超声波在废水处理中的应用研究

　　综述专论超声波在废水处理中的应用研究刘刚，梅教宗，刘发强，拜永孝，曹兰花中国石油天然气集团公司兰州石化公司化工研宄院环保所，甘肃兰州73，6，和应用情况，显了超声波在废水处理中的良好应用前景。指出了目前研究工作的不足。建议积极探索超声波与其它废水处理方法的结合。

　　超声波是指频率比人耳所能听到的频率范围更高612的弹性波。小振幅高频率超声波波氐较短。常迪过测记其传播速度和吸收系数，以了解介质的微观和宏观性质。大振幅低频率超声波能量集中，可使介质产生剧烈振4常用于超，洗。钻孔化7处理。乳化等方面，近年来。内外开始研允将超士波应叫于水污染控制，尤其是废水中难降解有机污染物的治理，目前己取得了令人满意的结果。超声波对有机物的降解作用早在本世纪20年代就己被证实。

　　80年代以来，随着声化学，1扣7的诞生和发展，超声波对有机物的降解逐渐得以重视并得到广泛研与紫外光热报力等处理方法相比，超声波对有机物的处理更直接，对设备的要求更低。

　　当超声频率，大时，穴的产率降低。与10扭2相比，4001出2的超声波必须具有10倍的能量，才能使水产生同样的声空化效果。因此，声化学反应般选择250心的频率，般而言，超声强度越大，宁化作越强。

　　水中溶解的气体。分散的小气泡，成由于热扰动产生的气泡以及固体微粒等都有可能促进空化收稿日期设乃10，修回目期2000816作筒介。1.7.男，族。甘泰，谷人。兰州比作沁解越明显，因此，在声化学中单原子气体取心1.比，原子气体1七。2空0用得多声化学效应还与气体的导热性有关导热作用越强，声空化产生的温度压力极值越低。液体中溶解的气体量越多，空化作用就越容易发生，但气泡破裂，产屯的温度压力极值却相对较低溶剂的蒸气压越高，空化作用越弱。施加外部压力越大，声空化越不容易发生，但气泡破裂的产生的温度压力极值却相对较高。液体温度越高，空化作用产生的温度和压力极值越低。液体2声化学反应机理声空化产生的高温高压条件足以打开结合力强的化学键约377481.并促进水相燃烧300旧10反=气泡崩火瞬间虽然时间不超过如，但足以使出0水分子中键能为500，1分解为1和0自由基。如果水中溶解有其它气体和有机物，还会同时发生以反应水离解在氮气存在时在氧气存在，在，机物存在，打机物+产物打机物+产物，机物+，产物机物工。产物有机物产物自由基含有未配对电子，化学性质活泼，可在空化气泡周围界面重新组合，或与气泡中挥发性溶质反应，或在气泡界面区，甚至在溶液中与可溶性溶质反应，形成*终产物，从而使常规条件下难处理的污染物得到降解。

　　总之，化学反应的本质是，良热解1！燃烧和自由基反应特别是对高浓度溶液。挥发性物质将在气泡中和气液界面处经历热解反应。

　　对于高浓度物质，热解反应占主要地位，对于低浓度物质，自由基反应占的地位相对较多。在溶液其它地方液相，所发生反应为自由基反应，本质上与常规自由基反应没有区别。

　　3声化学在废水处理中的应用研究进展3.1单独采用超声波18，5河80等对人1饱和的水溶液施力口超声波，从产生的气穴泡中发现了和0出九4等对含和甲酸钠溶液施加3001出2超声波，对产物进行了分析。溶液中溶解有六12和人2混合物，实验明，1溶液超声后产物为12和202，没有02时还生成2.人1与，2的摩尔比为73时，产物比纯入纯，2时高得多。甲酸盐溶液在存在，2时产物为出，02202和草酸盐，无02时产物为202和，2.含有02和入1时，甲酸盐溶液的产物增多。

　　理进行了研究。对硫磷是目前世界上广泛使用的杀虫剂，在自然水体中很难降解。实验温度为30使用20扭275贾，1的超声波。实验明，饱和付硫磷溶液饱和，宁经超声波作用2后，所有对硫磷全部降解，超声3时，讯由刘刚。等。超声波在废水处理中的应用研宄3.7.他们还从能量的角度对该声化学反应进行了研究，发现输入的能量只有小部分参与声化学反应。

　　他们还采用反应器对对硝基苯酚进行了研究。该反应器由2个金属超声片组成，1板的超声频率为1614个为214，液体从2个板中间流过时，所接受的超声波强度大大，强。实验明对硝基苯酚在人，反应器中降解速度比在辐射式和探头式反应器中快。l3Omi，d1n02OrmS氩气饱和，有效面积1261.812，2块板的大小为81.25父7.76，30这就明能量输入相同时，辐射面越大，反应进度越快，能量利用率越入加如等对质量分数为2.5父1055.01004的121的水进行超声2，出2处。研究降解率与温度浓度1士1超声时间之间的关系=在300 40039，0出1降解率与温度阳无关。稀的，1尤12在水中很降解率为30，超声时降解率为50.。⑴等研允了超声波对山的降解作用。所用超声波频率为201出2，探头附近超声波强度为27认，12，超4，力除率超过80.温度在2060范围内变化时，去除率不受出响。超声波强度越人，降解越快。高ll，l超ll，果好。超A，添加H202讨Cl4的降解速率影响很小。他们还研究了，在水中的降解机理，模型与实验结果相当吻合。

　　500超声波作用飞力津和篇米酚水溶液的降解，实验叫，同样心能时。20 1的处理效率不如5001；出。与201出2相比，500讯2时莠去津降解速度提高了7.8倍，氯苯酚降解速度提高4.8倍。莠去津降解时先通过脱烷基过程而生成中体氯苯酚降解时快速腧化物，溶液中甲撑化合物氯化碳1氯乙烷氯乙烯质量浓度范围0.010.1的降解作。使用13公司385型超声发生仪，频率为2012，*大功率为475贾使用功物的降解为级反应，速度常数为3.93父3 2.70这4种物质降解时溶液的阳不断降，明1成现等1的研宄也明，氯乙，氯乙烯1氯乙烯氯仿和氯化碳的水溶液在超声波作乙烯0.13的氯甲烷经超声2，1后降解率超过75.初始降解率快于自由基的形成速度，10口哗等研冗了稀水溶液氯氟烃的声化学降解。氯氟烃初始质量浓度为5，咕接收201出2超声；皮，1公司贾385型超声发生仪，能量为4.6贾批处即。，或0.6471循环反应时=降解过程非常迅速，只有不到5的氯氟烃挥发。50，降解率比⑴，稍高当阳下降时反应速率厂降。超声，溶液阳下降。明至少有1部分1和变为酸，降解为级反应。

　　4氯酚苯等芳香族物质的超声波空化降解。他们在氯苯酚溶液中充加氩气氧气或空气至饱和状态，所用超心频率53，1出，平均声弓！。06你超声时叫兄，降解为，32和20.01通血等人13也进行了超声波空化效应分解水中酚氯苯酚及其中间产物的研宄。

　　河搡啦等人在用电解氧化法处理含酚废水时发现，当没有超声波时，只有50的酚被分解。

　　当仲2514出，12的超声波处珊时，酚的去除率达到80.

　　咖68，18等人采用超声空化技术研究了有机卤化物的脱菡所研究的卤代物包括氯苯氯酚多氯联苯卤代农药杀虫剂除草剂等。他们采；法检测反应过程中产生的系列中间产物，并提出了超声脱卤的反应机理。

　　人们已经对聚乙醇支链淀粉酶邱轻乙基纤维素和聚氧化乙烯进行了超声波降解研宄，但实验条件各不相同，因而结果可比性较差，付降解机，研允也比较少，31等率为。，揠明，超波甲化合，塍挪娜淀这阻⑶，化乙烯和聚乙烯吡咯烷酮的超声降解进厂研宄，超声频率为500姐2，其降解速度常数分别为在超声波作以以分布进厅降解，口。1也，1等研究了超声波在愚料循环利用中对废聚合物的降解作用，所得产物可以1宽接逃行催化加氢，到可回收单体。

　　降解。声波能量越大，降解率越大。超声作用较长时间后，平均分子量趋于常数，分子量分布趋于狭窄。

　　在超声波作用下被氧化的现象，实验，为7 12，超声波频率2014出，强度75识，温度25水溶液饱和有空气。实验明时，与！10氧化速灿1快。8.5时，1气泡中或气液界面上的热解成为1耍降解途他气或氧气时，频5141出2比常用的低频20山代化速度快胃他付这种现象进行了解释认为增加频率时，方面崩溃气泡释放的能量减少，但崩灭时间却更短，5141出2时为3父1078，20 1出2时为1058.高频时自由基还未来得及反应就被送出气泡，开始与液体中有机物质发生反应使低频时自由基大部分气泡内变成氧气。从而降低了自由基的利用率。

　　3.2超声波与其它技术联用，17研认为，超声作用下，3在水中的溶解速度大大加快，当声波输入功率为54贾时，3溶解于水的传质速度常数提高了57.

　　出心1.18等还发现，超声作用下，3分解速度很快，在气泡中被裂解为强氧化性自由基。血19使用超声波和，3联用技术对生物污水厂出水进行处理，的在厂杀死微生物，对机物进汀闱化；结果明。使叫超声波时，3剂量可减少50，若丹明8的脱色速率常数提高55.他还对03和超声波的共同作用机理进行了研充证实者存在协同作用。

　　超声强化⑴氧化技术对含或非氯化碳烃化合物脂肪族化合物苯酚农药杀虫剂氯化等人研究发现。超声波强化0，氧化技术可降低反渗透股的结垢。原闪是水中胶体和悬浮物被超波粉碎并与水中腐殖酸结合，在反渗透膜面形成多孔预滤膨从而降低结垢。

　　3以21等人研究认为，超声。紫外线03联用技术对去除挥发性总，机碳和烷的母体具有良好效果而孤⑶等人曾探索把超声波和紫夕光，超声波和热处理方法以及超声波与氯化作用结合起来对受污染水体进行处理由以上情况可知，虽然有关超声波在废水处理方面的研究比较多，但对超声波促进化学反应许多。1业领域，似讨其应用干水和废水处理的研宄依然不足。

　　3.4超声波设备由以上可，大多数报导采用的是磁电式或压电式超声波换能器，通过电磁换能产生超声波。

　　实验室内使用较多的是辐射板式超声波仪，探头4结语国内外对超声波的众多研究结果明，超声波在废水处理中有良好的应用前景。

　　超声降解仅机物的机理研究和超声反应器的设计是阻碍超声波在废水处理中应用的瓶3识，应付这两方面进丁更深入的研究=邓只极探索超声波和其他处理方法的结合，优势。弥1不足。

　　刘刚，等。超声波在废水处理中的应用研宄。59.

(完)