应用超声空化效应

超声波是由一系列疏密相间的纵波构成的，当一定强度超声波作用于液体 时。将产生一系列物理和化学效应，即超声空化效应，空化效应主要表现是 在溶液中产生大量空化气泡，空化气泡把声场能量高度集中于体内，最终气 泡会在声场的作用下崩裂，能量迅速释放，在气泡极短的崩溃时间和空化泡 的极小空间内，会产生5 000 K以上高温和大约5．05×108Pa高压，这些就构 成了超声空化效应一多泡声致发光的反应条件，反应条件具体表现在三个不 同的反应区域：(1)空化泡崩溃时内部气相区(2)空化泡界面层区域(3)常温常压 的溶液本体区 空化泡崩溃时产生的瞬时高温、高压的极端物化条件使进入空气泡的水蒸气 在此条件下直接裂解为· H和· OH，· OH又可以结合生成H2O2，高浓度氧化性 物质如· OH和H2O2 对有机物进行氧化降解，溶液中非极性、易挥发、疏水性 物质优先积累于气泡中，因此其主要氧化反应途径为在泡内的自由基氧化 ， 在氧化降解过程中会产生化学发光现象。空化泡气相和常温常压的本体溶液 之间的过渡区域存在气泡内扩散过来的高浓度自由基，因此极性、亲水性、 难挥发性有机物则会在此区域与自由基进行氧化，溶液本体区域同样存在则 一定数量自由基，也会发生自由基氧化降解反应. 总的来说，超声空化效应所产生的超声化学反应体系是很复杂的，但是我们 通过研究空化效应过程中的化学发光现象，避开了对其具体反应原理进行探 究，一致认为多泡声致发光的主要原因是产生· OH和H2O2。
可以看出超声 装置测量的数 据中80％示值 误差在10％内， 同时也可看出， 低浓度样品的 示值误差相对 高浓度样品偏 大，这基本符 合现象分析仪 器测量特性

1)超声空化效应对海水样品测量过程中具有现场、实时 的特性，不需过滤等前处理程序，同时多泡声致发光测 量海水中有机污染物还具有不产生二次污染、不产生抑 制产物、操作简便等优点。 (2)超声空化效应作用时间短，释放能量高。在高温条件 下，有利于有机物的裂解和自由基的形成，有利于二次 反应的进行，提高了光化学反应的速率。 (3)超声空化效应作用力度大，对于目前主要水体中的持 久性有机污染物，以及表面活性剂、多氯联苯(PCBs) 和 残留的六六六、DDT农药等有很好的氧化降解作用，通 过检测发光信号，很容易测定水体的TOC值。
高温催化燃烧氧化一非色散红外探测 (NDIR)，即高温氧化法 湿法氧化(过硫酸盐)一非色散红外探测 (NDIR)，பைடு நூலகம்湿法氧化


分析过程繁杂
持续时间长、能耗大


尤其是产生二次污染等缺点
不能现场实时测量

超声波的空化效应是 指存在于液体中的微 小泡核在超声波作用 下，经历超声的稀疏 相和压缩相，体积生 长、收缩、再生长、 再收缩 多次周期性震 荡，最终高速度崩裂 的动力学过程
1．超声波发生器电源 2．超声发生器 3．超声发生器一换能器 4．密封垫圈 5．冷却夹套 6．换能器尖嘴 7．光学玻璃 8．光电倍增管 9．光电倍增管电源 10．光电倍增管信号处理系 统 l1．待测水样槽 12．水样流量泵 13．进样管路 14．废液排放槽 15．出水管路
利用该装置测 量不同水体的 光信号值与水 样的TOC值， 以观察它们之 间的相关性如 何，找出电信 号与TOC值的 关系