水化学对臭氧纳米气泡高级氧化过程的调控效应：机理、性能与盐水环境启示

《Water Research》：Implications of Water Chemistry on Ozone Nanobubble-Based Advanced Oxidation Processes

本文综述了臭氧纳米气泡（O3-NBs）在不同水质（超纯水、合成/真实淡水、合成/真实海水）中的生成、稳定性和反应性。研究指出，O3-NBs虽然能提供远高于常规宏气泡（MBs）的传质系数（kLa），显著提升臭氧传输效率，但其臭氧持久性及氧化路径强烈受水体基质（离子强度、有机物）调控。尤其在咸水环境中，界面反应加速了臭氧分解并导致溴酸盐生成。研究揭示了O3-NBs倾向于界面驱动的选择性氧化，而非持续性矿化，强调了水化学与界面过程在优化基于臭氧的处理工艺中的关键作用。

　　

Highlight

盐水对臭氧纳米气泡形成与稳定性的影响

纳米气泡（NBs）为提高气体输送和溶解提供了一种有前景的手段，然而NBs的行为受气体类型和周围水化学的强烈影响（Zhou等人，2021；Montazeri等人，2023）。对于像臭氧（O₃）这样的活性气体，离子强度和盐度的变化可能会显著影响气泡形成动力学和臭氧寿命，最终决定整体处理性能。

Conclusion

本研究证明，臭氧纳米气泡（O₃-NBs）通过结合增强的气体传递和高反应性的气-液界面，从根本上改变了臭氧在真实水体基质中的行为。尽管纳米气泡即使在高度盐化的条件下也能提高溶解臭氧浓度，但这一优势伴随着界面臭氧分解的加速，导致有效臭氧寿命比通常假设的更短。这些结果表明，臭氧可用性的增加并不一定能转化为更长的反应时间，反而会促进界面主导的反应路径，这些路径可能优先氧化某些有机物组分（如类腐殖质和类富里酸部分），同时保留其他组分（如类蛋白质和类微生物副产物组分）。这些发现强调，在设计和优化基于臭氧纳米气泡的高级氧化过程（AOPs）时，特别是在涉及高盐度或复杂水化学的盐水处理应用中，必须仔细考虑水体基质组成和由此产生的界面过程。通过阐明水质如何塑造臭氧纳米气泡的反应性，本研究为开发更高效、更具基质针对性的水处理策略奠定了基础。