超声波降解技术原理及应用
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10
平行板式超声波反应器
两块平行金属板上都镶嵌有 换能器, 分别产生频率为 20 kHz 和 16 kHz 的超声波 矩形空间内的超声声强是单 一金属板发射的超声声强的 两倍以上
11
超声降解技术作用机理
超声降解技术的几个重要概念
1.空化现象的产生
P0
P0
密 实 相
P
密 稀疏相 实 相
P
静压力P0平衡 处于稳定状态
32
其他机理
2.絮凝作用 超声波对混凝具有促进作用，这是因为当超声 波通过有微小絮体颗粒的液体介质时，其中的 悬浮粒子开始与介质一起振动，但由于大小不 同的粒子具有不同的振动速度，颗粒将相互碰 撞、粘合，体积增大，最后沉淀下来。 在超声波产生上述几种作用的同时，产生的冲 击波会对整个溶液起到充分的搅拌混合作用。
r r 1
——起始半径时泡内的压力；
——空化泡在崩溃过程中受到的总压力； ——气体的比热比γ值。
21
(2)瞬态空化泡崩溃时泡内最高温度Ｔmin
Tmax
Pm r 1 Tmin Pg
Ｔmax——瞬态空化泡崩溃时泡内最高温度；
Ｔmin ——环境温度； Pg ——起始半径时泡内的压力。
有机污染物超声降解技术
学院：动机 专业：动力工程 姓名：杨学才 学号：2015282080102
目录
背景介绍
超声降解技术机理
超声降解技术的影响因素
超声降解技术的应用
总结与展望
2
背景介绍
超声波的概念、特点及运用 次声波（频率<20HZ） 声波（ 20HZ <频率<20/16KHZ） 超声波（50MHZ>频率>20/16KHZ ）
38
•
•
3.声能密度
声能密度(w/cm3,)是指单位体积溶液被施加的 超声能量,是影响降解速度与反应器设计的一 个重要参数。 一般来说,降解速度随声能密度增加而增大。
39
4.声压振幅
声压振幅也是常被用来表征超声的物理参数。 声强和声压振幅的平方成正比,声压振幅直接 影响超声反应器输入到反应体系的声功率大 小和声化效果。 研究发现超过一定范围增大声压振幅时声化 效果反而降低，可能是因为声压振幅值过高, 声源附近发生空化的空化密度将变得很大,阻 碍了超声能量向反应液体中传递
25
水分子离解
Ｈ2Ｏ → Ｈ· + ＨＯ· Ｈ· + Ｈ·→ Ｈ2 Ｈ· + Ｏ2→ ＨＯ2· ＨＯ2· + ＨＯ2· → Ｈ2Ｏ2 + Ｏ2 ＨＯ· + ＨＯ· → Ｈ2Ｏ2 Ｈ· + ＨＯ· → Ｈ2Ｏ Ｈ· + Ｈ2Ｏ2 → Ｈ2Ｏ + ＨＯ· Ｈ· + Ｈ2Ｏ2 → Ｈ2 + ＨＯ2· ＨＯ· + Ｈ2Ｏ2 → Ｈ2Ｏ + ＨＯ2· ＨＯ· + Ｈ2 → Ｈ2Ｏ + Ｈ·
41
1.空化气体
空化气体的比热比r越大，气体的导热率越大，则发生 瞬态空化产生的Tmax和Pmax也越大，越有利于超声空化。
气体
空 N2 气
O2
H2
Ar
NH3 CO2 SO2
γ（泡内 气体热 1.4 1.4 1.4 1.41 1.67 1.31 1.30 1.29 容比） 热导率 102Wm-1k-1 2.23 2.28 2.33 15.9 1.58 2.00 1.37 0.77
40
物系性质的影响
1.空化气体
由Nolfingk 和Neppiras ―热点”理论可得： 空化泡发生崩溃时
瞬间的最高压力(Pmax)
Pmax
瞬间的最高温度(Tmax)
Pm r 1 Pg Pg
r r 1
Tmax Tmin
Pm r 1 Pg
•
18
瞬态空化
当激励声压较大时,气泡运动就几乎完 全两样了。 +
P+US
P
US
P+US
P+US
瞬态空化示意图
19
瞬态空化
图2 气泡的形成、成长与崩溃
20
瞬态空化
Nolfingk和Neppiras ―热点”理论可得：
(1)空化泡内最大压力
Pmax
Pｇ
Pｍ r
Pｍａｘ——空化泡内最大压力；
Pm r 1 Pg Pg
29
3.超临界氧化
当温度和压力分别超过水分子的临界温度374℃和临界压 力22MPa时，水分子处于超临界状态，称为超临界水。
水的理化性质如粘度、电导率、离子活度积、溶解性、密 度和热容在超临界区发生突变，因此具有低的价电常数、 高的扩散性和快的传输能力，具有良好的溶剂化特性。 此时，超临界水能与非极性物质，如烃类互溶，也能与空 气、二氧化碳和氮气等气体完全互溶。超临界水的这些特 殊性质使它成为一种理想的反应介质，有利于大多数化学 反应速率的提高。
•
17
稳态空化
当在比较小的声压激发下，产生低于一个大气 压的声压，这些声压通常产生的空化为稳态空 化。 • 对于稳态空化，气泡以其平衡半径剧烈的非线 性振荡。 • 对于稳态空化，其气泡一般不发生激烈地崩溃 过程，当其非线性振荡较为强烈时，也会伴随 而来一些效应，如在气泡界面上，由于高速度 梯度引起的微射流，从而造成一定的粘滞应力 来影响附近存在的细胞或大分子。
30
三大机理降解有机物图示
自由基氧化
· OH
· OH
H2O2 H2O2 · OH 自由基氧化 H2O2 挥发份热解燃烧 空化气泡 超临界膜 · OH
· OH
H2O2
液相介质 H2O2 超临界氧化
31
其他机理
1.机械剪切作用
空化气泡本身在振荡过程中，将伴随着一系列二阶 现象发生，如辐射扭力。辐射扭力在均匀液体中作 用于液体本身，从而导致液体本身的环流，即称之 为声流。 这个声流可以作用于量级较大的范围，也可限于μｍ 量级较小的范围内，后者常被称为微声流，它可以 使振动气泡表面处于很高的速度梯度和粘滞应力， 会使大分子主链上碳键产生断裂，从而起到降解高 分子的作用。
15
超声技术机理
超声技术的三大作用机理
1.空化理论 2.自由基理论
3.超临界理论
1.机械剪切作用 2.絮凝作用
16
其他作用机理
1.空化/热点理论
当频率在16kHz以上的超声波辐照液体时， 会使液相分子间的吸引力在疏松的负压周期 内被打破，形成空化泡，这一过程称为超声 空化。 • 生成的空化泡在随后声波正压相作用下，体 积在极短的时间内被压缩。在这时，空化泡 将产生两种不同的结果：稳态空化与瞬态空 化。
P=Pus-P0
大量不同粒径的空化核
12
空化现象的产生
在液体内部局部压力降低时，液体内部或液固 交界面上蒸气或气体，进入空穴(空泡)，从而 形成不同大小的气泡的过程，称为空化(现象) 的产生。
13
空化现象图示
空化气泡
14
2. 空化阈
使液体产生空穴的最低声强或声压幅称为空化阀。
P=Pus-P0 当P=0时，即Pus=P0
33
超声降解的影响因素
超声降解技术的影响因素
超声波的使用参数
超声频率、声能强度、声能密度和声压振幅。超 声波的频率、声强等通过影响声空化效率而影响 污染物的降解。
物系性质的影响
物系性质主要包括空化气体、溶液pH、粘滞系数、 表面张力系数、蒸汽压、溶液温度和超声化学反 应器类型等。
34
超声波的使用参数
8
清洗槽式超声反应器
压电换能器臵于清洗槽底部, 槽内注入水等耦合液, 反应 容器臵于耦合液中。 优点：价廉易得, 操作简单 缺点: 反应容器与耦合液之 间声波反射极为严重，声强 较小,耦合液吸收声能缓慢 升温
9
变幅杆式超声波反应器
由于变幅杆聚能作用, 声能密度 大大提高; 能根据声能密度的大 小精确设计反应器; 探头的发射端面一般为可拆卸式, 可以根据所需声强随时选用端面 大小合适的探头, 且当探头被空 化严重腐蚀后, 只需更换端部, 而不必更换价格昂贵的整个探头
Ｏ2 → 2Ｏ· Ｈ· + Ｏ2 → ＨＯ· + Ｏ· Ｏ· + Ｈ2 → ＨＯ· + Ｈ· Ｏ· + ＨＯ2· → ＨＯ· + Ｏ2 Ｏ· + Ｈ2Ｏ2 → ＨＯ· + ＨＯ2·
28
有机物存在的解离
Ｒ + ＨＯ· → Ｐ1(产物) Ｒ + Ｈ· → Ｐ2 Ｒ + ＨＯ2· → Ｐ3 Ｒ + Ｏ· → Ｐ4 Ｒ → Ｐ5
微波超声（频率> 50MHZ）
3
超声波的概念、特点及运用
超声与传声介质的相互作用适中，易于携带有关传声 介质状态的信息，因此可以作为探测与负载信息的媒 介（如B超等用作诊断）
超声波同时又是一种能量形式，当其强度超过一定值 时，它就可以与传播介质发生相互作用，影响、改变 甚至破坏介质的状态、性质及结构（用作治疗）
22
瞬态空化
•
上式估计计算得到的高温和高压分别可达5500℃和 50662～101325kPa。 这样，处于正常温度与压力的液体环境中就产生了异 常的高温高压，即形成所谓的“热点”，这就是所说 的“热点理论”。 在气泡被压缩到极小之后，又有一个反弹，气泡极度 地变形，发生破裂，形成许多新的小气泡，并产生速 度约为110 m／ s 的具有强烈冲击力的微射流， 然后 该热点迅速冷却， 冷却速率可达109 K ／ s
4
目前超声波广泛运用于
（一）工程学方面的应用：水下定位与通 讯、地下资源勘查等。 （二）生物学方面的应用：剪切大分子、 生物工程及处理种子等。 （三）诊断学方面的应用：A型、B型、M 型、D型、双功及彩超等。 （四）治疗学方面的应用：理疗、治癌、 外科、体外碎石、牙科等。
5
超声降解技术的发展历史
35
频率增大
辐射时间（分） 聚苯乙烯降解与超声频率的关系
36
2.声能强度
声能强度是指单位声波发射端面积在单位时间 内辐射至反应系统中的总声能。声能强度又称 超声功率强度,简称声功率 一般地，当超声波的频率一定时，超声波的强 度增加，超声化学效应也增强。但是，降解速 率随声强的增大存在一个极大值，当超过极大 值，降解速率随声强的增大而减小。
26
氮气存在的解离
Ｎ2 → 2Ｎ· ＨＯ· + Ｎ· → ＮＯ+Ｈ· ＨＯ· + ＮＯ → ＨＮＯ2 ＨＯ· + ＮＯ → ＮＯ2 + Ｈ· 2ＨＯ2 + Ｈ2Ｏ2 → ＨＮＯ2 + ＨＮＯ3 Ｈ· + Ｎ· → ＮＨ ＮＨ + ＮＨ → Ｎ2 + Ｈ2 Ｏ2 + Ｎ· → ＮＯ + Ｏ·
27
氧气存在的解离
37
2.声能强度
• •
其原因为： 1.虽然声能强度越大，产生的空化核的数量越多，但是 只有崩溃空化核的数量才是有效的。当声能强度值达到 一定程度时，许多空化气泡不会崩溃，只是在做共振或 者上升到液面自行破灭，造成了能量的浪费。 2. 声强太高时，空化泡会在负压相长得过大而形成声屏 蔽，在随后的正压相不能瞬间完全崩溃，使系统可利用 的声场能量降低，降解速度反应而下降。 3.此外，声强过高时，会在振动表面处产生气泡屏，从 而导致声波衰减。
6
超声反应器简介
清洗槽式 机电 （电磁）式 水处理超声 反应器 机械式 变幅杆式 平行板式 液哨式
7
液哨式超声反应器
与其它反应器的区别在于: 它是在介质内由射流 冲击簧片产生超声波, 电磁式则是从外部把换能 器产生的超声波引入介质内, 反应器内声强可以 通过改变射流形状来调节 主要用于含油废水的乳化和均化
1895年, Thormycroft和Barnaby观察到潜水艇螺旋桨凹 陷被侵蚀时发表了第一个关于空化的报告。
1927年,Rechards和Loomis首次报道超声在化学和生物 方面加快反应速率的效应。
1950年,Noltingk和Neppiras对模拟空化气泡第一次用 计算机进行了计算。 1982年,Milino等人用自旋捕获和电子自旋共振谱(ESR) 验证了在水超声裂解中形成氢自由基和羟基自由基。
23
•
•
来自百度文库
稳态空化和瞬态空化
稳态空化
只是发生一系列非线性 的振动，无崩溃现象
瞬态空化
产生崩溃现象，发出大量的热 量，产生局部高温高压极端环境
24
2.自由基氧化
空化泡绝热崩溃时产生的高温高压(5500℃和 50662～101325kPa) 足以使H2O分子(水分子 中O-H键能为500kJ/mol)分解为〃H和〃 OH 自由基，两者又可结合生成H2O2 。
1.超声频率
事实表明，随着超声频率增高，空化过程会变得 难以发生。 可以这样理解：频率增高，则声波膨胀相时间变 短，空化核来不及增长到可产生效应的空化泡；
或即使空化泡形成、声波的压缩相时间也是很短 的，这些空化气泡溃陷所需要的时间比压缩半循 环所需要的时间将要长得多，空化泡可能来不及 发生崩溃。因此，频率增高将使空化效应变弱。
平行板式超声波反应器
两块平行金属板上都镶嵌有 换能器, 分别产生频率为 20 kHz 和 16 kHz 的超声波 矩形空间内的超声声强是单 一金属板发射的超声声强的 两倍以上
11
超声降解技术作用机理
超声降解技术的几个重要概念
1.空化现象的产生
P0
P0
密 实 相
P
密 稀疏相 实 相
P
静压力P0平衡 处于稳定状态
32
其他机理
2.絮凝作用 超声波对混凝具有促进作用，这是因为当超声 波通过有微小絮体颗粒的液体介质时，其中的 悬浮粒子开始与介质一起振动，但由于大小不 同的粒子具有不同的振动速度，颗粒将相互碰 撞、粘合，体积增大，最后沉淀下来。 在超声波产生上述几种作用的同时，产生的冲 击波会对整个溶液起到充分的搅拌混合作用。
r r 1
——起始半径时泡内的压力；
——空化泡在崩溃过程中受到的总压力； ——气体的比热比γ值。
21
(2)瞬态空化泡崩溃时泡内最高温度Ｔmin
Tmax
Pm r 1 Tmin Pg
Ｔmax——瞬态空化泡崩溃时泡内最高温度；
Ｔmin ——环境温度； Pg ——起始半径时泡内的压力。
有机污染物超声降解技术
学院：动机 专业：动力工程 姓名：杨学才 学号：2015282080102
目录
背景介绍
超声降解技术机理
超声降解技术的影响因素
超声降解技术的应用
总结与展望
2
背景介绍
超声波的概念、特点及运用 次声波（频率<20HZ） 声波（ 20HZ <频率<20/16KHZ） 超声波（50MHZ>频率>20/16KHZ ）
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•
•
3.声能密度
声能密度(w/cm3,)是指单位体积溶液被施加的 超声能量,是影响降解速度与反应器设计的一 个重要参数。 一般来说,降解速度随声能密度增加而增大。
39
4.声压振幅
声压振幅也是常被用来表征超声的物理参数。 声强和声压振幅的平方成正比,声压振幅直接 影响超声反应器输入到反应体系的声功率大 小和声化效果。 研究发现超过一定范围增大声压振幅时声化 效果反而降低，可能是因为声压振幅值过高, 声源附近发生空化的空化密度将变得很大,阻 碍了超声能量向反应液体中传递
25
水分子离解
Ｈ2Ｏ → Ｈ· + ＨＯ· Ｈ· + Ｈ·→ Ｈ2 Ｈ· + Ｏ2→ ＨＯ2· ＨＯ2· + ＨＯ2· → Ｈ2Ｏ2 + Ｏ2 ＨＯ· + ＨＯ· → Ｈ2Ｏ2 Ｈ· + ＨＯ· → Ｈ2Ｏ Ｈ· + Ｈ2Ｏ2 → Ｈ2Ｏ + ＨＯ· Ｈ· + Ｈ2Ｏ2 → Ｈ2 + ＨＯ2· ＨＯ· + Ｈ2Ｏ2 → Ｈ2Ｏ + ＨＯ2· ＨＯ· + Ｈ2 → Ｈ2Ｏ + Ｈ·
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1.空化气体
空化气体的比热比r越大，气体的导热率越大，则发生 瞬态空化产生的Tmax和Pmax也越大，越有利于超声空化。
气体
空 N2 气
O2
H2
Ar
NH3 CO2 SO2
γ（泡内 气体热 1.4 1.4 1.4 1.41 1.67 1.31 1.30 1.29 容比） 热导率 102Wm-1k-1 2.23 2.28 2.33 15.9 1.58 2.00 1.37 0.77
40
物系性质的影响
1.空化气体
由Nolfingk 和Neppiras ―热点”理论可得： 空化泡发生崩溃时
瞬间的最高压力(Pmax)
Pmax
瞬间的最高温度(Tmax)
Pm r 1 Pg Pg
r r 1
Tmax Tmin
Pm r 1 Pg
•
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瞬态空化
当激励声压较大时,气泡运动就几乎完 全两样了。 +
P+US
P
US
P+US
P+US
瞬态空化示意图
19
瞬态空化
图2 气泡的形成、成长与崩溃
20
瞬态空化
Nolfingk和Neppiras ―热点”理论可得：
(1)空化泡内最大压力
Pmax
Pｇ
Pｍ r
Pｍａｘ——空化泡内最大压力；
Pm r 1 Pg Pg
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3.超临界氧化
当温度和压力分别超过水分子的临界温度374℃和临界压 力22MPa时，水分子处于超临界状态，称为超临界水。
水的理化性质如粘度、电导率、离子活度积、溶解性、密 度和热容在超临界区发生突变，因此具有低的价电常数、 高的扩散性和快的传输能力，具有良好的溶剂化特性。 此时，超临界水能与非极性物质，如烃类互溶，也能与空 气、二氧化碳和氮气等气体完全互溶。超临界水的这些特 殊性质使它成为一种理想的反应介质，有利于大多数化学 反应速率的提高。
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稳态空化
当在比较小的声压激发下，产生低于一个大气 压的声压，这些声压通常产生的空化为稳态空 化。 • 对于稳态空化，气泡以其平衡半径剧烈的非线 性振荡。 • 对于稳态空化，其气泡一般不发生激烈地崩溃 过程，当其非线性振荡较为强烈时，也会伴随 而来一些效应，如在气泡界面上，由于高速度 梯度引起的微射流，从而造成一定的粘滞应力 来影响附近存在的细胞或大分子。
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三大机理降解有机物图示
自由基氧化
· OH
· OH
H2O2 H2O2 · OH 自由基氧化 H2O2 挥发份热解燃烧 空化气泡 超临界膜 · OH
· OH
H2O2
液相介质 H2O2 超临界氧化
31
其他机理
1.机械剪切作用
空化气泡本身在振荡过程中，将伴随着一系列二阶 现象发生，如辐射扭力。辐射扭力在均匀液体中作 用于液体本身，从而导致液体本身的环流，即称之 为声流。 这个声流可以作用于量级较大的范围，也可限于μｍ 量级较小的范围内，后者常被称为微声流，它可以 使振动气泡表面处于很高的速度梯度和粘滞应力， 会使大分子主链上碳键产生断裂，从而起到降解高 分子的作用。
15
超声技术机理
超声技术的三大作用机理
1.空化理论 2.自由基理论
3.超临界理论
1.机械剪切作用 2.絮凝作用
16
其他作用机理
1.空化/热点理论
当频率在16kHz以上的超声波辐照液体时， 会使液相分子间的吸引力在疏松的负压周期 内被打破，形成空化泡，这一过程称为超声 空化。 • 生成的空化泡在随后声波正压相作用下，体 积在极短的时间内被压缩。在这时，空化泡 将产生两种不同的结果：稳态空化与瞬态空 化。
P=Pus-P0
大量不同粒径的空化核
12
空化现象的产生
在液体内部局部压力降低时，液体内部或液固 交界面上蒸气或气体，进入空穴(空泡)，从而 形成不同大小的气泡的过程，称为空化(现象) 的产生。
13
空化现象图示
空化气泡
14
2. 空化阈
使液体产生空穴的最低声强或声压幅称为空化阀。
P=Pus-P0 当P=0时，即Pus=P0
33
超声降解的影响因素
超声降解技术的影响因素
超声波的使用参数
超声频率、声能强度、声能密度和声压振幅。超 声波的频率、声强等通过影响声空化效率而影响 污染物的降解。
物系性质的影响
物系性质主要包括空化气体、溶液pH、粘滞系数、 表面张力系数、蒸汽压、溶液温度和超声化学反 应器类型等。
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超声波的使用参数
8
清洗槽式超声反应器
压电换能器臵于清洗槽底部, 槽内注入水等耦合液, 反应 容器臵于耦合液中。 优点：价廉易得, 操作简单 缺点: 反应容器与耦合液之 间声波反射极为严重，声强 较小,耦合液吸收声能缓慢 升温
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变幅杆式超声波反应器
由于变幅杆聚能作用, 声能密度 大大提高; 能根据声能密度的大 小精确设计反应器; 探头的发射端面一般为可拆卸式, 可以根据所需声强随时选用端面 大小合适的探头, 且当探头被空 化严重腐蚀后, 只需更换端部, 而不必更换价格昂贵的整个探头
Ｏ2 → 2Ｏ· Ｈ· + Ｏ2 → ＨＯ· + Ｏ· Ｏ· + Ｈ2 → ＨＯ· + Ｈ· Ｏ· + ＨＯ2· → ＨＯ· + Ｏ2 Ｏ· + Ｈ2Ｏ2 → ＨＯ· + ＨＯ2·
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有机物存在的解离
Ｒ + ＨＯ· → Ｐ1(产物) Ｒ + Ｈ· → Ｐ2 Ｒ + ＨＯ2· → Ｐ3 Ｒ + Ｏ· → Ｐ4 Ｒ → Ｐ5
微波超声（频率> 50MHZ）
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超声波的概念、特点及运用
超声与传声介质的相互作用适中，易于携带有关传声 介质状态的信息，因此可以作为探测与负载信息的媒 介（如B超等用作诊断）
超声波同时又是一种能量形式，当其强度超过一定值 时，它就可以与传播介质发生相互作用，影响、改变 甚至破坏介质的状态、性质及结构（用作治疗）
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瞬态空化
•
上式估计计算得到的高温和高压分别可达5500℃和 50662～101325kPa。 这样，处于正常温度与压力的液体环境中就产生了异 常的高温高压，即形成所谓的“热点”，这就是所说 的“热点理论”。 在气泡被压缩到极小之后，又有一个反弹，气泡极度 地变形，发生破裂，形成许多新的小气泡，并产生速 度约为110 m／ s 的具有强烈冲击力的微射流， 然后 该热点迅速冷却， 冷却速率可达109 K ／ s
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目前超声波广泛运用于
（一）工程学方面的应用：水下定位与通 讯、地下资源勘查等。 （二）生物学方面的应用：剪切大分子、 生物工程及处理种子等。 （三）诊断学方面的应用：A型、B型、M 型、D型、双功及彩超等。 （四）治疗学方面的应用：理疗、治癌、 外科、体外碎石、牙科等。
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超声降解技术的发展历史
35
频率增大
辐射时间（分） 聚苯乙烯降解与超声频率的关系
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2.声能强度
声能强度是指单位声波发射端面积在单位时间 内辐射至反应系统中的总声能。声能强度又称 超声功率强度,简称声功率 一般地，当超声波的频率一定时，超声波的强 度增加，超声化学效应也增强。但是，降解速 率随声强的增大存在一个极大值，当超过极大 值，降解速率随声强的增大而减小。
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氮气存在的解离
Ｎ2 → 2Ｎ· ＨＯ· + Ｎ· → ＮＯ+Ｈ· ＨＯ· + ＮＯ → ＨＮＯ2 ＨＯ· + ＮＯ → ＮＯ2 + Ｈ· 2ＨＯ2 + Ｈ2Ｏ2 → ＨＮＯ2 + ＨＮＯ3 Ｈ· + Ｎ· → ＮＨ ＮＨ + ＮＨ → Ｎ2 + Ｈ2 Ｏ2 + Ｎ· → ＮＯ + Ｏ·
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氧气存在的解离
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2.声能强度
• •
其原因为： 1.虽然声能强度越大，产生的空化核的数量越多，但是 只有崩溃空化核的数量才是有效的。当声能强度值达到 一定程度时，许多空化气泡不会崩溃，只是在做共振或 者上升到液面自行破灭，造成了能量的浪费。 2. 声强太高时，空化泡会在负压相长得过大而形成声屏 蔽，在随后的正压相不能瞬间完全崩溃，使系统可利用 的声场能量降低，降解速度反应而下降。 3.此外，声强过高时，会在振动表面处产生气泡屏，从 而导致声波衰减。
6
超声反应器简介
清洗槽式 机电 （电磁）式 水处理超声 反应器 机械式 变幅杆式 平行板式 液哨式
7
液哨式超声反应器
与其它反应器的区别在于: 它是在介质内由射流 冲击簧片产生超声波, 电磁式则是从外部把换能 器产生的超声波引入介质内, 反应器内声强可以 通过改变射流形状来调节 主要用于含油废水的乳化和均化
1895年, Thormycroft和Barnaby观察到潜水艇螺旋桨凹 陷被侵蚀时发表了第一个关于空化的报告。
1927年,Rechards和Loomis首次报道超声在化学和生物 方面加快反应速率的效应。
1950年,Noltingk和Neppiras对模拟空化气泡第一次用 计算机进行了计算。 1982年,Milino等人用自旋捕获和电子自旋共振谱(ESR) 验证了在水超声裂解中形成氢自由基和羟基自由基。
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来自百度文库
稳态空化和瞬态空化
稳态空化
只是发生一系列非线性 的振动，无崩溃现象
瞬态空化
产生崩溃现象，发出大量的热 量，产生局部高温高压极端环境
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2.自由基氧化
空化泡绝热崩溃时产生的高温高压(5500℃和 50662～101325kPa) 足以使H2O分子(水分子 中O-H键能为500kJ/mol)分解为〃H和〃 OH 自由基，两者又可结合生成H2O2 。
1.超声频率
事实表明，随着超声频率增高，空化过程会变得 难以发生。 可以这样理解：频率增高，则声波膨胀相时间变 短，空化核来不及增长到可产生效应的空化泡；
或即使空化泡形成、声波的压缩相时间也是很短 的，这些空化气泡溃陷所需要的时间比压缩半循 环所需要的时间将要长得多，空化泡可能来不及 发生崩溃。因此，频率增高将使空化效应变弱。