電場(chǎng)強(qiáng)化臭氧傳質(zhì)的試驗(yàn)研究.pdf

1、臭氧由于其強(qiáng)氧化特性,被廣泛應(yīng)用于氧化分解難降解污染物和殺菌消毒中,但在實(shí)際應(yīng)用中臭氧液相傳質(zhì)效率低,制約了臭氧技術(shù)的推廣應(yīng)用。本文提出了利用電場(chǎng)強(qiáng)化臭氧傳質(zhì)的新方法,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。利用有限元的方法研究了非均勻電場(chǎng)作用下的氣液兩相系統(tǒng)中氣泡行為特征,闡明了電場(chǎng)強(qiáng)化傳質(zhì)的機(jī)理；考察了電源參數(shù)、放電參數(shù)和介質(zhì)物理參數(shù)對(duì)傳質(zhì)效率的影響規(guī)律；以革蘭氏陰性菌大腸桿菌、不動(dòng)桿菌作為模式生物,研究了高濃度臭氧水殺菌效果,得出臭氧水殺菌效果的劑-效

2、關(guān)系及其動(dòng)力學(xué)模型。主要研究結(jié)論如下:
　　 1)非均勻電場(chǎng)作用下,氣泡水平兩側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度有所增加,氣泡頂部和底部的電場(chǎng)強(qiáng)度有所減??；氣泡頂部和底部電場(chǎng)強(qiáng)度并不呈對(duì)稱分布,在氣泡頂部場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到最小值167.74KV/m；在沿氣泡表面頂部外法線方向,場(chǎng)強(qiáng)梯度最大；氣泡內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)不為零,比未引入電場(chǎng)前氣泡內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度增大約50％。
　　 2)非均勻電場(chǎng)作用下,氣泡因表面所受電應(yīng)力分布的不均而不再呈規(guī)則球形,而是沿與電場(chǎng)相平行的方向

3、拉長(zhǎng),最終變成扁長(zhǎng)橢球形;且隨著場(chǎng)強(qiáng)的增加,氣泡變形量加劇。當(dāng)形變達(dá)到一定程度后,氣泡失穩(wěn)破碎成超微細(xì)氣泡。
　　 3)隨著脈沖電壓的增加,水中臭氧質(zhì)量濃度相應(yīng)增大,總傳質(zhì)系數(shù)相應(yīng)升高、氣液混合裝置溢出尾氣中臭氧濃度相應(yīng)減小；當(dāng)脈沖電壓升到2000 V時(shí),水中臭氧質(zhì)量濃提高了43.1％,總傳質(zhì)系數(shù)提高了89.11％。
　　 4)電極距離在1～3 cm變化時(shí),隨著電極距離的提高,水中臭氧質(zhì)量濃度相應(yīng)增大,總傳質(zhì)系數(shù)相應(yīng)升高

4、、氣液混合裝置溢出尾氣中臭氧濃度相應(yīng)減??；3 cm時(shí)的傳質(zhì)效果最優(yōu),1 cm時(shí)的傳質(zhì)效果最劣；較小的通氣流量有利于提高傳質(zhì)效果,Q=60ml/min的臭氧傳質(zhì)效果均好于Q=100ml/min。
　　 5)高濃度臭氧水對(duì)所選擇的模式生物(大腸桿菌、不動(dòng)桿菌)均有很強(qiáng)的殺滅作用。隨著施加臭氧水劑量(濃度)的上升,模式生物的滅活率顯著上升；在1ml的大腸桿菌菌液中滴加2500μL臭氧水就可以將濃度約為106CFU/ml的大腸桿菌全部殺

5、滅；在1ml的不動(dòng)桿菌菌液中滴加1750μL臭氧水就可以將濃度約為106 CFU/ml的不動(dòng)桿菌全部殺滅,而且殺滅細(xì)菌效果持久,均無(wú)細(xì)菌再生現(xiàn)象。
　　 6)大腸桿菌對(duì)于高濃度臭氧水的抗性大于不動(dòng)桿菌,其滅活速率K值分別為0.192min-1、0.2799min-1,Chick一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型能夠體現(xiàn)出大腸桿菌、不動(dòng)桿菌的滅活特性,所得結(jié)論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。
　　 本文所提出的電場(chǎng)強(qiáng)化臭氧傳質(zhì)方法,具有臭氧和水的接觸反應(yīng)