水和纳米气泡水除去细颗粒物的效果研究

摘要

纳米气泡指的是存在于固液界面或者液相环境下的纳米级的气态聚集物，根据存在的位置不同，它们分别被叫做界面纳米气泡和体相纳米气泡。人们在解释表面疏水长程作用力时提出纳米气泡的概念，后来，用原子力显微镜观察到在固液界面上存在纳米气泡,并逐渐广泛得到大家的认可。但是，人们发现纳米气泡的稳定性与现在的气泡溶解理论不符。尽管如此，它们已经在广泛的领域得到应用，例如医学，农作物增产，矿物浮选，控制边界滑移和生物降解等。纳米气泡之所以能得到广泛的应用，是因为其生产成本低，材料成本低，且发挥作用后容易从系统中移除。此外，它们还可以为低环境影响的工业挑战提供解决方案。因此，纳米气泡被认为是清洁剂的理想替代品。所以，纳米气泡的性质及其应用方面都值得我们去探索研究，具有十分重要的理论意义和应用价值。 上世纪发生在英国首都的烟雾事件，引起了人们对城市大气颗粒物的关注。随着科学技术的发展,越来越多的卫生健康方面的研究结果证明空气中颗粒物会对人体健康造成巨大的危害，为了解决颗粒物污染问题,不同国家科学家的工作重点开始转向对颗粒物的研究。烟尘排放浓度大幅度削减是有效控制大气颗粒物复合污染的基础，在微细颗粒污染问题日渐突出的情况下，原有的高效除尘器要有效控制PM2.5，就必须以新的思路开发和推动相关控制技术。 在本文中，我们探究了体相纳米气泡的粒径分布及稳定性，以及纳米气泡水和水对细颗粒物的去除效果。 具体内容如下： （1）本课题中，我们利用纳米气泡发生器生成了稳定的体相纳米气泡。并利用新型的动态光散射技术对纳米气泡的基本性质和稳定性进行了研究。试验结果发现，纳米气泡发生器产生的纳米气泡粒径主要分布在100-200nm，颗粒浓度达到108个/ml，可以稳定存在几个小时。同时研究了把气体污染物分别直接通入水和纳米气泡水时对细颗粒物的去除效果。结果发现，当气体污染物通入纳米气泡水时，会比直接通入水中溢出更多的细颗粒物。造成这种结果的原因是，水体中微纳米级气泡的上升会带动并加速细颗粒物上升溢出水面。 （2）本课题中，我们首先利用新型的动态激光散射技术对喷淋前后纳米气泡的粒径分布及浓度进行了研究。实验结果发现，喷淋后纳米气泡的粒径分布明显变宽，浓度基本不变。之后，我们研究了，在喷淋条件下水和纳米气泡水对细颗粒物的去除效果。实验结果发现，当喷淋时间为10s是，水对细颗粒物的去除率为31.18%，纳米气泡水对细颗粒物的去除率为57.56%。相同条件下，纳米气泡水能更好的去除气体污染物中的细颗粒物。

目录

第1章 绪论

1.1 界面纳米气泡的简介

1.1.1 界面纳米气泡的提出

1.1.2 固液界面纳米气泡的证实

1.1.3 界面纳米气泡的制备方法

1.1.4 界面纳米气泡的稳定性

1.2 体相纳米气泡的简介

1.2.1 体相纳米气泡的研究

1.2.2 体相纳米气泡的制备和检测

1.2.3 体相纳米气泡稳定性的解释

1.3 纳米气泡的应用前景

1.3.1 界面纳米气泡的应用

1.3.2 体相纳米气泡的应用

1.4 激光粒度仪

1.5 总结

1.6 细颗粒物

1.6.1 细颗粒物的概念及来源

1.6.2 细颗粒物的危害

1.6.3 细颗粒物的质量浓度检测技术

1.6.4 细颗粒物的控制技术

1.7 课题研究和目标

第2章 纳米气泡的制备以及水和纳米气泡水去除细颗粒物的研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验仪器和材料

2.2.2 烟雾的制备

2.2.3 纳米气泡水的制备

2.2.4 水中溶氧量的测定

2.2.5 纳米气泡尺寸和稳定性的测定

2.2.6 水去除气体污染物中的细颗粒物

2.2.7 纳米气泡水去除气体污染物中的细颗粒物

2.3 结果与讨论

2.3.1 纳米气泡的形成

2.3.2 纳米气泡对水中溶氧量的影响

2.3.3 纳米气泡的粒径及其稳定性

2.3.4 水去除细颗粒物的效果

2.3.5 纳米气泡水对细颗粒物的去除效果

2.3.6 结论

第3章 喷淋条件下水和纳米气泡水对细颗粒物的去除效果

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验仪器和材料

3.2.2 烟雾的制备

3.2.3 细颗粒物质量浓度的检测

3.2.4 喷淋前后纳米气泡粒径分布及数量

3.2.5 喷淋水去除细颗粒物的试验装置

3.2.6 喷淋纳米气泡水去除细颗粒的实验装置

3.3 结果与讨论

3.3.1 喷淋前后纳米气泡的粒径分布及数量变化

3.3.2 气体污染物中细颗粒物的自然沉降作用

3.3.3 喷淋水时去除细颗粒物的效果

3.3.4 喷淋纳米气泡水时去除细颗粒物的效果

3.3.5 结论

第4章 全文总结

4.1 本文的研究成果

4.2 不足与展望

参考文献

致谢

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