吸附法在废水处理中的应用(浅谈超声波在有机废水处理中的应用)

论文：介绍了超声波降解水中有机污染物的机理。超声的系统因素包括频率和声强；化学因素，包括溶解气体、酸碱度、反应温度等，介绍了影响降解效率的因素。

超声波是一种高频机械波，具有波长短、能量集中的特点。它的应用主要基于高能和直线传播两个特点。20世纪90年代初，国外一些学者开始研究超声波降解水中有机污染物。超声波技术具有简单、高效、无污染或少污染的特点，是近年来发展起来的一种新型水处理技术。它集高级氧化、热解、超临界氧化等技术于一体，降解速度快。它可以将水中的有害有机物转化为CO2、H2O、无机离子或比原有机物毒性小的易降解有机物，在处理难生物降解的有机污染物方面具有显著优势。

1.基本理论和机制

在空化效应的作用下，有机物的降解过程可以通过热解或自由基反应进行。

1.1 空化理论

在超声波在介质中传播的过程中，存在一个正负压力交替的周期。在正压阶段，超声对介质的分子挤压增加了液体介质的原始密度；然而，在负压阶段，介质的密度降低。当对液体介质施加足够大振幅的超声波时，负压区中介质分子之间的平均距离将超过临界分子距离以保持液体介质不变，并且液体介质将破裂并形成微泡，微泡将进一步生长成空化气泡。在随后的压缩过程中，这些空化气泡被压缩，它们的体积减小，有些甚至完全消失。当共振相位被消除时，空化气泡不再稳定。此时，空化泡沫中的压力不再能支撑其自身的规模，也就是说，它开始崩溃或消失。这个过程被称为空化，或空化。

空化引起的反应条件的变化导致化学反应的热力学变化，从而提高了化学反应的速度和产率。

1.2自由基理论

在超声波产生的局部高温高压环境下，空化，水分解生成氢和羟基自由基；

H2OHO H

H2

HO HOH2O 2

总部H2O

此外，溶解在溶液中的空气(N2和O2)也能发生自由基裂解反应，生成氮和氧自由基：

N22N

不知道不知道

无HO硝酸

影响超声波降解的主要因素

影响超声波降解的主要因素包括溶解气体、酸碱度、反应温度、超声波功率强度和超声波频率。1溶解气体

溶解气体的存在可以提供空化核，稳定空化，较低的空化阈值，影响对：超声降解速率和降解程度的主要原因有两个(1)溶解气体的性质和空化强度对对空化气泡有重要影响；(2)溶解气体如N2O2产生的自由基也参与降解反应过程，从而影响反应机理和降解反应的热力学和动力学行为。2pH值

对在有机酸碱性物质上的超声降解对溶液的酸碱度有很大影响。当溶液的酸碱度较小时，有机物质主要以分子形式存在于水溶液中，容易接近空化气泡的气液界面，蒸发到进入的空化气泡中，直接在空化气泡中热解，同时在空化气泡的气液界面和本体溶液中与空化产生的自由基反应，降解效率高。当溶液的酸碱度较高时，有机物质电离并以离子的形式存在于溶液中，在进入空化气泡中不能蒸发，而只能在空化气泡的气液界面和本体溶液中与自由基反应。降解效率较低的超声波降解发生在空化核或空化泡的气液界面，离子不易接近气液界面，因此很难进入进入的空化泡，因此溶液的酸碱度调节应尽可能有利于中性分子形式的有机物的存在，并易于在进入泡核内挥发。3温度

温度对超声空化的强度和动态过程有非常重要的影响，导致超声降解速率和程度的变化。在不同温度下，实验表明温度的升高有利于加速反应，但超声诱导降解主要是由空化效应引起的。当温度过高时，水将在声负压的半周期内沸腾，这将降低空化，产生的高压，空化气泡将立即充满水蒸气，这将降低空化，产生的高温，从而降低降解效率。一般来说，指数的声化学效率随着温度的升高而降低。因此，低温(低于20)更有利于超声波降解实验，一般在室温下进行。大多数研究还表明，低溶液温度有利于对超声降解。4超声波频率

研究表明，频率越高，降解效果越好。超声波频率与有机污染物的降解机理有关，自由基主导的降解反应有一个最佳频率；当超声强度高于空化阈值时，声分解效率随着频率的增加而增加。

2.5超声波功率强度

超声波功率强度是指在单位时间、单位面积的声发射端辐射到反应系统中的总声能，通常用单位辐射面积的功率来测量。一般来说，超声功率强度越大，越有利于降解反应，但过大时会屏蔽空化气泡，可用的超声功率强度会降低能量和降解速度。

结语

超声波处理是一个极其复杂的过程。不同理化性质的有机污染物由于降解机理不同，降解效果也不同。利用超声波空化技术，对对特定的有机污染物进行处理，只有通过优化反应操作条件，才能获得最佳的超声波降解效果。今后，超声波空化技术的研究方向是对对，实际多组分耐火系统的降解机理、物料平衡、反应动力学、反应器设计和放大进行深入研究，使其最终成为一种合适、高效、低成本的水处理技术。