仿生携氧技术与纳米气泡技术结合，创造新奇迹

 

                                                                                                                                                 

1、仿生携氧材料

仿生携氧材料是受到血红蛋白载氧功能的启发而开展研制和开发的新型固体携氧材料。该材料在水体曝气补氧过程中起到氧的传递作用，且自身不被消耗，相当于 “氧受体”起到“里应外合”的效果，能够大幅度提高氧气的利用率。氧气是水净化中的关键因子。如何低成本的将氧气充分溶解在水中是解决污水净化的关键之一。自然界中哺乳动物体内的血红蛋白能够快速结合氧分子，血液中的氧饱和度大约是水的20倍。通过多年的研究，秦泽荣博士团队研制成功了一种新型仿生携氧材料。这种材料是根据血红蛋白的载氧机理设计而成，具有亲氧、耐紫外线、耐氧化、耐微生物分解等优良性质。本技术颠覆了传统的曝气补氧思路，国内外目前尚无报道,是具有原创性的自主创新技术。

2、纳米气泡

  纳米气泡是通过溶气泵、溶气罐、超声波等物理方法在水中产生的微纳米气泡，具有传质量率高、水中停滞时间长、利用率高等优势。

3、携氧材料与纳米气泡结合

  1）更容易产生纳米气泡

   在水中加入0.1-1PPM的仿生携氧纳米悬浮微粒制剂，再通过溶气泵或溶气罐搅拌，可以产生的纳米气泡比不加的对照组产生的纳米气泡浓度高出100-1000倍，大大地提高了纳米气泡产生的效率。

                

2）水中固定气泡

   在水中加入用仿生携氧材料改性的石英砂颗粒及其他固体材料可以将纳米气泡固定在水中，从而进一步提高气泡的利用效率，同时气泡中的氧可以直接为水中微生物利用，发挥更好的作用。

   

3、在垃圾渗滤液处理上的应用

   经长期厌氧生产的垃圾渗滤液成分复杂，生化性差。更大的问题是厌氧产生的各种腐殖酸类物质具有类似阴离子表面活性剂活性，各种成分高度乳化在一起，表面带相同电性，且有水膜层保护，目前的絮凝方法难以起到作用，沉淀、气浮、过滤等效果不好，所以生化前处理效果不理想。目前通常采用的方法是添加一定碳源后经过一定生化处理后再经纳滤、反渗透过滤，约有30%的残留浓缩液回到生化池或回填垃圾场，长期的循环积累形成恶性循环。这是导致垃圾渗滤液的处理成本较高的主要原因。

3、仿生携氧材料在垃圾渗滤液处理上的作用

1）前处理阶段

   当纳米仿生携氧材料在液体中携氧后，其表面张力极低，能够对垃圾渗滤液的胶体产生破乳作用，同时能够吸附腐殖酸的疏水端，将难生物降解的腐殖酸类物质通过气浮带出液体。在此基础上，再通过加入氨氮类吸附树脂将氨氮带出液体。通过上述步骤将80%以上的负荷移除水体，为生化处理阶段“轻装上阵”打下基础。

2）生化处理阶段

 在生化阶段，采用仿生携氧技术，氧气的利用率比传统方法可以提高2-3倍，可以大大节省曝气所需的能源，达到节能与高效的目的。

3）后处理阶段

    在纳滤和反渗透过滤阶段，加入纳米仿生携氧材料后，能够产生大量的悬浮氧气泡，悬浮氧气泡具有不沾性，对过滤膜产生保护作用；同时悬浮氧气泡对滤膜有连续“洗刷效应”，降低堵塞几率，起到延长使用更换时间，提高过滤效率。

    仿生携氧材料可以在不同环节选择使用，也可以全面应用。仿生携氧技术的问世对难处理的垃圾渗滤液处理提供了一次技术革新的机会，

4、展望

  仿生携氧材料与纳米气泡技术的结合将在污水处理、水产养殖、微生物发酵、臭氧高级氧化、湿地生态、固液分离（气浮技术）等方面创造新的应用前景。

                                                                                                                             

作者简介:  秦泽荣(手机13910397811    13810135263），现任中科院厦门创新研究院客座研究员、安徽循环经济研究院副院长、河北省百人计划专家、合肥市巢湖治理专家委员会委员、北京市农业创新团队岗位专家。安庆市山泉水生蔬菜研究所无土农业循环项目专家团队重要成员。