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肼类tuijinji作为我国运载火箭常用的液体tuijinji，随着我国航天事业的蓬勃发展，其用量大幅提升。tuijinji废水主要在tuijinji的生产和使用过程中产生，这类废水不仅水量大，毒性强，其中，偏二甲肼（UDMH）具有代表性，这是因为其属于剧毒物质，成分复杂，在氧化分解过程中会产生几十种中间产物，包括强致癌物亚硝基二jiaan，处理难度高，此类肼类tuijinji废水排放之前必须进行合理有效处理。

偏二甲肼废水处理方法中臭氧氧化技术为常用，这是因为臭氧一方面可直接攻击偏二甲肼，实现快速降解；另一方面可转化为以羟基自由基（·OH）为主的活性氧自由基，此自由基活性更高且对有机物无选择性，可将有机物彻底去除。但在实际应用中发现，广泛采用的鼓泡式或射流式曝气方式，臭氧的利用率只有45%~65%，直接影响处理效率，额外的臭氧尾气处理装置，增加处理成本。如何提升臭氧利用率，成为提升偏二甲肼废水处理效率的关键。

微纳气泡是一种微纳米级的气泡，由于气泡微小，其表现的特性与大气泡完全不同。例如：受表面张力的影响，气泡不仅上升过程直径减小，在水中湮灭，上升速度慢，水中停留时间长，这些特性有利于提升气体在溶液中的传质效率。M.TAKAHASHI等研究发现，微纳气泡气液界面会聚集离子，在气泡破裂时产生一定量的·OH，利于水处理的进行。臭氧与微纳气泡方式结合是一种新式的水处理技术，在多个水处理领域得到应用，但目前还未在偏二甲肼废水处理中应用。

笔者以臭氧微纳气泡为研究对象，从运行压力、停留时间、臭氧利用率等方面研究臭氧微纳气泡与传统大气泡区别，将臭氧微纳气泡技术用于偏二甲肼废水处理，通过降解率、COD和氨氮去除率等进行处理效率评价，并系统探究紫外、H2O2和臭氧催化剂等耦合方式对臭氧微纳气泡技术的强化措施，后，对各工艺的能耗进行评价。

1、实验部分

1.1 材料与仪器

偏二甲肼，H2O2（质量分数25%），贵金属臭氧催化剂（Ru/C催化剂，质量分数1%），靛蓝三磺酸钾，磷酸二氢钠，实验用水均为去离子水。

臭氧发生器，紫外可见光分光光度计，臭氧浓度检测仪，高效液相色谱仪，COD检测仪，氨氮检测仪。

1.2 臭氧微纳气泡技术处理偏二甲肼废水

偏二甲肼废水处理装置如图1所示。

纯氧气经臭氧发生器产生一定浓度的臭氧，经臭氧检测器标定后，气体与反应器中的废水进入微纳气泡发生器，产生微纳气泡水，之后进入反应器进行偏二甲肼废水处理。紫外灯、H2O2和催化剂按实验要求加入反应器中进行强化处理。取固定时间段的溶液进行各项指标测定，评价处理效率。

在液相臭氧浓度检测实验中，体系为纯水，臭氧质量浓度100mg/L，气体流速0.4L/min。大气泡和微纳气泡两种技术，以及单耦合和多耦合技术在偏二甲肼废水处理实验中，偏二甲肼初始质量浓度为200mg/L，体积为12L，臭氧质量浓度100mg/L，气体流速0.4L/min。单耦合技术中紫外灯功率14W，H2O2质量浓度0.75g/L，催化剂质量浓度8g/L，多耦合技术与单耦合技术对应组分用量相同。多耦合技术不同气速影响实验中，臭氧质量浓度恒定为100mg/L，气速分别为200、400、600mL/min。

1.3 分析测试方法

采用靛蓝法测定溶液中臭氧浓度，高效液相色谱测定偏二甲肼浓度，zhonggesuanjia法测定COD含量，纳氏试剂分光光度法测定氨氮浓度。

2、结果与讨论

2.1 微纳气泡与大气泡参数对比

微纳气泡与大气泡参数对比见表1。

表1显示，微纳气泡通过微纳气泡发生器产生，而大气泡通过曝气盘产生。气泡发生原理方面，微纳气泡通过溶气减压和气液旋流双重原理产生，而大气泡由传统的鼓泡方式产生。运行压力方面，由于微纳气泡需要气液混合泵的预混合，压力需求较高，达到0.35MPa，而大气泡运行压强仅为0.1MPa。微纳气泡粒径小于30μm，集中在10μm，而大气泡粒径大约为1mm。通过对曝气前后溶液体积进行测量，计算得出微纳气泡的气含率为1.45%，远高于大气泡的0.18%，说明微纳气泡方式显著提升溶液中的含气量，利于气体的传质与溶解。

对比微纳气泡不间静置状态，0时刻整个溶液呈“牛奶”色，说明微纳气泡与溶液发生强效混合，当关闭微纳气泡发生器，溶液随着时间的延长“牛奶”色自下而上逐渐褪去，直至恢复到溶液初始透明状态。整个过程持续300s，说明微纳气泡能在溶液中稳定存在，利于气液作用。

为了证实微纳气泡提升气液传质效率，采用靛蓝法对溶液中臭氧浓度进行检测，结果显示，随着时间延长，两种方式的液相臭氧浓度逐渐增大，但对比同一时刻浓度值，微纳气泡方式的液相臭氧浓度明显高于大气泡（5min后微纳气泡方式的液相臭氧质量浓度为10.9mg/L，而鼓泡式只有8.2mg/L），表明微纳气泡明显提升了臭氧的溶解速率。

为了探究微纳气泡方式的传质性能，通过臭氧总体积传质系数进行评价。纯水体系下臭氧溶解符合一级动力学模型，且经计算得出微纳气泡方式和鼓泡式的臭氧传质系数分别为0.4224min-1和0.2043min-1，微纳气泡方式的传质系数大约是鼓泡式的2.1倍，证实微纳气泡方式可显著提升臭氧传质效率，加速臭氧溶解。