| Basado En La Capa De Ozono De La Universidad Tsinghua De Ampolla De Aguas Subterráneas Alineador De Técnicas De Investigación

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Las aguas subterráneas, una importante fuente de suministro de agua, se enfrentan a un problema creciente de contaminación orgánica. El desarrollo de tecnologías verdes y sostenibles de remediación in situ es urgente, y la tecnología de micro y nanoburbujas de ozono muestra un gran potencial de aplicación en el campo de remediación in situ de aguas subterráneas contaminadas.

Las fuentes de contaminación orgánica de las aguas subterráneas son muy diversas e incluyen principalmente fuentes industriales, agrícolas y domésticas. El agua subterránea está siendo contaminada por el agua subterránea.

Análisis de técnicas de restauración convencional

Las técnicas de remediación de aguas subterráneas contaminadas se dividen en remediación ectópica e in situ. La remediación ectópica consiste en extraer el agua subterránea contaminada y excavar el suelo contaminado para su tratamiento, mientras que la remediación in situ consiste en tratar la contaminación en su ubicación original, evitando la perturbación ambiental en la medida de lo posible. Por el contrario, la restauración in situ ha recibido mucha atención por su bajo costo y bajo impacto en el entorno. Las técnicas de remediación in situ de aguas subterráneas contaminadas orgánicamente ampliamente utilizadas incluyen la atenuación natural bajo condiciones controladas, la biorremediación intensiva, la aireación de aguas subterráneas combinada con la extracción de aire del suelo y la oxidación química in situ.

El método de atenuación natural bajo condiciones monitoreadas se basa en los procesos físicos, biológicos y químicos de la naturaleza para reducir el contenido de contaminantes orgánicos y la toxicidad, incluyendo principalmente la dispersión convectiva, la adsorción, la biodegradación, la transformación química, etc. El proceso de remediación de sitios contaminados orgánicamente depende principalmente de la degradación microbiana de la materia orgánica. Tiene un mejor efecto de eliminación de hidrocarburos de petróleo volátiles y semivolátiles y compuestos orgánicos halogenados, y a menudo se aplica a la remediación de sitios menos contaminados. Sin embargo, el efecto del método de atenuación natural en la degradación de los contaminantes depende de las condiciones ambientales y a menudo se ve afectado por la concentración de oxígeno disuelto, la temperatura y el pH en el sitio. La biorremediación intensiva es un desarrollo adicional del método de atenuación natural, que permite remediar las aguas subterráneas contaminadas mediante la mejora del entorno del sitio o mediante la liberación artificial de organismos específicos. Sin embargo, actualmente no existe una tecnología que proporcione oxígeno disuelto de forma eficiente y continua a los sitios, y la eficacia del tratamiento está limitada en sitios con altas concentraciones de contaminantes o salinidad.

Ozono y tecnología micro y nano burbujas

El ozono tiene una fuerte oxidabilidad. Su potencial de redox es de +2.1V, lo que muestra una mayor oxidabilidad en comparación con el peróxido de hidrógeno, permanganato y otros comúnmente utilizados. El ozono se puede generar a través de reacciones químicas, radiación ultravioleta, así como descargas de alta tensión de la corona, entre las cuales el método de descarga de alta tensión de la corona tiene una gran producción de ozono y un bajo consumo de energía, por lo que es más adecuado para aplicaciones industriales. El proceso de oxidación por ozono está recibiendo cada vez más atención en la desinfección del agua potable, así como en el campo de la eliminación de la contaminación debido a sus características de efecto de tratamiento significativo y baja contaminación secundaria. Las vías de oxidación del ozono para los contaminantes incluyen principalmente la oxidación directa e indirecta, que puede degradar algunos contaminantes por oxidación directa, y también puede degradar la mayoría de los contaminantes orgánicos por descomposición para generar radicales hidroxilo. Sin embargo, la menor eficiencia de disolución del ozono y la velocidad más rápida de autodescomposición del ozono disuelto limitan su uso práctico en la remediación de aguas subterráneas contaminadas.

Las micro y nanoburbujas se refieren a las burbujas con un tamaño de partícula entre 10nm y 100μm y contienen burbujas de micrómetros y nanoburbujas. Micro y nanoburbujas debido a que el tamaño es mucho menor que una burbuja de milímetro, por lo tanto, la superficie específica y la presión interna son más grandes, la eficiencia de transferencia de masa del gas se mejora significativamente, y la velocidad de subida es relativamente pequeña, y el tiempo de estancia en el agua es más largo. En los últimos años, las técnicas basadas en la generación de micro y nanoburbujas basadas en el método de cizallamiento mixto de fluidos bifásicos gaseoso y líquido han evolucionado rápidamente, siendo capaces de generar micro y nanoburbujas de tamaños de partículas más pequeños y mejorar la eficiencia de la transferencia de masa del gas. El tiempo de existencia más largo de las micro y nanoburbujas en el agua está relacionado principalmente con su menor velocidad de ascenso, la presencia de cargas superficiales interfaciales y su presencia en forma de clúster. La carga interfacial en su superficie es capaz de inhibir la coexistencia entre las burbujas y prolongar su vida en el agua, mientras que en forma de clúster, la disolución de las burbujas se ralentiza y, por lo tanto, puede existir durante largos períodos de tiempo.

Ventajas de la tecnología de micro y nano burbujas de ozono

La tecnología de microburbujas y nanoburbujas de ozono combina la fuerte oxidabilidad del ozono con las excelentes características de las microburbujas y nanoburbujas, proporcionando nuevas ideas para el uso del ozono en sitios contaminados orgánicamente y la remediación de aguas subterráneas. Micro y nano burbujas de ozono tienen una velocidad de disolución de ozono más rápida, un tiempo de retención de ozono más largo y una mayor eficiencia de uso del ozono en comparación con las burbujas de ozono de grado milímetro, y pueden promover aún más la generación de radicales hidroxilo, lo que puede mejorar significativamente el efecto del tratamiento de contaminantes de ozono. En el campo del tratamiento de aguas residuales, las micro y nanoburbujas de ozono pueden mejorar considerablemente la eficiencia de transferencia de masa del ozono y casi duplicar la eficiencia de eliminación de contaminantes orgánicos. En la remediación de sitios contaminados, las micro y nano burbujas de ozono también muestran un buen efecto de aplicación, capaz de migrar en gran escala con el movimiento del agua subterránea dentro del sitio, reduciendo efectivamente la concentración de contaminantes.

Los resultados de las pruebas con modelos físicos muestran que las micro y nanoburbujas de ozono tienen una alta eficiencia de transferencia de masa, un amplio rango de transporte y un buen efecto de reparación. Las micro y nanoburbujas aumentan la eficiencia de disolución del ozono en 3 veces, la vida media del ozono disuelto se extiende en 14 veces y proporciona oxígeno disuelto al cuerpo de agua de manera efectiva. Las micro y nanoburbujas de ozono tienen una fuerte capacidad de degradación de contaminantes y una alta eficiencia de eliminación. La combinación con peróxido de hidrógeno puede mejorar drásticamente la eficiencia de eliminación de contaminación. Las microburbujas y nanoburbujas son capaces de viajar a través del suelo a gran escala con las aguas subterráneas, presentando características de dispersión hidrodinámica, así como adsorción, y una alta eficiencia en la reparación de aguas subterráneas contaminadas. Los resultados de las pruebas sobre el terreno también demostraron que las técnicas de remediación in situ de aguas subterráneas basadas en microburbujas y nanoburbujas de ozono tienen importantes ventajas de ser respetuosas con el medio ambiente, rápidas y eficientes.