0.   引　　言

煤炭在我国能源体系中发挥压舱石与稳定器作用，2023年我国原煤产量47.23亿t，占能源消费总量的55.3%，其中燃煤发电用煤量占比超50%^[1]。燃煤发电不仅产生了我国最大的单一工业固废—粉煤灰，还是CO₂的主要排放源^[2–3]。2023年我国粉煤灰产量达8.99亿t，但其利用率长期维持在80%左右，具有东部高、西部低的特点，2023 年榆林市粉煤灰利用率约 35.2%，距离国家“十四五”规划制定的大宗固废综合利用率目标60%差距较大^[4–5]。

煤矿大规模开采产生了大量采空区，向采空区注入粉煤灰不仅可减少固废排放，还可减少地表沉降及抑制采空区遗煤自燃。但由于粉煤灰中含钙镁等碱土金属氧化物，呈高碱特性，按照《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》属II类固废，需将粉煤灰浆液pH降至9以下，满足I类固废后方可充填至煤矿采空区^[6–7]。文献[2]和[8]提出利用粉煤灰与烟气CO₂发生矿化反应进行固碳降碱思路，但存在矿化反应效率低、CO₂转化利用率低的问题。

围绕粉煤灰矿化反应机理及影响因素，国内外学者开展了大量的实验室试验。MONTES-HERNANDEZ等研究了不同条件下(25～60 ℃，CO₂分压1.0～4.0 MPa，固液比50～150 g/L，搅拌速度450 r/min)粉煤灰的CO₂矿化能力，并使用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对反应机理进行了研究，发现固液比和CO₂分压对粉煤灰的CO₂矿化能力有显著影响^[9]；BACK等通过分析CO₂矿化反应过程中pH、电导率和CO₂转化率的变化，发现优化反应温度可提高气固液三相传质速率和矿化反应效率^[10]；秦波涛等^[11–12]系统分析了粉煤灰矿化烟气CO₂技术存在的关键科学问题并创新提出超声处理粉煤灰提高钙离子浸出技术思路；尹希文等 ^[8]研究了模拟烟气CO₂体积分数、烟气流量、固液比、温度、搅拌方式等因素对矿化反应效率的影响；王晓钧、刘音等^[13–14]研究了研磨对粉煤灰活性的影响，发现研磨可使粉煤灰中的硅氧键断裂，从而增强粉煤灰矿化反应活性，但研磨时间应控制在20 min内，继续研磨对提高活性作用不大且能耗较高。

综上分析可知，现有针对强化粉煤灰矿化反应效率的研究主要集中在搅拌速率、气量、温度及对粉煤灰物理或化学改性等方面，气泡粒径对矿化反应效率影响研究较少。笔者研究团队自主开发了万吨级粉煤灰矿化反应系统，并开展了现场中试，发现反应装置存在矿化反应效率低、CO₂转化利用率低、反应装置溢流等问题，其主要原因为反应过程中气泡粒径过大导致。

为了研究气泡粒径对粉煤灰矿化反应效率的影响，笔者通过毫米曝气及超微纳米曝气两种矿化反应实验，对比研究不同气泡粒径对矿化反应效率的影响，以期揭示超微纳米气泡对粉煤灰矿化反应的强化机制，指导新型高效矿化反应装备开发。

1.   粉煤灰矿化反应试验及影响因素

1.1   试验材料

本次试验所用粉煤灰来自于榆林市府谷电厂，试验过程中采用Rigaku ZSX PrimusⅡ型X射线荧光光谱仪(XRF)分析粉煤灰组分，分析结果见表1。

表  1  粉煤灰组分XRF分析成果

Table  1.  Components of fly ash by XRF spectrometric analysis

组分	SiO2	Al2O3	CaO	Fe2O3	K2O	MgO
占比/%	46.9	19.5	17.8	9.4	1.6	1.1
组分	Na2O	P2O5	SO3	TiO2	其他
占比/%	0.9	0.9	0.8	0.8	0.3

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由表1可知，粉煤灰中CaO占比达17.8%，属高钙灰^[15]。

1.2   试验装置及反应系统

本次粉煤灰矿化反应试验采用自主开发的有效容积为0.8 m³的涡流式反应装置和有效容积为1 m³的旋桨式反应装置，如图1所示。

图  1  矿化反应装置

Figure  1.  Mineralization reaction test equipment

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涡流式反应装置共计安装7个直孔曝气装置，每个曝气装置通过两根进气管将气体输送至气室，然后在每个气室内安装9个毫米级喷嘴进行曝气；旋桨式反应装置通过在两根直径为32 mm的无缝钢管上打孔的方式进行曝气，曝气孔个数共计18个，曝气孔孔径为毫米级，涡流式与旋桨式反应装置曝气孔设计如图2a、图3b所示。

图  2  矿化反应装置曝气孔设计

Figure  2.  Aeration design of mineralization reaction unit

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图  3  矿化反应系统

Figure  3.  System of mineralization reaction test

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涡流式反应装置在底部涡流泵的作用下，粉煤灰浆液不仅可以产生水平运动，还可以通过外部自循环管道产生上下运动，而旋桨式反应装置在顶部搅拌器的作用下浆液只产生水平运动。涡流式反应装置搅拌速度达1 470 r/min，旋桨式反应装置搅拌速度达200 r/min，试验系统如图3所示。

1.3   试验方案

试验过程中在反应装置内加入一定质量分数的粉煤灰浆液，然后通入体积分数为11%的CO₂气体(模拟电厂烟气CO₂体积分数)进行矿化反应。CO₂气体体积分数通过DN25铝合金旋进旋涡流量计控制N₂和CO₂气量进行调配。为了使CO₂体积分数均匀，在进入反应装置前将N₂和CO₂气体在储气罐(容积1 m³、耐压1.05 MPa)内进行混合。在矿化反应过程中，每隔一定时间从反应装置留设的取浆口取浆，利用FE28型pH计测量所取样品的pH。本次试验涡流式反应装置共开展试验4组，旋桨式反应装置开展试验1组，具体试验方案见表2。

表  2  不同反应装置矿化反应试验方案

Table  2.  Scheme of different mineralization reaction equipment

方案编号	气量/(m3·h−1)	浆液质量分数/%	试验装置
1	50	17	涡流式
2	134	25	涡流式
3	75	30	涡流式
4	125	30	涡流式
5	125	30	旋桨式

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1.4   试验结果分析

涡流式和旋桨式反应装置降pH过程如图4所示。

图  4  不同反应装置降pH过程及阶段划分

Figure  4.  pH reduction process and stage divisions of different reaction devices

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由图4可知，粉煤灰浆液降pH过程曲线呈“倒S”型，按降低pH速率不同可划分为“慢—快—慢”3个阶段，第I、II阶段分界点为pH=11.39，第II、III阶段分界点为pH=7～8。

粉煤灰固碳降碱反应原理为粉煤灰中碱土金属氧化物溶于水生成的氢氧化物与 CO₂溶于水生成的碳酸产生化学反应。根据酸碱理论，浆液中pH与H⁺浓度、H⁺浓度与OH^–浓度 ^[16–17] 满足：

式中：c(H⁺)、c(OH^–)为浆液中H⁺、OH^–浓度，mol/L。

联立式（1）、式（2）得到pH与OH^–浓度满足：

由式(3)绘制pH与c(OH^–)关系，如图5所示。

图  5  pH与c(OH^–)关系及降碱过程阶段划分

Figure  5.  Relationship between pH and OH^– concentration and stage divisions according to alkali reduction process

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由图5可知，第I阶段虽然降pH速率较慢，但消耗了浆液中的大部分OH⁻，而第II阶段虽然pH下降速率较快，但是浆液中OH⁻浓度变化却较小，说明第II阶段较小的OH^–浓度即可导致pH产生较大变化，是粉煤灰降碱的关键阶段。

为了分析3个不同反应阶段的固碳量，利用涡流式反应装置进行矿化反应试验，反应条件为浆液质量分数30%、CO₂体积分数11%、气量125 m³/h，反应过程中采用Gasboard-3000 plus型CO₂体积分数分析仪监测反应装置进出气口CO₂体积分数变化规律如图6所示。

图  6  反应装置进出气口CO₂体积分数

Figure  6.  CO₂ concentration at the inlet and outlet of the reaction unit

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由图6分析可知，反应装置进气口CO₂体积分数约11%，反应装置进出气口CO₂体积分数变化趋势一致，出口CO₂体积分数变化滞后于入口变化。

CO₂利用率是矿化反应过程固碳量的重要指标，CO₂利用率越大，固碳量越大，而任一时间点t时刻的CO₂利用率计算公式为

式中：C_in(t)为t时刻反应装置进气口CO₂体积分数，%；V_in(t)为t时刻反应装置进气口气体流量，m³/h；C_out(t)为t时刻反应装置出气口CO₂体积分数，%；V_out(t)为t时刻反应装置出气口气体流量，m³/h。

由于通入气体中CO₂成分含量较小，V_in(t)与V_out(t)相差不大，假设2者相等计算得到t时刻的CO₂利用率近似为

则t₁→t₂任意时间段CO₂的利用率满足：

式中：i为t₁～t₂的任一时刻。

根据监测数据及式(6)计算得到第I阶段CO₂利用率为30.78%；第II、III阶段CO₂利用率为9.04%。第I阶段CO₂利用率远大于第II、III阶段CO₂利用率总和，由此可见决定粉煤灰固碳量的主要为第I阶段。虽然第I阶段c(OH^–)较高，能够提供足够的OH^–参与反应，但仍有69.22%的CO₂未参与反应而溢出反应装置，此阶段影响反应速率和CO₂转化利用率的主要因素为CO₂气体在粉煤灰浆液中的扩散与溶解速率；第II、III阶段浆液中OH^–浓度较低，而OH^–主要来自于粉煤灰CaO、MgO与H₂O反应并电离^[18]，由此可见第II、III阶段影响矿化反应效率及CO₂转化利用率的主要因素为粉煤灰中的Ca²⁺、Mg²⁺浸出速率。

为了进一步分析粉煤灰矿化反应过程及影响因素，基于实测反应过程中的CO₂吸收量进行反应动力学分析。3种最常见的反应控制模型为扩散控制、反应控制、成核生长控制，其对应动力学方程 ^[19]为

式中：α为在0～t时刻的CO₂的吸收量与整个反应过程中CO₂总吸收量的比，%；k为表观速率常数，min⁻¹；t为反应时间，min。

采用文献[20]的方法对反应时间t进行归一化处理，归一化处理后时间t₀满足：

式中：T为反应总时间，min。

假设反应装置进出气口气体流量相等，根据反应装置进出气口CO₂体积分数监测结果，利用式(7)—式(9)计算得到实际反应与不同控制模型α与归一化时间t₀间的关系如图7所示。

图  7  实际反应与不同控制模型α与t₀关系

Figure  7.  Relationship between α and t₀ according to actual reaction and different control models

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由图7可知，粉煤灰矿化反应过程中α与t₀关系符合扩散控制和反应控制模型动力学方程，不符合成核生长控制模型动力学方程。

为了进一步分析粉煤灰矿化反应主控因素，对式(7)、式(8)进行进一步线性转换为

根据式(11)、式(12)可知，如果粉煤灰矿化反应受扩散控制，则$ \mathrm{ln}\left[1-(1-\alpha {)}^{\tfrac{1}{3}}\right] $与$ \ln t $呈线性关系且斜率为0.5；如果粉煤灰矿化反应受反应控制，则$ \mathrm{ln}\left[1-(1-\alpha {)}^{\tfrac{1}{3}}\right] $与$ \ln t $仍呈线性关系，但斜率为1。对$ \mathrm{ln}\left[1-(1-\alpha {)}^{\tfrac{1}{3}}\right] $与$ \ln t $之间关系进行线性拟合，拟合结果如图8所示。

图  8  ln[1–(1–α)^1/3]与ln t关系线性拟合

Figure  8.  Linear fit of ln[1–(1–α)^1/3] and ln t

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由图8可知，在反应过程0～26 min，拟合直线斜率为0.68，相关系数R²=0.99，相关性较好，斜率接近0.5，说明此阶段主要受扩散控制与反应控制，但扩散控制为主；在反应过程27～76 min，拟合直线斜率为1.05，相关系数R²=0.99，相关性较好，斜率接近1，说明此阶段主要受反应控制。由于扩散控制主要受CO₂在粉煤灰浆液中的扩散与溶解影响，反应控制主要受粉煤灰中Ca²⁺、Mg²⁺等离子浸出速率影响^[20]。因此在降pH第I阶段影响粉煤灰矿化反应速率和CO₂转化利用率的主要因素为CO₂在粉煤灰中的扩散、溶解速率及粉煤灰中Ca²⁺、Mg²⁺浸出速率，但CO₂在粉煤灰中的扩散、溶解速率起主导作用；降pH第II、III阶段影响粉煤灰矿化反应速率和CO₂转化利用率主要因素为粉煤灰中Ca²⁺、Mg²⁺等离子浸出速率。

2.   超微纳米气泡定义及其制备方法

CO₂气体在粉煤灰浆液中的扩散、溶解与气泡粒径密切相关，气泡粒径越小，其在粉煤灰浆液中的停留时间越长、溶解率越高^[21]。为了探究气泡粒径对粉煤灰矿化反应效率和CO₂转化利用率的影响，经国内外调研，拟采取水处理与环保行业新兴的超微纳曝气技术解决气泡粒径大的问题^[22–24]。目前关于超微纳米气泡的定义尚未统一，比较权威的为英国出版的《Fine bubble technology-General principles for usage and measurement of fine bubbles》标准要求：1 μm<d≤100 μm为微米气泡；100 nm<d≤1 μm为超微米气泡；d≤100 nm为纳米气泡，气泡类型按粒径划分如图9所示^[25]。

图  9  气泡类型划分

Figure  9.  Division of bubble types

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由图9可知，超微纳米气泡为超微米气泡与纳米气泡的组合，其粒径满足d≤1 μm。当水中气泡粒径1 μm<d<100 μm时，水体呈乳白色；当水中气泡粒径d<1 μm时，水体呈无色透明状，如图10所示。

图  10  Color difference between fine and ultrafine-nano bubbles

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目前关于微纳米及超微纳米气泡的制备方法主要有电解法、加压溶气法、喷射法等^[26]。其中，电解法是在水中放置电极片，利用电解反应在电极两侧生成微纳米气泡^[27]；加压溶气法是将高压气体与液体在溶气罐中溶解，然后通过减压将溶解在水中的气体从水中析出，形成微纳米气泡^[28]；喷射法主要是基于伯努利原理，利用液体流道的急剧缩小，将气体吸入微泡发生器，在微泡发生器内对空气进行切割，最终生成超微纳米气泡^[29]，常用3种微纳米及超微纳米气泡制备流程如图11所示。

图  11  微纳米及超微气泡制备方法

Figure  11.  Methods for preparing fine-nano and ultrafine- nanobubbles

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由于电解法主要生成H₂和O₂，无法生成CO₂气体与粉煤灰浆液发生矿化反应；加压释气法容易造成粉煤灰浆液在溶气罐内发生沉淀和堵塞喷头；喷射法直接将气体吸入管道而剪切气体，不容易造成超微纳米气泡发生器堵塞，更适用于粉煤灰矿化反应。

3.   超微纳米气泡特性测试

采用喷射法制备超微纳米CO₂气泡，测试气泡的粒径、浓度、在水中持续的时间、Zeta电位等特性。

3.1   超微纳米气泡制备

利用ZH–0500超微纳米气泡发生器(水流量5.0 m³/h，进气量2.5 m³/h)与体积分数为100%的CO₂气瓶构建了基于喷射法的CO₂气体超微纳米气泡制备系统，如图12所示。

图  12  CO₂气体超微纳米气泡制备系统

Figure  12.  Ultrafine-nano bubble preparation system of CO₂

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为了降低水中杂质对测试结果的影响，实验采用纯净水并且在试验前多次用纯净水对离心泵和水箱进行清洗。系统搭建完成后，打开离心泵电源与CO₂气瓶减压阀，即可将CO₂气体吸入超微纳米气泡发生器而生成超微纳米气泡。由于超微纳米气泡粒径较小，在肉眼条件下无法观察到，采用丁达尔效应检测是否真正制备了超微纳米气泡，即当激光照射超微纳米气泡水，由于粒子对光的散射作用，如果在水中形成一条光路，则表明在水中存在超微纳米气泡^[30]，如图13所示。

图  13  超微纳米气泡水的丁达尔效应

Figure  13.  Ultrafine-nano bubble water tyndall effect

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3.2   超微纳米气泡浓度与粒径分布特征

为了分析超微纳米CO₂气泡在水中的分布特征，采用纳米颗粒追踪分析仪对纯净水中的气泡粒径与浓度进行测试，测试仪器如图14所示。纳米颗粒追踪分析仪主要利用光散射和布朗运动的特性获得液体悬浮液中的样本粒度分布，能够对悬浮液中粒径分布范围较宽的颗粒进行全方位表征。

图  14  纳米颗粒追踪分析仪

Figure  14.  Nanoparticle tracking analyzer

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在试验过程中采取先通气50 min，通气过程中每10 min从水箱取一瓶超微纳米气泡水试样，停气后的0～120、120～300、300～660 min分别间隔10、30、60 min从水箱取一瓶超微纳米气泡水试样进行气泡粒径与浓度进行测试。为了保证测试结果的准确性，每个样品均测试1～3次，取其平均值。通过测试界面可明显观察到通气后水体中存在气泡粒子，气泡粒子分布特征如图15所示。

图  15  测试仪器及气泡粒子分布特征

Figure  15.  Measuring instrument and characteristics of bubble particle distribution

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由图15可知，在纯净水未通气时，几乎观察不到粒子，而在通气50 min及停气660 min时纯净水中有大量粒子分布。

通气50 min及停气660 min过程中CO₂气体超微纳米气泡浓度分布如图16所示。

图  16  超微纳米气泡浓度分布特征

Figure  16.  Concentration distribution characteristics of ultrafine-nano bubbles

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由图16可知，通气后纯净水中的超微纳米气泡粒子浓度急剧增加，停气后粒子浓度先增加后逐渐减少，1 mL水中超微纳米气泡浓度最高达1×10⁸个且在水中停留时间超660 min。

D₁₀、D₅₀、D₉₀粒径每次测试结果的标准方差分布如图17所示。

图  17  粒径测试结果标准方差分布

Figure  17.  Standard variance distribution of particle diameter

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由图17可知，D₁₀、D₅₀、D₉₀粒径测试结果标准方差的最大值分别为8.84、7.35、13.08 nm；D₁₀、D₅₀、D₉₀粒径测试结果标准方差的平均值2.23、3.11、4.23 nm。由此可见，每次测试结果的相对偏差较小，表明粒径测试结果准确。

通气50 min及停气660 min过程纯净水中气泡粒子D₉₀、D₅₀、D₁₀平均粒径测试结果如图18所示。

图  18  D₁₀、D₅₀、D₉₀平均粒径测试结果

Figure  18.  Average particle diameter of D₁₀，D₅₀，D₉₀

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由图18可知，通气过程中纯净水中的气泡粒子粒径逐渐减小，通气50 min时气泡平均粒径D₉₀=207.55 nm、D₅₀=122.15 nm、D₁₀=81.9 nm；停止通气后，D₉₀、D₅₀、D₁₀粒径均逐渐增大且其粒径增大速率为D₉₀>D₅₀>D₁₀，这也说明气泡粒径越小越稳定，主要原因为气泡上浮过程中体积增大，而气泡粒径越小，气泡上升速度较慢^[31]。同时，停止通气660 min时，D₉₀=282.4 nm、D₅₀=170.6 nm、D₁₀=97.1 nm，亦满足超微纳米气泡粒径要求。

3.3   超微纳米气泡Zeta电位

Zeta电位是度量颗粒之间相互排斥或吸引力强度的指标，Zeta电位绝对值越大，胶体分散系越稳定^[32]。采用NanoBrook 90 Plus Zeta电位仪对纯净水、超微纳米气泡水和粉煤灰浆液的Zeta电位进行测试，测试仪器如图19所示。

图  19  Zeta电位仪

Figure  19.  Zeta potential meter

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测试结果表明，纯净水的Zeta电位为0，超微纳米气泡水的Zeta电位为–14.63～–18.05 mV，粉煤灰浆液的Zeta电位为+3.34～+3.56 mV，相较于粉煤灰浆液，超微纳米气泡胶体分散系更稳定。

4.   超微纳米气泡对粉煤灰矿化反应强化机制

4.1   超微纳米气泡矿化反应试验

为了分析超微纳米气泡对粉煤灰矿化反应的强化效应，采用单台进气量为17 m³/h的大气量超微纳米气泡发生器，构建了基于超微纳米曝气的矿化反应系统，如图20所示。

图  20  超微纳米曝气矿化反应系统

Figure  20.  Mineralization reaction system of ultrafine-nanobubble aeration

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本次粉煤灰矿化反应共开展2组试验，分别为旋桨式反应装置毫米曝气试验1组，曝气孔孔径为4 mm；旋桨式反应装置超微纳米曝气试验1组，安装3台超微纳米气泡发生器。通过气体流量计与阀门控制CO₂混合气进气量为50 m³/h，CO₂体积分数为8%，粉煤灰浆液质量分数为30%，浆液体积为0.6 m³，具体试验方案见表3。

表  3  不同曝气方式矿化反应试验方案

Table  3.  Mineralization reaction test scheme of different aeration methods

编号	气量/(m3·h−1)	浆液质量分数/%	试验装置	曝气方式
1	50	30	旋桨式	毫米曝气
2	50	30	旋桨式	超微纳米曝气

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在试验过程中粉煤灰浆液pH与反应装置进出气口CO₂体积分数进行监测，矿化反应过程中粉煤灰浆液pH变化规律如图21所示。

图  21  不同曝气方式下粉煤灰浆液pH变化过程

Figure  21.  Change of pH of fly ash slurry under different aeration methods

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由图21可知，在毫米曝气条件下，粉煤灰浆液pH由12.81降至7.5需102 min；在超微纳米曝气条件下，粉煤灰浆液pH由12.87降至7.50需65 min。相比毫米曝气，超微纳米曝气条件下矿化反应时间缩短37 min，矿化反应效率提高36.27%。

利用CO₂分析仪监测反应装置进出气口CO₂体积分数变化规律如图22所示。

图  22  不同曝气条件下反应装置进出气口CO₂体积分数

Figure  22.  CO₂ concentration at inlet and outlet of reaction unit under different aeration conditions

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根据监测数据及式(6)计算得到超微纳米曝气CO₂转化利用率为52.04%，毫米曝气CO₂转化利用率为31.05%，CO₂转化利用率提高67.60%。

4.2   超微纳米气泡曝气矿化反应强化机制

通过对超微纳米气泡粒径、浓度、在水中停留时间及Zeta电位等特性进行测试，结合超微纳米曝气作用下矿化反应降pH速率与CO₂转化利用率差异性，总结得到超微纳米气泡对粉煤灰矿化反应的强化作用主要体现在以下方面：

1)超微纳米气泡粒径小，比表面积大，传质速率高，这是因为传质速率与比表面积成正比，传质系数与比表面积关系^[33]如式（13）所示。

式中：N为传质速率，mol/s；k₀为传质系数，m/s；a为传质面积，m²；ΔC为浓度差，mol/m³。

2)超微纳米气泡在水中停留时间长，延长了气液固接触时间，增强了矿化反应效率，这是因为气泡在水中上升速度与气泡粒径的平方成正比，2者关系^[34]如式（14）所示。

式中：$ \nu $为气泡上升速度，m/s；$\rho _1 $为液体密度，kg/m³；ρ_t为气体密度，kg/m³；g为重力加速度，一般为9.8 m/s²；d为气泡粒径，m。

3)粉煤灰颗粒带正电荷，超微纳米气泡带负电荷，2者相互吸引，进一步强化了粉煤灰矿化反应效率，如图23所示。

图  23  粉煤灰颗粒与超微纳米气泡吸附示意

Figure  23.  Adsorption diagram of fly ash particles and ultrafine-nano bubbles

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5.   结　　论

1)粉煤灰浆液矿化反应过程按降pH速率分为慢速(I)、快速(II)、慢速(III) 三个阶段，第I阶段影响粉煤灰矿化反应效率的因素主要为CO₂在浆液中的扩散、溶解速率及粉煤灰中Ca²⁺、Mg²⁺析出速率，但CO₂在浆液中的扩散、溶解速率起主导作用，第II、III阶段影响粉煤灰矿化反应效率的因素主要为粉煤灰中Ca²⁺、Mg²⁺的浸出速率；

2)超微纳米气泡Zeta电位为–14.63～–18.05 mV，粉煤灰浆液的Zeta电位为+3.34～+3.56 mV，2者相互吸附，进一步强化了粉煤灰矿化反应传质效率；

3)超微纳米气泡平均粒径D₉₀=207.55 nm、D₅₀=122.15 nm、D₁₀=81.9 nm，在水中停留时间长超660 min，具有粒径小、比表面积大、在水中停留时间长的特性，可强化粉煤灰矿化反应传质效率；

4)与毫米曝气相比，超微纳米曝气条件下粉煤灰矿化反应效率提高36.27%，CO₂转化利用率提高67.60%。