超声波技术PPT教学课件

壁包围的体腔，有一横隔将体腔分隔为前 后两个腔：围心腔、腹腔。 背腔：容纳肾脏和鳔的空腔。位于腹腔之外。
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第一节 消化管
消化管为一肌肉的管子，起自口，最后从泄殖腔 或肛门开口于外，包括口咽腔、食道、胃、肠 等部分。
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一、口咽腔
鱼类的口腔和咽腔无明显的界限，故称口咽腔， 内有齿、舌及鳃耙等构造。
机理
自由基氧化
反应产生Ｈ2Ｏ2和·ＯＨ自由基，具有很强的氧化 性，化学性质活泼
高温热解
对于易挥发的有机物 ，高温高压下发生热裂解断 键
超临界水氧化
具有低介电常数、高扩散性及高传输能力等特性， 是一种理想的反应介质，有利于大多数化学反应速 率的增加
反应区域
空腔内部 空化气体、水蒸气及易挥发有机溶质蒸气的 混合物组成，大部分自由基反应在此相进行
幽门盲囊的组织结 构与肠壁组织相似，其 作用一般认为是用来扩 大肠子的吸收表面积， 同时又能分泌与肠壁相 同的分泌物。
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小肠
十二指肠: 内壁无突起，管径较细，胰管 开口于此。
回肠: 管径较粗。 螺旋瓣（spiral valve） ： 软骨鱼类及少数硬骨鱼类的肠 壁粘膜层及粘膜下层突出于管 腔的褶膜，一般排成螺旋状， 它有增加吸收面积的功能。螺 旋瓣排列状态和数目因种而异，
液面的反射能力削弱，声波散射损耗大大加强，减少 了声强的利用率； ➢ 由于溶液中氧气的减少，导致空化过程中气泡核通过 热损失的能量增加，从而使空化效应减弱.
pH值
溶液的PH值调节应尽量有利于有机污染物以中性分 子的形态存在
当溶液ｐＨ值较小时(小于有机物质的离解常数ｐＫ ａ),有机物质在水溶液中以分子形式存在为主,容易接 近空化泡的气液界面,并可以蒸发进入空化泡内,
体侧等处均有分布。
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（三）鳃耙（gill raker）
鱼类鳃弓朝口腔的一侧 长有鳃耙，一般每一 鳃弓长有内外两行鳃 耙，其中以第一鳃弓 外鳃耙最长。
鳃耙是鱼类的一种滤食 器官，亦有保护鳃丝 的作用。
鱼类鳃耙的数目、形状 与鱼的食性有一定关 32
鳃耙数
鳃耙的数目在鱼类分类上有时亦作为分类 标志之一。
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其排列形态大致可分为螺旋型
大肠
板鳃亚纲的大肠可分为结肠和直肠。结肠 后方附有直肠腺，有分泌盐类的作用。 直肠腺后方为直肠。
鱼类的直肠完全没有吸收作用，只堆积粪 便。
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硬骨鱼类肠的长度及盘曲程度因 种类及食性而异：
国内自1996年开始了此类工作的研究。
一、机理
热点理论模型
当一定频率和声强的超声波辐射溶液时，在声波 负压相作用下产生大小仅为几个至几十个µs的空化 泡，在随后声波正压相作用下迅速崩溃，整个过程发 生在ns—µs时间内，气泡快速崩溃伴随着气泡内蒸 汽绝热加热，产生大约4000K和100MPa的局部高温 高压环境，即形成所谓“热点”。并产生速度约 110m/s具有强烈冲击力的微射流。
超声—电化学耦合法
超声—电化学法耦合法主要结合超声波 的作用原理，利用电解氧化、电环还原、 电解絮凝或电解浮上等作用，破坏有机 污染物的分子结构或存在状态，促进其 降解。
五、超声波技术的展望
优点 ➢ 低能耗、无污染或少污染，对毒性高、难降
解有机物废水的处理简便、有效 ➢ 设备简单，容易操作，对所要处理的溶液物
鱼类的取食器官还有一些介于这些类型间的过渡类型。
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二、食道（esophagus）
鱼类的食道短而宽，管壁较厚。
组织构成：粘膜层、肌肉层及 浆膜层。肌肉层全由横纹肌 组成。
有选择食物的作用。
食道囊：鲳科鱼类的食道呈卵 圆形的球状物，肌肉壁很厚， 粘膜具几丁质，且有许多长 条状乳头状突起，每一突起 上附有许多小齿状突起，38 称
四、超生技术的发展
超声-催化剂法 超声-紫外光法 超声—电化学耦合法
超声-催化剂法
催化剂的加入会促进水体中如酚类等憎水性、 难挥发性污染物的降解速度。
氧化性催化剂主要包括了过氧化氢、臭氧、 次氯酸
它主要是利用了自由基作用原理，使氧化性 物质空化过程中在液体界面产生自由基，从 而促进污染物的降解。
鳃耙数：第一鳃弓的外鳃耙数。 上鳃耙数：咽鳃骨、上鳃骨上附生的鳃 耙数。 下鳃耙数：角鳃骨、下鳃骨上附生的鳃 耙数。
也有不分上下鳃耙记3载3 的，记录第一鳃弓
鳙的鳃耙构造
鳙的鳃耙稍短于鳃丝长， 各鳃弓都有两列对称的鳃耙，口 咽腔顶壁每侧有四条腭 褶，口 闭合时，腭褶正好嵌在各鳃弓内 外鳃耙间，鳃耙数多。
超声波强化污水生物处理
低强度的超声波对生物活性具有促进作用，稳态空化 导致空化气泡周围的细胞壁和细胞膜的击穿和可逆的 细胞膜通透性的改变,可加快细胞内外物质交换、传 输和可逆渗透,从而改变细胞生长速率,提高生物重量
➢ 超声波间接强化生物处理工艺——超声空化预处理工 艺
➢ 超声波在污水生物反应器中直接强化生物处理工艺
通过换能器与反应器表面耦合传递机械振动 式
三、超声波技术在环境工程中的 应用
饮用水
杀灭细菌（消毒） 改善固液分离 去除 管道中的水垢
污水
超声化学污染物降解 提高生化降解能力
污泥
提高脱水能力 分解生物固体
超声化学污染物降解
多种卤代烃类：如ＣＦＣ系列 酚类：如苯酚、氯酚、硝基酚、多卤代酚等 醇类 聚合物：如ＤＮＡ、果胶、异丁烯酸等 芳香族：多氯联苯、聚氯苯、蒽、萘等 农药: 如马拉磷、六六六、乐果、敌敌畏等 以及其他多种有毒难降解有机物
超声-紫外光法
由于超声波发生源的技术所限,超声波的频率 还达不到紫外光的高频率;两者的传播介质与 能量水平也有许多不同.这些表明两者间具有 互补协同性,假如紫外催化再配上超声波“空 化作用”所创造的物理环境与多样作用,两种 辐射相辅相成,可以大大增强氧化剂的分解能 力,缩短反应时间,减少氧化剂用量。
鲤科鱼类咽齿的形态、 数目、排列状态是该类鱼 的重要分类依据，并有记 录咽齿的一定格式，称为 齿式。如草鱼齿式为2．30 5
（二）舌（tongue）
鱼类的舌一般比较原始，没有弹性，不能活 动。
少数鱼类舌退化甚至无舌，如海龙科。 一些鱼类的舌上布有味蕾，并有神经支配。 鱼类的味蕾不仅分布于舌上，在口腔、触须及
超声波技术
前言
1929年就有超声波化学效应的报道，而将其应用于 水处理领域只是近10a的事情。它主要用来加速降解 水中难降解的有毒有机污染物，是一种高级催化氧化 水处理技术
英国开展了应用超声声化学降解水体中难降解有毒有 机物的研究，并取得良好的效果。随后印度、法国与 比利时等国纷纷致力于这方面的研究，做了大量的工 作。
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口、齿、鳃耙等的结构和机能与食性的关系
口、齿、鳃耙等是鱼类的取食器官，它们的结构和机能 与食性的多样性有密切的关系：
（1）捕捉型：口大，颌骨、犁骨、腭骨上常有锐利的牙齿， 鳃耙短而稀。
（2）吸盘型：无颌骨，舌上有齿，为主要的舐刮器官。 （3）吸吮型：吻呈较长的管状，有时能伸出，一般无齿， 也无鳃耙，通常摄食底栖或水层中的无脊椎动物。 （4）研磨型：牙齿强大，口中大，鳃耙中长，排列较稀。 （5）食浮游生物型：口一般较大或中等大小，也有较小的， 通常不能伸出，齿细小或无齿，鳃耙长而密。
理化学性质如pH和反应物浓度要求较低 ➢ 不需加任何试剂，是一项洁净的安全技术 ➢ 在降解有机物的同时伴随有杀菌消毒功效，
可减少消毒剂用量
超声波技术的展望
改进 ➢ 深入研究机理
超声波空化泡界面的特性,弄清超声波作用下 有机物降解机理,开发促进降解的催化剂,对症 下药,从而加快反应速度,促进有机污染物彻底 降解,避免造成环境的二次污染。
界面区域 围绕气相的一层很薄的超热液相层，呈超临 界状态,极易发生非常规反应
本体溶液 羟基自由基反应可继续在该条件下反应
二、影响因素
超声系统因素 声强、频率 、功率
溶液性质影响因素 温度、pH值 、饱和气体
反应器结构因素 催化剂因素
氧化性物质 、Fenton试剂
声强
超声波的声强即超声功率，一般以单位辐照 面积上的功率来衡量(W/cm2)
U 型：胃弯曲呈U形，盲囊 部不明显，如银鲳等。
V 型：胃弯曲呈V形，有盲 囊部，但不甚发达，如鲑鳟类、 鲷科等。
Y 型：盲囊部明显突出，贲门部、幽门 部及盲囊部分界明显，如拟沙丁鱼、鳀及鳗 鲡等鱼类的胃。
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卜型：盲囊部特别延长而发达，幽门部
四、肠（intestine）
软骨鱼类板鳃亚纲的肠可明显分出小肠和大 肠，小肠又可分为十二指肠及回肠。大肠 可分为结肠存在于溶液中,不能蒸发进入空化泡内, 只能在空化泡的气液界面上和本体溶液中同自由基发 生氧化反应,降解效率较低。
反应器结构因素
反应器构造在很大程度上影响声场的分布,从 而影响空化泡的产生与分布,最终反映为声化 学反应速率的变化。
探头直接淹没式：声强较高而作用范围较窄。 那么,当探头截面积增大,声场分布趋于均布
超生在污泥处理中的应用
在不添加化学变性剂、酶以及其他微粒的情况下,连 续的高频超声波作用能够溶解细菌孢子。
超声波对污泥能够产生一种海绵效应,使水分更易从 波面传播产生的通道通过,从而使污泥颗粒团聚、粒 径增大,当其粒径大到一定程度,就会做热运动相互碰 撞、粘结,最终沉淀。
超声波对污泥的其他一些作用,如局部发热、界面破 稳、扰动和空化,能够使污泥中的生物细胞破壁,并且 加速固液分离过程,改善污泥的脱水性能。
在一定范围内，超声降解反应的速率随功率 强度的增大而增加
但超过极值后，降解速度随之而降低。
原因：空化泡会在声波的负相长得很大，上升而 逸出水面，这样系统利用超声能会降低， 致使降解率减小.
温度
在一定范围内适当的提高温度有利于提高超声降解的 效率，15℃到30℃
温度过高超声降解效率下降 ➢ 溶液表面容易有雾化现象，液体中的气泡大量增多，