近年来,砷污染问题越来越严重,已经成为全球性环境污染问题。砷在水体中累积到一定程度时,势必会对水生植物、水生动物系统造成危害,甚至可能会通过食物链直接或者间接流入到人体当中,危害人类身体健康。相关的病理学研究发现,砷在人体内的蓄积过程会使人体慢性中毒,严重时导致死亡。水环境中As(Ⅴ)的毒性要远远低于As(Ⅲ),且目前绝大多数砷污染的治理都需要将As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ),而后进一步去除。因此在砷污染治理过程中砷的预氧化技术至关重要,直接决定了砷污染治理的效果。纳米气泡通常是指直径为纳米级的微小气泡,与普通气泡相比,纳米气泡拥有以下特点:气泡体积小、上升速度慢、界面Zeta电位高、传质效率高、可产生羟基自由基等高氧化性自由基。与传统的注气水处理方法相比,纳米气泡技术操作简便、能耗少、无二次污染,具有很好的可推广性。纳米气泡技术可应用于水体增氧、浮选技术、治理污水等领域。臭氧是一种有特殊臭味的气体,其氧化还原电位为2.07V,臭氧的氧化性很强,可溶于水,因此是一种很受欢迎的氧化剂。但臭氧的溶解率较差,臭氧和纳米气泡的联用可很好地解决了这一问题,提高臭氧的利用率。为寻找As(Ⅲ)的臭氧-纳米气泡预氧化技术,本文系统地研究了注气压力对臭氧纳米气泡尺寸、Zeta电位、pH值、溶解氧和臭氧溶解量的影响;以及As(Ⅲ)初始浓度、进气压力、pH值、碳酸根离子对臭氧纳米气泡氧化As(Ⅲ)效果的影响;通过臭氧-纳米气泡预氧化+吸附探究了预氧化对砷去除效果的影响;探讨了臭氧纳米气泡氧化As(Ⅲ)过程中参与氧化的物质。得出以下结论:1、随着臭氧纳米气泡注气压力的提高,生成的气泡尺寸变小,注气压力为80KP时气泡尺寸在350 nm左右;Zeta电位值为负且数值减小,注气压力为80KPa时臭氧纳米气泡的Zeta值稳定在-35~-40 mV;溶解氧和臭氧溶解量也会增大,60和80 KPa的注气压力下,注气一段时间后溶解氧的值大于22 mg/L,臭氧溶解量大于10mg/L。2、在实验结果中可知,同等氧化条件下,臭氧纳米气泡对As(Ⅲ)的氧化效果最好,其次是纯氧纳米气泡,空气纳米气泡的氧化效果最差。3、随着As(Ⅲ)初始浓度、注气压力的增大,臭氧纳米气泡对As(Ⅲ)的氧化效率随之升高,并且伴有持续升高的趋势,但达到一定时间后趋势较平缓,As(Ⅲ)的氧化率可达97.5%。溶液初始pH为3和9时As(Ⅲ)的氧化效率最高,其他溶液初始条件下,虽然氧化效率相对较低,但总体来说依然可观。由于碳酸根自由基的作用,碳酸盐的存在有利于As(Ⅲ)的氧化。4、用活性氧化铝直接对砷溶液吸附时,砷的吸附率很低,约在20%左右;而同等条件下,臭氧纳米气泡氧化后再吸附砷的吸附率提高了很多,均在90%左右。砷的吸附实验验证了臭氧纳米气泡的预氧化作用有利于水溶液中砷污染的去除。5、臭氧和羟基自由基都有强氧化性,可以氧化As(Ⅲ)。臭氧纳米气泡氧化As(Ⅲ)的过程中,As(Ⅲ)的氧化是由臭氧和羟基自由基等自由基的共同参与。