超声波处理难降解有机物影响参数研究
超声波及其联用技术处理有机污染物的研究进展_宋勇
污水处理超声波及其联用技术处理有机污染物的研究进展*宋勇戴友芝(湘潭大学环境工程系湖南湘潭411105)摘要论述了超声波及其联用技术降解有机污染物的原理,影响因素和效果,国内外现状及发展趋势。
指出超声波与其他方法联用可以大大提高有机物的降解效率,在处理难降解、有毒、有害有机污染物方面,特别是在净化环境,处理优先控制污染物方面有极大的应用前景。
关键词超声波废水处理联用技术催化氧化Researches and Development on the Control o f Organic Pollutants WithUltrasound Technology and Other Technologies RelatedSong Yong Dai Youzhi(De pt.o f Env ironmental Enginee ring,Xiangtan Universit y Xiangtan,Hunan411105) Abstract Ul trasound technology and other technol ogies related are introduced to degrade organic pollutants in such aspects as principle,af-fecting factors,efficiency,present status at home and abroad,and the development trend,pointing out ultras ound and other technologies used together can greatly i mprove the degradation efficiency of organic pollutants and have immense application prospects in controlling pollutants hardl y degraded,pois onous and haz ardous,especially i n cleaning environment.Keywords ul trasound was te water treatment technologies rel ated catalytic oxidation超声波是指频率高于20k Hz的一种高频机械波,它波长较短,能量集中,集高级氧化、热解、超临界氧化等技术于一体。
超声波技术在污水处理中的研究进展
Ｑ：
资 源 与 环 境
Ｓｃｉ ｃｅ ｅｎ ａｎｄ Ｔ ｅ ｃｈｎＯ Ｏｇｙ ｎｎ Ｉ Ｉ ｏｖａｔｏｎ ｉ Ｈ ｅｒ ｄ ａｌ
超 声 波 技 术 在 污 水 处 理 中 的研 究进 展
邱潇潇 丁踢 曹玉龙 钱继 波 吴巍 （ 东南大学 江苏 南京 ２ ０ ９ １ ０） ０ 摘 要： 本文对近年 来超 声波技术在污 水处 理 中的研 究进展 作一综述 ， 绍超 声降解 的原理 、特 点和 影响 因素 以及 目前取得 的研究技术 ， 介 方法和成果 ， 并对超 声降解技术 存在 的问题和 相关技术 领域 的发展趋 势进行 分析 。 关键词 ： 声空化 污水处理 有机污染物 降解 超 中图分类号 ： ４ Ｕ６０ 文献 标识 号 ： Ａ 文章编号 ： ７ －０ ８ ２ ０ ） ５ａ 一０ ３ ３ １ ４ ９ Ｘ（ ０ ８ ０ （ ） １ —０ ６ ０ 我 国是 水 资源 严 重缺 乏 的 国家之 一 ，随 着 经 济 的 迅 速 发展 因用 水 量 增 加 和 各 行业 污 水 大量 排 放 所 造 成 的 水 资 源 的 短缺 将 更 加 突 出 ，水 资 源 的 可持 续 利 用将 成 为 所 有 自然 资 源 可持 续 开 发 利 用 中 的 重 要 方 面 。 国家 ２ ０ ０ ６年 制 定 的 “ 一 五 ” 规 划 和 “ ６ ” 十 ８３ 规 划 中 已将 “ 体 污 染 控 制 与 治 理 ” 列入 水 “ 大 科 技 专 项 与 重 大 科 技 基 础 设 施 ” 中 重 ¨ １ 利 用 超 声 波降 解 工 业 污 水 中的 化 学污 染 物 ，尤 其是 难 降 解的 有机 污 染 物 是 近 几 年 来 发 展 起 来 的 新 型 水 处理 技 术 ，其 具 有 去 除效 率 高 ， 反应 时 间短 ， 提高 废 水 的可 生 化性 ， 设施 简单 ， 占地面 积小 等优 点【 Ｉ 。 ～
超声波在水处理领域如何提高处理效率
超声波在水处理领域如何提高处理效率水是生命之源，对于人类的生存和发展至关重要。
然而，随着工业化和城市化的加速，水污染问题日益严重，给生态环境和人类健康带来了巨大威胁。
为了有效地处理污水，保障水资源的质量和安全，各种水处理技术应运而生。
其中，超声波技术作为一种新兴的水处理方法，具有独特的优势和潜力，能够显著提高水处理的效率。
超声波是一种频率高于 20kHz 的声波，其在介质中传播时会产生一系列的物理和化学效应。
在水处理领域，这些效应主要包括空化作用、机械效应、热效应和化学效应等。
空化作用是超声波在水处理中最为重要的一种效应。
当超声波在液体中传播时，液体中的微小气泡会在声波的负压阶段迅速膨胀，在正压阶段急剧收缩甚至崩溃。
在气泡崩溃的瞬间，会产生高温、高压和强烈的冲击波，形成局部热点，温度可达数千摄氏度，压力可达数百个大气压。
这种极端的条件能够使水分子分解产生自由基，如羟基自由基（·OH）和氢自由基（·H）等。
自由基具有很强的氧化性，能够迅速氧化分解水中的有机物，将其转化为无害的物质。
例如，对于难以生物降解的有机污染物，如多环芳烃、农药和染料等，超声波产生的自由基能够有效地将其分解，提高水处理的效果。
超声波的机械效应也对水处理起到了积极的作用。
声波在介质中传播会引起质点的振动和位移，从而产生机械搅拌和剪切力。
这种机械作用可以使水中的颗粒物相互碰撞、聚集和沉淀，加速固液分离的过程。
同时，它还能够破坏微生物的细胞壁和细胞膜，使细胞内的物质释放出来，提高微生物的去除效率。
在处理含有悬浮物和微生物的污水时，超声波的机械效应能够有效地减少悬浮物的浓度，杀灭水中的细菌和病毒，提高水质的清洁度。
此外，超声波的热效应能够使水的温度升高，加快化学反应的速率。
在一些需要加热促进反应的水处理过程中，如水解反应和氧化反应等，超声波可以替代传统的加热方式，节省能源和成本。
同时，热效应还能够增强物质的扩散和传质，提高处理效率。
超声波／H2O2对苯酚有机废水降解的研究
法能充分发挥其机械 和化学效应 ， 生协 同效 应 ， 而提高 产 从 降解效率。研究较多 的是其和臭氧氧化 、 紫外 、 絮凝、 厌氧生
Ｄ ｇ ａ ａ ｏ ｈ ｎ ｌ ａ ｅ ａｅ ｙＵ ｔａ ｎｃＷａ ｅ Ｈ Ｏ ｅｒｄｔ ｎｏ Ｐ ｅｏ Ｗ ｓ ｗ ｔ ｂ ｌ ｓ ｉ ｉ ｆ ｔ ｒ ｒ ｏ ｖ／ ２ ｚ
Ｇ Ｏ Ｊ ｊ ｎ Ｚ Ａ Ｇ Ｚ ｉ ｏｇ ＷＵ Ｘ ａ —ｐａ＇ Ｚ Ａ Ｇ Ｊ ｎ ｅｇ Ｕ ｉ ｕ ’ Ｈ Ｎ ｈ —ｈ ｎ２ ｎ— ｉ ｏ ｉ Ｓ Ｈ Ｎ ｕ —ｆｎ ’
郭 晋君 张治 宏 吴 小 平 张俊 丰
（． １湘潭 大 学 化 工 学 院 湖 南 湘 潭 ４１０ ； ２西 安工 业 大 学 材 料 与 化 工 学 院 １１５ ． ３ 湖 南 省 环境 监 测 中 心 站 ． 长 沙 ４００ ） １０４ 西 安 ７０ ３ ； １０２
摘
要
研 究在 超 声 波 ／ ２ ２ Ｈ ｏ 联合 作 用 下 ， 声 波场 中降 解 苯 酚有 机 废 水 的 过程 。 察 了超 声 功 率 、 声 时 间 、 Ｈ值 、 超 考 超 ｐ 氧
ｐ ｖ ｓｗｉ ｅ ｉｃ ｅ ｓ ｆｒａ ｔ ｎ ｔ ｏ ｒ ｅ ｔ ｔ ｎ ｒａ ｅ ｏ ｃｉ ｉ ｈｈ ｅ ｏ ｍｅ；ｐ ｖ ｌ ｅａ ｅ ｔ ｔｅ ｄ ｇ ａ ａｉｎ ｅ ｃｅ ｃ ｎ ｈ ｎ ｌｉ ａ ｙ ｔ ｅ ｄ ｇ ａ ｅ ｎ ｔｅ ａ ｉ ｏ ｄｔｏ 。 Ｈ ａｕ ｆ ｃ ｓｈ ｅ ｒｄ ｔ ｆ ｉｎ ｙ ａ ｄ ｐ ｅ ｏ ｓｅ ｓ ｏ ｂ ｅ ｒｄ ｉ ｃ ｄｃ ｎ ｉ ｎ ｏ ｉ ｄ ｈ ｉ
化荆 Ｈ０ 的浓度等 因素对降解率的影响。实验结果表明 ， ２２ 超声时 间越 长 。 废水降解 率越 大； Ｈ值 的变化对 降解率影响较 ｐ
超声波在污水处理中的应用
超声波在污水处理中的应用超声波在污水处理中的应用已经成为一种有效的技术手段，能够帮助提高污水处理的效率和质量。
本文将详细介绍超声波在污水处理中的应用，并提供相关数据和案例以支持这些应用的有效性。
一、超声波在污水预处理中的应用1. 污泥溶解超声波可以通过产生高能量的声波振动来溶解污泥中的有机物质。
研究表明，超声波处理后的污泥中有机物的溶解率可以提高50%以上。
这种溶解作用可以使污泥更容易被生物处理系统降解，从而提高整个污水处理过程的效率。
2. 污泥降解超声波可以通过破坏污泥颗粒的结构，促进细菌对有机物的降解。
研究发现，经过超声波处理的污泥中有机物的降解速率比未经处理的污泥高出30%以上。
这种降解作用可以加快有机物的降解速度，减少处理时间和能源消耗。
3. 污泥脱水超声波可以通过破坏污泥颗粒的结构，提高污泥的脱水效率。
研究表明，经过超声波处理后的污泥的含水率可以降低20%以上。
这种脱水作用可以减少污泥的体积和重量，降低处理成本和污泥处置的难度。
二、超声波在污水处理过程中的应用1. 水体混合超声波可以通过产生高频的声波振动，促进水体中的溶解氧和污染物的混合。
研究发现，经过超声波处理后，水体中的溶解氧浓度可以提高20%以上，污染物的混合均匀度也得到了显著改善。
这种混合作用可以提高生物处理系统的效率和稳定性。
2. 污染物去除超声波可以通过破坏污染物的分子结构，促进其在水体中的溶解和去除。
研究表明，经过超声波处理后，污水中有机物和重金属的去除率可以提高30%以上。
这种去除作用可以减少污染物对水环境的影响，提高水质的净化效果。
3. 水体消毒超声波可以通过破坏细菌和病毒的细胞结构，实现对水体的消毒。
研究发现，经过超声波处理后，水体中的细菌和病毒的去除率可以达到99%以上。
这种消毒作用可以有效预防水体中病原微生物的传播，保障水质的安全性。
三、超声波在污水处理中的应用案例1. 某污水处理厂引入超声波溶解技术后，污泥的溶解率提高了50%以上，使得生物处理系统的降解效率提高了30%。
超声在水处理中的研究现状
般而言 ， 降解速率 随声强增 大而增大且 呈线性关
系。另有一些学者认为降解速率随声强的增大有一 极大值 ， 当超过极值时， 降解速率随声强的增大而减 少， 原因是当声强增大到一定程度时 ， 溶液与产生声 波的振动面之间会产生退耦现象 ， 从而降低 能量利 用率 Ｊ 。此外 ， 声强过高时 ， 会在振动面处产生气
一
２３声压振 幅 声强与声压振幅的平方成正比。声 ． 压振幅的提高， 增加 了产生空化 的有效液体区域和 空化 泡 的 尺 度范 围， 而 提 高超 声 效果 。Ｌ 从 ｊ ｉ ｎ 等【 通过控制振幅 由７ ｛ ５ ２ ｍ增大到 １０￣ ｚ ２ｏ ｎ时， 发现 邻氯苯酚的分解率 由 ５ ％升至 １％。Ｖ ｒ ｔ ０ ｅ ｃ 也观测 ｅ
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２Ｏ Ｏ７年 ３月
榆 林 学 院 学 报
Ｊ Ｕ Ｎ Ｌ Ｏ ＬＮ Ｃ Ｌ Ｅ Ｅ Ｏ Ｒ Ａ Ｆ ＹＵ Ｉ Ｏ Ｌ Ｇ
第 １卷 ７
第２ 期
Ｍａ ． ０ ７ ｒ２０ Ｖｏ．１ ． １ ７ Ｎｏ ２
超声在水处理中的研究现状
２ ７反应器类型 由于声的传播和产生空化效应的 ． 强弱与反应器的结构密切相关 。大量研究表 明反应 器的设计应利于其频率的连续性改变和容易建立起
（ ）揭示声化学 的反应机理 ， ２ 寻求提高其空化 效率的有效途径等。 （ ）研究超声降解有机物 的机理和动力学 ， ３ 为
最优设计反应器、 最优操作超声空化过程提供理论 参数。除理论研究之外 ， 还需解决技术性问题 ， 如寻
缩崩溃 ， 因而爆破更加猛烈。在高频时 ， 空化泡的形 成和崩 溃得更 快 ， 生 的 自由基更 容 易 进 入 液 相 主 产
体中 ， 但声学周期短 ， 空化泡小 ， 因此空化极限大但 强度弱…。每种有机物依据各 自的物理化学性质
超声波强化的有机污染物降解的研究的开题报告
可见光/超声波强化的有机污染物降解的研究的开题报告题目：可见光/超声波强化的有机污染物降解的研究一、研究背景与意义随着工业化和城市化的快速发展，许多有机污染物进入水环境中，导致水质恶化和水生态系统遭受破坏。
传统的物理和化学处理方法在处理有机污染物方面存在一定的限制，因此研究可见光/超声波强化的有机污染物降解技术具有重要的实际意义。
二、研究目的本研究旨在通过可见光/超声波强化技术对不同污染物进行降解实验，研究其降解效果，探讨其机理，并优化其工艺条件，以提高降解效率和稳定性。
三、研究内容和方法1）多种有机污染物的组成，结构和性质分析。
2）可见光/超声波强化技术的概述和原理分析。
3）可见光/超声波强化技术对不同有机污染物处理的实验研究。
4）利用光催化和声催化的交叉效应优化可见光/超声波强化技术的工艺条件，以提高降解效率和稳定性。
5）分析降解机理和评估技术的可行性。
四、预期结果1）研究可见光/超声波强化技术对多种有机污染物的降解效果。
2）确定最佳工艺条件，优化技术，以提高降解效率和稳定性。
3）探讨可见光/超声波强化技术的声催化和光催化交叉效应有助于提高降解效率的机理。
4）为改善水环境质量提供可行的技术方案。
五、研究进度安排（1）2022年3月-5月：进行有机污染物的组成，结构和性质分析。
（2）2022年6月-8月：进行可见光/超声波强化技术的概述和原理分析。
（3）2022年9月-12月：进行可见光/超声波强化技术对不同有机污染物处理的实验研究。
（4）2023年1月-3月：对技术进行优化，确定最佳工艺条件以提高降解效率和稳定性。
（5）2023年4月-6月：完成对技术的机理分析和可行性评估。
（6）2023年7月-9月：撰写论文并预备答辩。
六、研究经费预算1）实验设备及材料费用：15,000元。
2）实验人员酬劳：16,800元。
3）出版物及会议费：5,200元。
4）文献检索及打印费：3,000元。
5）其他杂项费用：4,000元。
超声技术降解水中有机污染物
对于现有的污水处理厂，可以通过引入超声波降解技术，提高有机污染物的去除效率，降低出水中的污染物浓度，从而满足更严格的环保标准。
超声波降解技术可以用于快速检测水体中的有机污染物。通过将水样与超声波接触一定时间，可以观察有机污染物的降解速率和程度，从而判断水体中污染物的种类和浓度。
快速检测
产生方式
广泛应用于医学、工业、环保等领域。
应用领域
传播方式
以波动的形式传播，具有衍射和干涉等特性。
穿透能力和方向性
与波长、频率和介质有关，具有较好的方向性。
能量密度
随着频率的增加而增加，能量密度与振幅的平方成正比。
超声波在液体中产生空化气泡，这些气泡在声场中迅速生长和崩溃，产生瞬间的高温高压，有利于有机污染物的降解。
实验数据
实验结果表明，超声波技术能够有效降解水中的有机污染物，降解产物主要为小分子物质，如二氧化碳和水等。
结果分析
讨论内容：结果讨论部分主要对实验结果进行深入分析和解释，探讨超声波降解有机污染物的机理和影响因素。
超声技术降解水中有机污染物的应用前景
04
污水处理
超声波能够通过产生空化效应，破坏有机污染物的分子结构，将其分解为小分子和无害物质，从而达到降解有机污染物的目的。这种方法在污水处理领域具有广泛的应用前景，可以有效降低污水中的有机污染物浓度，提高水质。
超声技术降解水中有机污染物
汇报人：
2024-01-06
引言超声技术原理超声技术降解水中有机污染物的实验研究超声技术降解水中有机污染物的应用前景结论与展望
目录
引言
01
ห้องสมุดไป่ตู้
水中有机污染物种类繁多，包括农药、染料、内分泌干扰物质等，对水生生物和人类健康造成严重威胁。
高浓度、难降解有机污水超声裂解处理关键技术的研究
一
２－ ｏ
（） ５
。
上式表明， 流体静压力（ ） Ｐｏ 与空化泡半径的三次方（ 成反 比， Ｒ） 即该值 的微小下降将会导致空化泡半 径 尺 的急剧增大 。 与极小临界流体静压值对应的空化泡半径 ， 叫做临界半径 以 Ｒ 表示 。 为估计 Ｒ 值取式 （ ） Ｒ 的微分。 Ｒ 取代Ｒ， ５对 取 在临界流体静压时 ， （） Ｐｏ Ｐ 取代有 式 ５ 的 用
入地探讨 了有机 污水超声裂解效果和影响因素， 为经济 高效地处理高浓度 、 难降解有机 污水探 索了
一
条 新途径 。
关键词 ： 高浓度、 难降解有机污水； 超声裂解； 关键技术
中 图分类 号 ： ２ ；５ ５ Ｘ１ １Ｘ ０ 文献 标识 码 ： Ａ
０ 引 言
近年来国内外一些水处理专家研究了许多水处理新方法 ： 湿式裂解法 、 反渗透法 、 辐照法等。如湿式裂
摘
要： 通过研究提 出了一种相对经济安全高效的处理 高浓度 、 难降解有机污水“ 超声聚焦裂解” 新
方法， 即利 用超 声 波作 用使 污水 中的微 气泡产 生 空化 泡崩 溃现 象 ， 液体 中的一 些 大分 子物 质进 行 对 超 声裂解 。通过 对 液体 的 结构 强度 、 空化 闲和 空化 泡崩 溃 时 间的研 究 ， 出 了通 过动 态加 压 溶 气的 提 方法， 来提 高液 体 中的 溶 气量 ； 节 约能 源 ， 高场 强 角度 出发 又提 出了超 声聚 焦 方法 ； 过研 究构 从 提 通 建 了超 声裂解 动力 学模 型 。在理 论研 究 的基础 上设 计 了一 套 实验装 置 ， 并通过 实验研 究 ， 一 步深 进
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２
苏州大学学报 （ 工科版 ）
超声协同H_2O_2降解模拟废水中苯酚的影响因素试验研究
超 声协 同 Ｈ２ ２降解模 拟 废 水 中苯 酚 的 ｏ 影 响 因素试 验 研 究
贲 永 光 钟 红茂 孔 繁 ， 敬 锴 ， ， 晟 张
（ ．广 东 药学 院 药科 学 院 ， 州 ５ ０ ０ ； ．中 国科 院 南 海海 洋研 究 所 ， 州 ５ ０ ０ ） １ 广 １０ ６ ２ 学 广 １ ３ １
ｓ ｐ ｒ ｔ ｎ ｅ ａ ａ ｅ ｈ ｄ ｏ ｅ ｅ ｏ ｉｅ，ｔ ｅｏ ｌｒ ｓ ｎ ｃｈｙ ｒ ｇ ｎ ｐｅｏ ｄ ｅ ｒ ｄ ｔ ｎ ｒ ｔ ｆｐ ｎ ｌ ａ ｅ ｅ ａ ａ ｅ ａ ｄ ｓ ｐ ｒ ｔ ｙ ｒ ｇ ｎ ｐ ｒ ｘｄ ｈｅｕｓ ｆｕ ｔａ ｏ ｉ ｄ ｏ ｅ ｒ ｘ ｅ ｄ ｇ ａ ａ ｉ ａ ｅｏ ｈｅ ｏ ，ｓ ｖ ｉ ｏ ｔｍｅ，ｔ ｅ ａ ｖ ｎｔｇ ｓ ｏ ｐｅ ｄ ｄ ｇ ａ ａｉ ｎ ｉ ｈ ｄ ａ ａ ｅ ｆｓ ｅ ｅ ｒ ｄ ｔｏ ．
发展 ， 含酚 废 水 的种 类 与 数 量 日益 增 加 ， 染 范 围 污
１０ｇ苯 酚溶 于水 ， ． 移入 １０ ０ｍＬ容 量瓶 中 ， 释至 ０ 稀 标线 ， 国际 方法 标 定 。将 标 定 的苯 酚标 准 液稀 释 用
１ ０倍 ， ０ 得到 苯酚 标准 中间液 。 缓 冲液 （ Ｈ 约为 １ ） ｐ ０ 的配 置 ： 取 ２ 称 ０ｇ氯化 铵 （ Ｉ 溶 于 １ ０ ｍＬ氨 水 中 ， 塞 ， 冰箱 中保 ＮＨ Ｃ ） ０ 加 置
基 金项 目 ： 东 省 科 技 计 划 项 目（０ ９ ０ ０ ０ ０ ７ ； 业 科 技 特 派 员 工 作 站 建 设 项 目 （Ｏ Ｏ Ｏ ＯＯ Ｏ ３ ； 广 ２ ０ Ａ ３ １ ００ ）企 ２ ＬＢ ９ ５ Ｏ ３ ） 中国 科 学 院 海
洋生 物资源可持续利用重点实验室 、 东省海洋药物重点 实验室 、 广 广东省应用海洋 生物学 重点实 验室联合 开
超声波降解有机污染物的机理
超声波降解有机污染物的机理2009-06-30 来源: 印染在线点击次数：107关键字：超声波有机污染物1．1 声化学反应的动力一一声空化超声波是指频率在15 kHz以上的声波，它在溶液中以一种球面波的形式传递，而频率在0．015一1 MH。
的超声辐照溶液，被公认为会引起许多化学变化。
超声波对有机污染物的降解并不是来自声波与有机物分子的直接作用，而是主要来源于声空化现象。
超声空化是液体中的一种极其复杂的物理现象，它是指液体中的微小泡核在超声波作用下被激化，表现为泡核的振荡、生长、收缩及崩溃等一系列动力学过程。
在声波负压半周期，当足够强度的超声波通过液体时，如果声压幅值超过液体内部静压强，存在于液体中的微小气泡(空化核)就会迅速增大；在相继而来的声波正压周期中，气泡又绝热压缩而崩溃，在崩溃瞬间产生极短暂的强压力脉冲，气泡中间会产生5 oooK以上的高温，局部压力在5×107Pa以上，气泡与水界面处温度也可达2 000 K。
由于这种局部的高温、高压存在的时间仅几微秒，所以温度变化率高达109K／s，同时还伴有强大的冲击波和时速达400 km／h的射流，这就为有机物的降解创造了一个极端的物理化学环境。
声化学反应主要源于声空化一一液体中空腔的形成、振荡、生长、收缩至崩溃及其引发的物理、化学变化。
声空化产生的高温高压条件足以打开结合力很强的化学键，并且促进“水相燃烧”反应。
在超声空化作用过程中产生的高温、高压条件下，水分子可以裂解产生自由基：H20→·OH+·H自由基含有未配对电子，化学性质活泼，可与气泡中挥发性溶质反应，或在气泡界面区以及溶液中与可溶性溶质反应，形成最终产物，从而使常规条件下难处理的污染物得到降解。
总之，声化学反应的本质是同时有热解(即燃烧)和自由基反应(特别是高浓度溶液)，在溶液其它地方(液相)所发生反应为自由基反应，本质上与常规自由基反应没有区别。
1．2 影响空化作用的因素1．2．1 超声系统超声系统包括频率和声强或声功率。
超声波技术在污水处理中的应用研究
超声波技术在污水处理中的应用研究超声波技术在污水处理中的应用研究一、引言污水处理是环境科学领域的重要课题，需要有效的技术手段来处理和净化废水。
近年来，超声波技术在污水处理中得到了广泛的应用和研究。
超声波技术具有非常好的清洁性、高效性和低成本的特点，能够有效地将污水中的有机物质降解和去除，进而实现废水的净化和处理。
本文将探讨超声波技术在污水处理中的应用研究。
二、超声波技术在废水处理中的原理和机制超声波是指频率超过人耳所能听到的最高频率的声波。
它具有高能量密度、高功率、高频率和短波长等特点，可以在废水中产生机械振动和涡流效应，对废水中的污染物质进行降解和去除。
超声波技术在废水处理中的主要机制有两种：机械效应和化学效应。
机械效应是指超声波在废水中产生的高频振动力，能够破坏废水中的有机物质的分子链结构，促进废水中污染物质的分散和溶解，增加其表面积，从而提高废水的生物降解速率。
化学效应是指超声波在废水中产生的高温和高压等条件，使污染物质的化学活性增加，加速其化学反应速率，降解和去除有机物质。
三、超声波技术在废水处理中的应用研究1. 污泥处理超声波技术可以应用于污泥的处理过程中，通过超声波的机械振动作用，使污泥颗粒发生碰撞和破碎，从而提高污泥的生物降解速率。
研究表明，超声波处理后的污泥中有机物的分解速率明显提高，可以减少处理时间和处理成本。
2. 有机物去除超声波技术可以用于废水中有机物的去除。
有机物是废水中的主要污染物之一，对环境和人体健康造成严重影响。
通过超声波的机械振动和化学效应，可以使废水中的有机物质的分子链结构发生破坏和解离，降低有机物的浓度和毒性，实现废水的净化和处理。
3. 水质监测超声波技术可以用于废水中的水质监测。
通过超声波的反射和传播特性，可以对废水中的水质参数进行实时监测和分析，如浊度、悬浮物浓度、pH值等。
这有助于及时了解废水处理效果，调整处理方案，提高废水处理的效率和质量。
四、超声波技术在废水处理中的前景和挑战超声波技术在废水处理中具有较大的潜力和前景。
声化学技术处理有机废水的研究进展
分别 就 超 声波 工作 原 理 、 声 降 解 机 理 、 声 波 降解 技 术 的研 究成 果 及 技 术优 化 和超 声 降 解 技 术 的展 望 超 超
及 今 后 研 究方 向等 作 了较 为 系统 的介 绍 。
关 键 词 ： 声 波 ； 化 降 解 ； 机 物 ； 水 处理 超 声 有 废 中 图分 类 号 ： ０ ． Ｘ７ ３ １ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０ ８０ １ （０ ６ ０ —０ ００ １０ —５ １２ ０ ）５０ ４ —６
机污 染物 ， 且 具 有安 全 可靠 、 作 简 单 、 用低 并 操 费 廉等 特点 ， 一项潜 力 巨大 、 有 产业 前景 的水处 是 具
理新技术 。
ＭＨｚ 。其 中 主要 是 利 用 了超 声 波 的 频 率 特 性 和 能 量特性 。化 学反 应 和传递 过程 的超 声强 化作 用
的化 学反应 过 程和 传递 过程 。 即这些 条件 足 以使
有机物在 空化 泡 内发生化学 键断 裂、 水相 燃 烧
（ｑ ｅｕ ｏ ｕｔ ｎ 、 温 分 解 （ ｙｏｙｉ） 自 ａ ｕｏ ｓｃ ｍｂ ｓｉ ） 高 ｏ ｐ ｒｌ ｓ 或 ｓ
由基 反应 Ｊ 。
高反应产 率 、 变反 应 历程 和改 善 反 应 条 件 以及 改
主 要是 由于超 声 空化 产生 的化学 效应 和机 械效 应
引 起 的 ＬＪ ３。
１２ 超 声波 降解 机 理 、
１ 超声 原 理
１ １ 超声波 工作原 理 、
超声 辐 照降 解 水 中的有 机 物 ， 不 是 来 自声 并 波 与有机 物分 子 的直 接 作 用 ， 是 主要 源于 由空 而 化效 应 引起 的物 理化 学过 程 。超声 空化 时泡 核 的 振荡 、 长 、 生 收缩 及 崩 溃 等一 系列 动 力 学过 程 ， 是 集 中声 场能 量并 迅速 释放 的绝 热过 程 。在空 化气 泡崩 溃 的极短 时 间 内 ， 化 气 泡 及 其 周 围极 小 空 空 间范 围 内 出现 热 点 ， 生 高达 １ ０ 产 ０～５２ （Ｋ 的 ９ ０１
浅谈水处理技术的应用和发展
浅谈水处理技术的应用和发展摘要：洁净水资源跟人们的生活息息相关。
本文主要介绍利用水处理技术实现水资源可持续发展。
文章列举了绿色氧化、绿色絮凝以及超声波、微波、等环保水处理技术，以及在国内外的研究应用现状，探讨了绿色水处理技术的发展趋势。
关键词：超声波水微波水光催化氧化水处理0 引言在当前的水处理技术中，处理效率低，能耗高且易带来二次污染，是水处理技术发展中的突出问题。
因此有必要采用高效、无毒、低能耗、无二次污染的绿色水处理技术，这也是实现水资源可持续发展、环境保护和生态安全的重要措施。
1 超声波、微波绿色水处理技术1.1 超声波水处理超声波水处理是一种新型绿色水处理技术，超声波是指频率在20kHz以上的声波。
用其辐射水溶液会产生许多物理化学变化，这种现象称为超声空化效应。
利用此效应，可以方便、快速地处理废水，尤其对含有毒有机污染物的废水，处理效果更显著。
目前，国内外对超声波水处理技术研究较为深入，研究方向也已从利用超声波单独处理转向超声波复合技术应用的研究。
目前主要有以下几个方面。
1.1.1 超声化学氧化目前的氧化物质有空气、、、以及Fenton试剂等，其中研究较早的是空气和。
超声波与臭氧氧化结合，产生超声臭氧氧化技术，处理效果明显。
此法在最近几年中研究较多，可降解的主要有机物包括酚类、染料、芳香化合物等。
超声臭氧氧化技术降解五氯酚，效果明显好于超声或臭氧单独使用时的效果。
在降解染料废水的过程中，超声波和臭氧氧化之间具有协同效应，产生协同效应的主要原因是超声波促进臭氧转化为自由基。
用臭氧对偶氮染料的脱色过程中增加超声辐射后，不仅可以在11min内达到90％的脱色率，而且臭氧投加量可节省48％。
超声波与结合处理难降解有机物的研究已有报道，其用于分解水中邻氯酚时，降解率可达99％，总有机碳的去除率为63％。
用超声强化氧化降解水中的4－氯苯酚，对水中4－氯苯酚的降解率和TOC去除率均比单独采用超声波效果好。
超声波技术在土壤污染治理中的应用研究
超声波技术在土壤污染治理中的应用研究随着各种工业化进程的发展，越来越多的土壤被污染，影响到了人类的生存以及生态环境的平衡。
土壤污染治理已成为社会关注的焦点问题之一。
超声波技术因其高效、环保的特点，近年来被广泛应用于土壤污染治理领域。
本文将深入探讨超声波技术在土壤污染治理中的应用研究，包括超声波技术原理、超声波技术在重金属污染土壤治理中的应用、超声波技术在有机物污染土壤治理中的应用等。
一、超声波技术原理超声波技术是指通过超声波振动传递信号，并引起物理、化学效应的技术。
其中，声波的频率高于人类可听范围（20 kHz以上），被称作超声波。
超声波是一种机械性波动，其作用方式主要通过垂直振动、剪切力和高强度振动的方式运作。
超声波技术在土壤污染治理中常用的方式是利用超声波震荡穿透物质，使土壤内的颗粒之间的间隙扩大，从而增加了土壤中有害物质的扩散速率，提高了处理效率。
二、超声波技术在重金属污染土壤治理中的应用重金属是土壤污染中的主要污染物之一，超声波技术在重金属污染土壤治理中的应用主要包括两方面：（1）超声波技术在重金属污染土壤提取中的应用超声波技术可通过作用于土壤中的水分子，增加其渗透性和分散性，使得重金属元素容易从污染土壤中提取。
超声波辅助提取技术的应用能显著提高提取率和速率。
研究表明，采用超声波技术在短时间内可以达到比传统提取方法更高的提取效率。
例如，超声波辅助提取Na2H2EDTA法提取在土壤中Cd元素的提取率可以达到98%以上，而传统方法的比提取率甚至仅有60%。
（2）超声波技术在重金属污染土壤修复中的应用超声波技术除了辅助提取外，还能够对土壤进行修复。
通常，修复方法包括化学和生物两种方式。
超声波技术在化学方法中可以加速化学反应速度，提高修复效率；在生物方法中，超声波可刺激细菌的代谢活性，在较高频率和能量下，细胞膜变得不稳定，同时菌种中许多重金属离子也会运动，导致更好的生物修复效果。
三、超声波技术在有机物污染土壤治理中的应用除了治理重金属污染土壤外，超声波技术还被广泛应用于有机物污染土壤的治理中。
超声-fenton试剂耦合处理农村垃圾的渗滤液
超声一Fent on试剂耦合处理农村垃圾的渗滤液潘云霞1，刘源1，罗华平2(1．西南大学工程技术学院，重庆400715；2．塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔843300)摘要：用超声波和Fent on试剂耦合处理农村垃圾的渗滤液，考察了超声波功率、H：O：和Fe2+用量、pH值以及反应温度对农村垃圾渗滤液U V搿／U V攒。
的影响。
研究结果表明：超声功率为125w，H：O：浓度为475咖ol／L，Fe“浓度为4咖ol／L，pH值为3．0时，农村垃圾渗滤液中的难降解有机物能够得到较好的去除，超声一Fent on试剂耦合处理农村垃圾渗滤液的温度应该控制在45℃以内；通过超声、Fent on和超声一Fent on试剂耦合对比实验发现．超声一Fent on试剂耦合对农村垃圾渗滤液中难降解有机物的去除要明显好于Fent佣试剂和超声波，超声波和Fent on试剂对农村垃圾渗滤液中有机物的去除具有协同作用。
光谱扫描结果表明，超声一Fent仰试剂耦合对农村垃圾渗滤液中的有机物有很好的去除效果。
关键词：超声一Fe nt伽试剂耦合；农村垃圾渗滤液；uV254／uV2540；难降解有机物中图分类号：)c703．1文献标识码：A文章编号：1003—188X(2012)03—0229—_040引言随着社会主义新农村建设步伐的加快，农村经济得到了快速的发展，农民的收入水平也在不断的提高，农村固体废弃物的数量和种类也开始迅速的增长…。
据统计，2007年中国农村生活垃圾每天的人均产生量达到0．86kg，年产生总量约3亿t。
长期以来，我国环境保护工作的重点都放在了大中城市，农村的生活垃圾处理一直没有受到重视，农村环境污染问题日益严重，简单填埋依然是目前农村生活垃圾处理的主要形式。
农村生活垃圾填埋后，由于其中含有许多高含水量易腐有机物，如菜皮、瓜果、厨余物等，它们与塑料袋、纺织物、洗涤剂、玻璃、金属及砖瓦砾石等互相粘滞在一起，在填埋场产生渗滤液，这不仅会污染周围环境，还会对地下水造成污染∽。
超声技术处理难降解有机物的影响因素
超声技术处理难降解有机物的影响因素
魏瑞霞;陈菊香
【期刊名称】《环境科技》
【年(卷),期】2009(022)001
【摘要】超声技术作为一种新型的氧化方法,能提高难降解有机物的降解率和增强水处理中的可生化性(BOD/COD),在焦化等难降解废水处理中已经发挥了一定的作用并有广阔的发展前景.在此综述了超声空化降解难生物降解有机废水的机理和主要影响因素,并对超声技术在我国水处理中的应用前景提出自己的见解.
【总页数】3页(P64-66)
【作者】魏瑞霞;陈菊香
【作者单位】河北理工大学资源与环境学院,河北,唐山,063009;河北理工大学建筑工程学院,河北,唐山,063009
【正文语种】中文
【中图分类】X5
【相关文献】
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2.超声与臭氧联用处理难降解有机物的研究进展 [J], 张赵田;蔡勋江;吕斯濠;范洪波
3.芬顿氧化技术处理废水中难降解有机物的应用进展 [J], 胡德皓;孙亮;毛慧敏;吴丹;王雅婷;张伟倩;戚静洒;姚栋栋
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第6卷第5期环境污染治理技术与设备Vol.6,No.52005年5月Techniques and Equi pment for Envir on mental Polluti on Contr olMay 2005超声波处理难降解有机物影响参数研究张光明 周吉全 张锡辉 吴敏生(清华大学深圳研究生院,深圳518055)摘 要 考察了多种操作参数对多氯联苯、溴苯超声波降解的影响。
结果表明,高频率、高声强、高流速、混合气体可以提高超声反应速率,358kHz 下降解速率比20kHz 提高了848%,34mL /m in 流速下比414mL /m in 提高了140%,参入A r 比单纯使用O 2提高83%(+80%A r )或66%(+50%A r )。
然而高声强也造成了较多的能量消耗。
自由基清除剂的存在则较大地降低了超声反应速率,200mmol/L CO 2-3存在时反应速率下降了79%。
关键词 超声波 多氯联苯 溴苯 自由基清除剂中图分类号 X70311 文献标识码 A 文章编号 100829241(2005)0520042204Study of son i ca ti on param eters for refractory organ i c chem i ca lsZhang Guang m ing Zhou J iquan Zhang Xihui W u M insheng(Shenzhen Graduate School of Tsinghua University,Shenzhen 518055)Abstract The i m pacts of multi p le operative para meters on the s ono 2degradati on of polychl orinated bi phen 2yls and br omobenzene were investigated .The results showed that s onoche m ical reacti ons benefited fr om high fre 2quencies,high s ound intensities,fast fl ows,and m ixed gases .The reacti on rate at 358kHz was 848%higher than that at 20kHz,and 34mL /m in fl ow rate increased reacti on rate by 140%compared t o 4.4mL /m in .M ix 2ing A r int o pure oxygen increased the reacti on rate by 83%(+80%A r )or 66%(+50%A r ).However,higher intensity als o consu med more energy .The existence of free radical scavenger decelerated s ono 2reacti ons,and thereacti on rate was reduced by 79%by 200mmol/L CO 2-3.Key words ultras ound;polychl orinated bi phenyls;br o mobenzene;free radical scavengers资助项目:深圳市科技局科技三项经费资助项目(20022k32134)收稿日期:2003-06-25;修订日期:2003-12-35作者简介:张光明(1973～),女,湖南人,博士,副教授,主要从事环境工程高级氧化技术开发工作。
E 2mail:zhangg m@sz .tsinghua .edu .cn 超声波降解污染物质是20世纪80年代中期开始发展的新型环保技术,用于去除水中多种常规方法难以处理的有害物质,包括卤代烃类;酚类如苯酚、氯酚、硝基酚、多卤代酚等;醇类;聚合物如DNA 、果胶等;芳香族如聚氯苯、蒽、萘等;农药如马拉磷、六六六、乐果、敌敌畏等[1,2]。
超声波在水中能产生一系列近于极端的条件,如急剧的放电、瞬间局部高温(～5000K )高压(～500at m )、超高速射流等[3]。
质点加速度、冲击波和射流、高温高压可破坏物质结构,而由此衍生的二次波、辐射压、自由基、氧化剂等也可以较大程度地改变物质性质。
超声波降解有机物的基本途径是热解和自由基(尤其是羟基自由基)氧化,一般来说,非极性有机物以空化泡内热解为主要降解途径,而极性有机物以羟基自由基反应为主。
此外气液界面也可能发生超临界水氧化反应[4]。
在超声波降解中,频率、强度、作用时间、饱和气体、温度、流速和反应器构造等均为重要影响因素,调节这些参数以达系统优化,是超声波降解技术进入实用的必要,也是近10年来的研究方向。
本文报道了多种操作参数对多氯联苯、溴苯超声降解的影响。
多氯联苯与溴苯在环境中广泛存在,有相当毒性,难以为常规方法去除,是持续性有机物(P OPs )的代表。
其中多氯联苯代表了难挥发、不溶性有机物,而溴苯则代表了有一定挥发性和溶解度的有机物。
1 材料和方法22氯联苯(22CB )、2,4,52三氯联苯(2,4,52PCB )、溴苯(BB )、碳酸钠均为分析纯,以实验室自制的纯水配制为419μmol/L 的22CB 、010076μmol/L 的2,4,52PCB 和015mmol/L 的BB 溶液,以气相色谱2电子捕捉探测器定量分析。
20kHz 超声波发生器为探头式(Sonics &Materials ),205、358、618、第5期张光明等:超声波处理难降解有机物影响参数研究1071kHz 超声波发生器为平面式(A lliedSignal US W 51)(图1)。
除流速试验外,其他试验采用间歇式反应,控温,不控制pH 。
多氯联苯溶液用200mL /m in 的气体饱和以加快反应。
(a )20kHz 探头式反应器 (b )其他频率平面式反应器 图1 反应器示意图Fig 11 Sche matic diagra m of react ors2 结果与分析空白试验表明,在无超声波条件下,1h 内多氯联苯溶液浓度没有任何变化,而溴苯有一定挥发。
因此每一试验条件下均对溴苯进行了空白试验,把挥发损失从测得的总损失中扣除,所得结果即为超声波引起的降解。
超声波降解服从一级反应,其反应速度可用一级反应常数(k )来表示。
全部试验中pH 在614～711之间,对多氯联苯和溴苯的降解没有影响。
2.1 超声波频率频率决定声场特性,是超声技术中影响最大的因素之一,尤为引人注目的是改变超声波频率可在不增加能耗的情况下极大地加速反应,因此得到了广泛的研究。
在不同频率下22CB 的超声波降解如图2所示,可以看出反应速率在所有高频下均远超过20kHz,而358kHz 是最佳频率,比20kHz 提高了848%。
分析其原因,高频下单位时间内更多的空化泡破裂,空化泡表面张力也较高,从而产生的化学效应较强[5]。
然而,高频下空化泡尺寸较小,反应空间比较小,因此频率过高,单位时间内有机物降解量反而下降。
在205、358、618、1071kHz 中,358kHz 是空化泡数量和体积的最佳组合。
2.2 超声波强度声强(I )是超声技术中另一重要影响因素,高的声强意味着高的能量密度,只有超过一定强度的超声波才能在水中引起空化与化学反应。
空化时热点的理论温度(T )和压力(P )分别为:图2 超声波频率对22CB 降解的影响(5.2W /c m 2,A r,约23℃)Fig 12 I m pact of frequency on 22C B s onicati on(5.2W /cm 2,A r,～23℃)T =T oP m (γ-1)P o(1)P =P oP m (γ-1)Poγγ-1(2)其中T o 、P o 、P m 、和γ分别为水体温度、水的蒸气压、热点最大压力和饱和气体特征值,P m 随声强的增加而提高。
在不同声强下溴苯的超声波降解如图3所示,可见速率随超声波强度的增加而提高。
然而,从能耗来说,提高声强是否合适呢?以去除1mmol 溴苯计算,在715、1312、3018、5112、6612W /c m 2下,分别需要01047、01052、01090、01120、01136度电,由此可见,提高声强虽然可以加快反应,缩短处理时间,但能耗随之上升,在实际生产中必须慎重考虑。
图3 超声波强度对溴苯降解的影响(20kHz,A r,约23℃)Fig 13 I m pact of intensity on br omobenzene s onicati on(20kHz,A r,～23℃)2.3 流 速流速是连续流反应器最重要的操作参数之一,高流速下反应器处理量大,然而处理效果有所下降。
34环境污染治理技术与设备第6卷比较5种流速下溴苯的处理效果(表1),发现高流速下的超声降解速率较高。
这表明高流速不但空间利用效率高,而且能源利用效率也高。
分析其原因,可能是超声波进入水体后,大量声能转化为热能,在不控温时,高流速下水的温度较低。
声化学中低的水体温度有利于反应的进行,因为高温下大量水蒸气(γ=1119)进入空化泡,从而大大降低了原以氩气(γ=1167)为主的空化泡的γ值,因此导致热点温度、压力的下降(方程1,2),进而降低了热解反应效应及羧基自由基的产生。
由于水体温度的提高不利于声化学反应,通常需要某些方法来控制温度。
除了温度效应外,高流速下混合较好,加快了传质过程,可从根本上提高反应速度。
表1 流速对溴苯降解的影响(20kHz,30.8W/c m2,Ar)Table1 I m pact of flow ra te on bro m obenzene son i ca ti on(20kHz,30.8W/c m2,Ar)流速(mL/m in)34.022.612.5 6.6 4.4停留时间(m in)1218326191k(m in-1)0.0960.090.0610.0450.04温度(℃)23.223.926.429.430.52.4 饱和气体从上述分析可以看出,饱和气体的性质对声化学反应速率影响极大,单原子气体如A r、He等的γ值最高(1167),可以提供十分强烈的热点反应环境。
另一方面,O2(γ=1140)能在超声波作用下热解而生成大量活泼的自由基,从而促进氧化反应的进行:O2→2・O(3)・O+O2→・O3(4)因此A r与O2结合可能提供比单一气体更好的反应效果。