功率超声在废水处理中的应用

　　功率超声在废水处理中的应用熊宜栋武汉大学物理学院程物理教研室武汉年月收到摘要采用不同强度和频率的超声波，对几种生物难降解的有毒污染物苯胺，硝基苯废水进行超声处理，实验表明，降解效果主要取决于超声波在反应液中的声强及处理时间，同时，若辅以通氧气或加入催化剂，处理效果更好，这就为设计相应的超声废水处理设备提供了实验基础。

　　关键词超声空化，降解，硝基苯，苯胺，叩亡。

　　了毛动、认妞、v白五凡一弓言现今，我国的水资源不仅面临短缺，水质退化的问题，而且水环境污染日趋严峻，特别是那些生物难降解的有机污染物的处理，由于其毒性大，生化法不能直接处理，如何寻求一种高效无二次污染的物理办法，是境科技工作者重点所在。

　　而超声废水处理技术是近年来人们感兴趣的重要手段之一，本文通过选择制药染料塑料等行业中经常出现的我国优先控制污染物如苯胺硝基苯作为研究对象，进行超声实验处理，并辅以其它方法，结果表明，只要设计合理，实际废水（如硝基苯废水）可经过超声一次性处理达到国家环境部门要求的出水标准。

　　超声废水处理原理超声波废水处理的原理主要在于超声空化作用产生的局部高温高压。

　　这一方面可以对水中污染物直接产生热解作用，另一方面在这高温高压环境下产生氧化电位很高的轻基自由应用声学基，它可对许多有机物进行氧化反应，引发反应链。

　　达到降解和（化学耗氧量去除作用。

　　此外还有空化泡崩溃产生的冲击波也可将化学健或苯环打开，达到降解目的。

　　显然，若在此时通以氧气（增加空化核）或加入催化剂（如其超声降解效果更佳，且去除率更高。

　　实验方案。3实验装里为了方便地与其它方法联用，我们设计了一套既可同时加上高低频超声，紫外，氧气及催化剂，又可作静态动态实验的反应装置如图口巨圣卜日苯无水乙醇配制而成。

　　实际硝基苯废水取自武汉制药厂（在硝基苯检测方法检测硝基苯相色谱法二盐酸一蔡乙二胺分光光度法。

　　检测苯胺，一（l蔡基）乙二胺偶氮分光光度法。

　　检测采用一实验仪器自己改装的超声波发生器（频率电功率一自制的超声波换能器包括变幅杆插入式和辐射状透射式。

　　一型色谱仪，带一数据处理机，电子捕获检测器，一紫外可见光分光光度计。

　　实验结果首先，我们对模拟硝基苯废水进行超声处用时间艺色谱图，图为超声处理前后的气相其中（a）为处理前的色谱图。

　　**个峰理取超声波电功率尸作图流动反应示意图超声波发生器变幅杆换能器价石英玻璃管紫外灯管内置时需再套一石英管等试剂入口微孔滤布玻璃法兰玻璃直通出水口处理后盛水容器通气阀门氧气瓶或氧气袋处置前盛水容器高频超声波换能器。3实验水样模拟废水为实验室配制分析纯苯胺稀硫酸配制而成。

　　分析纯硝基图超声处理前后的气相色谱图卷期面积为淬取液苯，第二个峰面积为硝基苯，第三个峰面积为乙醇。

　　为处理后色谱图，显而易见，出现了好几个新的峰面积，它们对应于超声处理后形成的新物质拟进一步作色一质联用确定，而且硝基苯含量由处理前的2.

　　降为降低，降解率其次，我们对模拟苯胺废水进行超声处理，其结果如图卯W 瓣世蹊图苯胺降解率与超声功率随时间变化了了率挡进行比较。

　　同时随着强度的增加，探头附近空化泡聚集，使声能不易传输另一方面，探头也易腐蚀，且空化噪声增加。

　　为了有效利用超声能量，我们在反应溶液中充以气体如氧气）或加入催化剂（如试剂）可以使处理效果大为改观。

　　图为实际硝基苯废水超声及其联合处理，去除率。

　　特别值得一提的是通气气泡大小与处理效果有较大关系。

　　一方面，气泡越小，其比表面越大，增加了氧气的利用率，另一方面，当空气时，空化效应增加，因而实验我们采用了微孔滤布（目如图）氧气出口。

　　另外从图中可以看出超声试剂处理十几分钟，硝基苯的基本可达出水标准硝基苯这与方献相比较，一方面，不仅作用时间要短，试剂用量要少得多，而且由于超声使有机污染物更彻底无机化，使得出水水质更佳，也克服了文献的超临界条件，的反应条件苛刻带来的种种不便。

　　泞一、弓、曰助已乙宁尸人杯一，0工艺褂蹼世比图降解率与频率的变化注其余图从以上结果可以看出，超声波对废水处理的效果主要取决于超声电功率，因而取决于反应溶液中的超声波强度，而与频率的关系不明朗。

　　一则因为即使输入电功率保持一致如不同频率，不同结构换能器的电声转换效率是不一样的。

　　另外，实验中的输入电功率只有当调到时，换能器只工作几分钟就失效了，所以只好使用低功一超声一超声降解率与频率的变化通氧一超声试剂应用声学结从以上讨论可以看出，超声波对苯胺，硝基苯类等有毒性难以生物降解的有机污染物有作用，而且主要取决于超声波声强。

　　如适当下转第页叨时间静态不确定度一壁厚闷卜一，二洲卜卜一卜~刁尸，一圣~奋尸奋卜卜厂叭训凡卜川曰州卜令目图一外径测量次数已日介了一卜活一厚度一*小厚度，一平均厚度，*大厚度图动态不确定度结论图一外径时间/准动态不确定度一壁厚叫卜叫。

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　　一超声测量系统采用超声数字化脉冲相位法，通过对标准管的标定对比，而给出测量管材的直径壁厚。

　　文章主要分析了在测量过程中可能引起测量偶然误差的的各种因素及解决方法，通过实验验证了该设备测量的高度稳定性和可重复性。

　　需要指出的是，该设备的测量精度依赖于标准管材的给定值。

　　超声测量系统的研制成功填补了国内高分辨力高可靠性自动化数字超声测量设备的空白，适用于核工业航空航天电子和其它领域内精密管棒材的尺寸测量。

　　测量次数直径一*小直径，一*大直径一平均直径，致谢本项目的完成及系统测试得到上海有色金属研究所国营厂及核工业五院的大力协助，在此一并表示感谢。

　　沪。、浏产口产、沪子、日尹、日产、日广、沪产、洲沪、曰尸叼尹、、碑产、创产、曰产、曰产口尸、别户创尹、口子、日产、曰产、目产、日尸、产产叼八训产、曰沪、目户产叼广、砂产、护尸、创产、J 1.勺广、奋产习产叼尹、日砂，口尹、副广叼尹、曰乃口产叼尸、侧了、、产尸、刹尹、日尹、曰广、。尹产、甲产训砂、侧产心厂、创产、上接第页地通气或加少量催化剂可以做到事半功倍的效果，因而在进行超声水处理设备的研制时，可针对不同水质，选用适当的方法进行优化设计。

　　可以做到一次性处理达标。

　　参考文献职主一陈传好，谢波，任源等。

　　环境科学，一冯晓西，乌锡康。

　　精细化工废水治理技术。

　　北京化业出版社，漆新华，庄源益，袁有才等。

　　环境科学，一卷期

(完)