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复频超声波在高级氧化中的应用

发布时间:2018-12-12 16:07  文章来源:未知  文章作者:高级氧化技术工程

  超声波是一种高频机械波,具有波长较短,能量集中,沿直线传播的特点。而超声波技术具有简便、高效、无污染或少污染的特点,是近年来发展的一项新型水处理技术。它集高级氧化、热解、超临界氧化等技术于一体,且降解速度快、能将水体中有害有机物转变成CO2 、H2O、无机离子或比塬有机物毒性小易降解的有机物,因而在处理难生物降解有机污染物方面具有显着的优越性。
 

高级氧化
 

  1、超声机理

  超声波指频率在15kHz以上的声波,在溶液中以一种球面波的形式传递,一般公认为频率范围在15kHz到1MHz的超声辐照溶液会引起许多化学变化。当一定强度的超声波在媒质中传播时,会产生力学、热学、光学、电学和化学等一系列效应。这些效应可归纳为下列叁种基本作用:

  ①机械作用。超声波是机械能量的传播形式,与波动过程有关,会产生线性效变的振动作用。超声波液体中传播时,其同质点位移振幅虽然很小,但超声引起的质点加质点位移振幅虽然很小,但超声引起的质点加速度却非常大。若20KHz、1W/平方厘米的超声波在水中传播,则其产生的声压幅值为173Kpa,这意味着声压幅值每秒种内要在正负173Kpa之间变化2万次,最大质点的加速度达144万米每二次方秒,大约为重力加速度的1500倍,这样激烈而快速变化的机械运动就是功率超声的机械振动效应。

  ②空化作用。超声波在液体媒质中传播时,当声强达到一定期强度,液体中声场作用区域形成局部的暂时负压,使液体中的微气泡生长、澎胀至突然破裂,导致气泡周围的液体中产生强烈的激波,形成局部点的高温高压,空化泡崩溃时,在空化泡周围极小空间内产生5000K的瞬态高温和约50mpa的应。,在空化泡周围极小空间内产生5000K的瞬态高温和约50mpa的高压,且温度冷却率达10的9次方k/s,并伴有强烈冲击波和时速达400Km的射流,就是超声空化效应。
 

高级氧化
 

  2、影响超声降解的主要因素

  ①超声波频率

  研究表明,并非频率越高降解效果越好。超声频率与有机污染物的降解机理有关,以自由基为主的降解反应存在一个最佳频率;以热解为主的降解反应,当超声声强大于空化阈值时,随着频率的增大,声解效率增大。

  ②超声功率强度

  超声功率强度是指单位声发射端面积在单位时间内辐射至反应系统中的总声能,一般以单位辐照面积上的功率来衡量。一般来说,超声功率强度越大越有利于降解反应,但过大时又会使空化气泡产生屏蔽,可利用超声功率强度能量减少,降解速度下降。

  ③溶解气体

  溶解气体的存在可提供空化核、稳定空化效果、降低空化阈,对超声降解速率和降解程度的影响主要有两个方面的塬因:溶解气体对空化气泡的性质和空化强度有重要的影响;溶解气体如N2O2产生的自由基也参与降解反应过程,因此,影响反应机理和降解反应的热力学和动力学行为。

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