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黑臭河治理的技术:微纳米曝气的特性

发布时间:2018-08-02 浏览量:152

 1.比外表积大


    气泡的体积和外表积的联系可以经过公式标明。气泡的体积公式为V=4π/3r3,气泡的外表积公式为A=4πr2,两公式兼并可得A=3V/r,即V总=n?A=3V总/r。也就是说,在总体积不变(V不变)的情况下,气泡总的外表积与单个气泡的直径成反比。依据公式,10微米的气泡与1毫米的气泡相比较,在必定体积下前者的比外表积理论上是后者的100倍。空气和水的触摸面积就添加了100倍,各种反应速度也添加了100倍。


    2.上升速度慢


    依据斯托克斯规律,气泡在水中的上升速度与气泡直径的平方成正比。气泡直径越小则气泡的上升速度越慢。从气泡上升速度与气泡直径的联系图可知,气泡直径1mm的气泡在水中上升的速度为6m/min,而直径10μm的气泡在水中的上升速度为3mm/min,后者是前者的1/2000。假如考虑到比外表积的添加,微纳米气泡的溶解能力比一般空气添加20万倍。


    3.本身增压溶解


    水中的气泡四周存有气液界面,而气液界面的存在使得气泡会遭到水的外表张力的作用。关于具有球形界面的气泡,外表张力能紧缩气泡内的气体,然后使更多的气泡内的气体溶解到水中。依据杨-拉普拉斯方程, ?P=2σ/r,?P代表压力上升的数值,σ代表外表张力,r代表气泡半径。直径在0.1mm以上的气泡所受压力很小可以忽略,而直径10μm的细小气泡会遭到0.3个大气压的压力,而直径1μm的气泡会受高达3个大气压的压力。微纳米气泡在水中的溶解是一个气泡逐渐缩小的进程,压力的上升会添加气体的溶解速度,伴跟着比外表积的添加,气泡缩小的速度会变的越来越快,然后终究溶解到水中,理论上气泡行将消失时的所受压力为无限大。


    4.外表带电


    纯水溶液是由水分子以及少量电离生成的H+和OH-组成,气泡在水中构成的气液界面具有容易接受H+和OH-的特色,而且一般阳离子比阴离子更容易脱离气液界面,而使界面常带有负电荷。现已带上电荷的外表一般倾向于吸附介质中的反离子,特别是高价的反离子,然后构成安稳的双电层。微气泡的外表电荷发生的电势差常使用ζ电位来表征,ζ电位是决定气泡界面吸附功能的重要因素。当微纳米气泡在水中缩短时,电荷离子在非常狭小的气泡界面上得到了快速浓缩富集,体现为ζ电位的显着添加,到气泡决裂前在界面处可构成非常高的ζ电位值。


    5.发生很多自由基


    微气泡决裂瞬间,因为气液界面消失的剧烈改变,界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能一会儿释放出来,此刻可激起发生很多的羟基自由基。羟基自由基具有超高的氧化还原电位,其发生的超强氧化作用可降解水中正常条件下难以氧化分解的污染物如苯酚等,完成对水质的净化作用。


    6.传质功率高


    气液传质是许多化学和生化工艺的限速进程。研讨标明,气液传质速率和功率与气泡直径成反比,微气泡直径极小, 在传质进程中比传统气泡具有显着优势。当气泡直径较小时,微气泡界面处的外表张力对气泡特性的影响体现得较为显着。这时外表张力对内部气体发生了紧缩作用,使得微气泡在上升进程中不断缩短并体现出本身增压效应。从理论上看,跟着气泡直径的无限缩小,气泡界面的比外表积也随之无限增大,终究因为本身增压效应可导致内部气压增大到无限大。因而,微气泡在其体积缩短进程中,因为比外表积及内部气压地不断增大,使得更多的气体穿过气泡界面溶解到水中,且跟着气泡直径的减小外表张力的作用作用也越来越显着,终究内部压力到达必定极限值而导致气泡界面决裂消失。因而,微气泡在缩短进程中的这种本身增压特性,可使气液界面处传质功率得到继续增强,而且这种特性使得微气泡即使在水体中气体含量到达过饱满条件时,仍可继续进行气体的传质进程并坚持高效的传质功率。


    7.气体溶解率高


    微纳米气泡具有上升速度慢、本身增压溶解的特色,使得微纳米气泡在缓慢的上升进程中逐渐缩小成纳米级,最终消减湮灭溶入水中,然后可以大大提高气体(空气、氧气、臭氧、二氧化碳等)在水中的溶解度。关于一般气泡,气体的溶解度往往受环境压力的影响和约束存在饱满溶解度。在规范环境下,气体的溶解度很难到达饱满溶解度以上。而微纳米气泡因为其内部的压力高于环境压力,使得以大气压为假定条件核算的气体过饱满溶解条件得以打破。


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