Bhesh (januari 2020). "Nanobubblor: Grundläggande egenskaper och tillämpningar inom livsmedelsbearbetning" . Trender inom matvetenskap och teknik . 95 : 118–130. doi : 10.1016/j.tifs.2019.11.019 . S2CID 213997875 .
  9. ^    Padilla-Martinez, JP; Berrospe-Rodriguez, C.; Aguilar, G.; Ramirez-San-Juan, JC; Ramos-Garcia, R. (december 2014). "Optisk kavitation med CW-lasrar: En recension" . Vätskors fysik . 26 (12): 122007. doi : 10.1063/1.4904718 . ISSN 1070-6631 . S2CID 120255716 .
  10. ^ Etchepare, Ramiro; Oliveira, Henrique; Nicknig, Marcio; Azevedo, André; Rubio, Jorge (oktober 2017). "Nanobubblor: Generering med hjälp av en flerfaspump, egenskaper och egenskaper vid flotation" . Mineralteknik . 112 : 19–26. doi : 10.1016/j.mineng.2017.06.020 .
  11. ^   Kikuchi, Kenji; Ioka, Aoi; Oku, Takeo; Tanaka, Yoshinori; Saihara, Yasuhiro; Ogumi, Zempachi (januari 2009). "Koncentrationsbestämning av syrenanobubblor i elektrolyserat vatten" . Journal of Colloid and Interface Science . 329 (2): 306–309. doi : 10.1016/j.jcis.2008.10.009 . PMID 18977493 .
  12. ^     Ahmed, Ahmed Khaled Abdella; Sun, Cuizhen; Hua, Likun; Zhang, Zhibin; Zhang, Yanhao; Zhang, Wen; Marhaba, Taha (juli 2018). "Generering av nanobubblor med keramiska membranfilter: beroendet av bubbelstorlek och zetapotential på ytbeläggning, porstorlek och injicerat gastryck" . Kemosfär . 203 : 327-335. doi : 10.1016/j.chemosphere.2018.03.157 . ISSN 0045-6535 . PMID 29626810 . S2CID 5047102 .
  13. ^    Bu, Xiangning; Alheshibri, Muidh (augusti 2021). "Effekten av ultraljud på bulk- och ytnanobubblor: En översyn av den nuvarande statusen" . Ultraljud sonokemi . 76 : 105629. doi : 10.1016/j.ultsonch.2021.105629 . PMC 8220399 . PMID 34147917 .
  14. ^     Jadhav, Ananda J.; Barigou, Mostafa (2020). "Bevisa och tolka den spontana bildningen av nanobubblor i bulk i vattenhaltiga organiska lösningsmedelslösningar: effekter av lösningsmedelstyp och innehåll" . Mjuk materia . 16 (18): 4502–4511. doi : 10.1039/d0sm00111b . ISSN 1744-683X . PMID 32342965 . S2CID 216596130 .
  15. ^     Wright, Alexander; Marsh, Adam; Ricciotti, Federica; Shaw, Alex; Iza, Felipe; Holdich, Richard; Bandulasena, Hemaka (november 2018). "Mikrobubblingsförstärkt dielektrisk barriärurladdningsförbehandling av mikrokristallin cellulosa" . Biomassa och bioenergi . 118 : 46–54. doi : 10.1016/j.biombioe.2018.08.005 . ISSN 0961-9534 . PMC 6473562 . PMID 31007419 .
  16. ^     Duan, Lei; Yang, Li; Jin, Juan; Yang, Fang; Liu, Dong; Hu, Ke; Wang, Qinxin; Yue, Yuanbin; Gu, Ning (2020). "Mikro/nano-bubbla-assisterad ultraljud för att förbättra EPR-effekten och potentiella termanostiska tillämpningar" . Teranostik . 10 (2): 462–483. doi : 10.7150/thno.37593 . ISSN 1838-7640 . PMC 6929974 . PMID 31903132 .
  17. ^     Li, Hengzhen; Hu, Kalkning; Xia, Zhiran (2013-08-23). "Inverkan av grundvattensalthalt på bioremediering förbättrad av mikronanobubblor" . Material . 6 (9): 3676–3687. doi : 10.3390/ma6093676 . ISSN 1996-1944 . PMC 5452646 . PMID 28788299 .
  18. ^   Takahashi, Masayoshi; Kawamura, Taro; Yamamoto, Yoshitaka; Ohnari, Hirofumi; Himuro, Shouzou; Shakutsui, Hideaki (2003-02-12). "Effekt av krympande mikrobubbla på gashydratbildning" . Journal of Physical Chemistry B . 107 (10): 2171–2173. doi : 10.1021/jp022210z . ISSN 1520-6106 .
  19. ^     Zhang, Hongguang; Guo, Zhenjiang; Zhang, Xianren (2020). "Ytanberikning av joner leder till stabiliteten hos nanobubblor i bulk" . Mjuk materia . 16 (23): 5470–5477. doi : 10.1039/D0SM00116C . ISSN 1744-683X . PMID 32484196 . S2CID 218946728 .
  20. ^ Calgaroto, S.; Wilberg, KQ; Rubio, J. (juni 2014). "På nanobubblor gränssnittsegenskaper och framtida tillämpningar i flotation" . Mineralteknik . 60 : 33–40. doi : 10.1016/j.mineng.2014.02.002 .
  21. ^   Tomiyasu Hiroshi; Fukutomi, Hiroshi; Gordon, Gilbert (september 1985). "Kinetik och mekanism för ozonnedbrytning i basisk vattenlösning" . Oorganisk kemi . 24 (19): 2962–2966. doi : 10.1021/ic00213a018 . ISSN 0020-1669 .
  22. ^     Hauser-Gerspach, Irmgard; Vadaszan, Jasminka; Deronjic, Irma; Gass, Catiana; Meyer, Jürg; Dard, Michel; Waltimo, Tuomas; Stübinger, Stefan; Mauth, Corinna (2011-08-13). "Påverkan av gasformigt ozon i peri-implantit: bakteriedödande effekt och cellulärt svar. En in vitro-studie med titan och zirconia" . Kliniska orala undersökningar . 16 (4): 1049–1059. doi : 10.1007/s00784-011-0603-2 . ISSN 1432-6981 . PMID 21842144 . S2CID 10747305 .
  23. ^    Sumikura, M.; Hidaka, M.; Murakami, H.; Nobutomo, Y.; Murakami, T. (2007-09-01). "Ozon mikrobubblor desinfektionsmetod för system för återanvändning av avloppsvatten" . Vattenvetenskap och teknik . 56 (5): 53–61. doi : 10.2166/wst.2007.556 . ISSN 0273-1223 . PMID 17881837 .
  24. ^    Batagoda, Janitha Hewa; Hewage, Shaini Dailsha Aluthgun; Meegoda, Jay N (2019-06-01). "Nano-ozonbubblor för behandling av dricksvatten" . Journal of Environmental Engineering and Science . 14 (2): 57–66. doi : 10.1680/jenes.18.00015 . ISSN 1496-2551 . S2CID 91381617 .
  25. ^    Huber, Marc M.; GÖbel, Anke; Joss, Adriano; Hermann, Nadine; LÖffler, Dirk; McArdell, Christa S.; Ried, Achim; Siegrist, Hansruedi; Ternes, Thomas A.; von Gunten, Urs (2005-06-01). "Oxidation av läkemedel under ozonering av kommunala avloppsvatten: En pilotstudie" . Miljövetenskap och teknik . 39 (11): 4290–4299. doi : 10.1021/es048396s . ISSN 0013-936X . PMID 15984812 .
  26. ^   Ternes, Thomas A; Stüber, Jeannette; Herrmann, Nadine; McDowell, Derek; Ried, Achim; Kampmann, Martin; Teiser, Bernhard (april 2003). "Ozonering: ett verktyg för att ta bort läkemedel, kontrastmedel och myskdofter från avloppsvatten?" . Vattenforskning . 37 (8): 1976–1982. doi : 10.1016/S0043-1354(02)00570-5 . PMID 12697241 .
  27. ^    Kurita, Yoshihisa; Chiba, Ikuo; Kijima, Akihiro (december 2017). "Fysisk utrotning av små planktoniska kräftdjur från vattenbrukstankar med kavitationsbehandling" . Aquaculture International . 25 (6): 2127–2133. doi : 10.1007/s10499-017-0179-1 . ISSN 0967-6120 . S2CID 207089148 .
  28. ^     Thanh Dien, Le; Linh, Nguyen Vu; Sangpo, Pattiya; Senapin, Saengchan; St-Hilaire, Sophie; Rodkhum, Channarong; Dong, Ha Thanh (september 2021). "Ozon nanobubbla behandlingar förbättrar överlevnadsförmågan hos Nile tilapia (Oreochromis niloticus) utmanad med en patogen multi-läkemedelsresistent Aeromonas hydrophila. " Journal of Fish Diseases . 44 (9): 1435–1447. doi : 10.1111/jfd.13451 . ISSN 0140-7775 . PMID 34114245 . S2CID 235403446 .
  29. ^    Linh, Nguyen Vu; Dien, Le Thanh; Panphut, Wattana; Thapinta, Anat; Senapin, Saengchan; St-Hilaire, Sophie; Rodkhum, Channarong; Dong, Ha Thanh (maj 2021). "Ozon nanobubbla modulerar det medfödda försvarssystemet hos Nile tilapia (Oreochromis niloticus) mot Streptococcus agalactiae" . Fisk- och skaldjursimmunologi . 112 : 64–73. doi : 10.1016/j.fsi.2021.02.015 . PMID 33667674 . S2CID 232130120 .
  30. ^ Ushida, Akiomi; Koyama, Takahiro; Nakamoto, Yoshinori; Narumi, Takatsune; Sato, Taisuke; Hasegawa, Tomiichi (augusti 2017). "Antimikrobiell effektivitet av ultrafina ozonrika bubbelblandningar för färska grönsaker med ett alternerande flöde" . Journal of Food Engineering . 206 : 48–56. doi : 10.1016/j.jfoodeng.2017.03.003 .
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ozone_micro-nanobubbles&oldid=1137280865 "