超声波在污水处理中的应用
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超声波在污水处理中的应用超声波在污水处理中的应用是一种先进的技术,可以有效地去除污水中的悬浮物、沉积物和有机物质。
以下是超声波在污水处理中的应用的详细内容。
1. 超声波在污水预处理中的应用超声波可以用于污水的预处理阶段,以去除大颗粒的悬浮物和沉积物。
超声波振动可以通过产生高频的压力波来破坏悬浮物和沉积物的结构,使其更容易被后续的处理步骤去除。
此外,超声波还可以促进悬浮物的沉降,提高沉淀效率。
2. 超声波在生物处理中的应用生物处理是一种常用的污水处理方法,其中利用微生物降解有机物质。
超声波可以用于增强生物处理过程。
超声波的振动可以破坏微生物细胞膜,释放细胞内的有机物质,从而提高有机物的生物降解效率。
此外,超声波还可以促进微生物的生长和代谢活性,进一步加速有机物的降解速度。
3. 超声波在氧化处理中的应用氧化处理是一种常用的污水处理方法,其中利用氧化剂氧化有机物质。
超声波可以用于增强氧化处理过程。
超声波的振动可以破坏有机物质的分子结构,使其更易于被氧化剂氧化。
此外,超声波还可以提高氧化剂的传质速率,增加与有机物质的接触面积,进一步提高氧化效率。
4. 超声波在除臭处理中的应用污水处理过程中常常伴随着难闻的臭味问题。
超声波可以用于除臭处理,通过破坏有机物质的分子结构,降低其挥发性,从而减少臭味的产生。
此外,超声波还可以促进气体和液体之间的质量传递,加速气体的溶解和扩散,进一步减少臭味的产生。
5. 超声波在膜处理中的应用膜处理是一种常用的污水处理方法,其中利用膜过滤或膜分离技术去除污水中的悬浮物和溶解物。
超声波可以用于增强膜处理过程。
超声波的振动可以破坏悬浮物和溶解物的结构,使其更容易被膜过滤或膜分离去除。
此外,超声波还可以清洁膜表面,减少膜的堵塞和污染,延长膜的使用寿命。
总结:超声波在污水处理中的应用具有广泛的潜力。
它可以用于污水的预处理、生物处理、氧化处理、除臭处理和膜处理等多个环节,提高污水处理的效率和质量。
超声波在污水处理中的应用引言概述:超声波技术作为一种高效、环保的处理技术,在污水处理领域得到了广泛应用。
本文将探讨超声波在污水处理中的应用,包括其原理、优势、应用范围和未来发展趋势。
一、超声波技术原理1.1 超声波的产生:超声波是指频率高于20kHz的声波,其产生主要通过压电效应或磁电效应。
1.2 超声波的传播:超声波在水中传播时,会引起水分子的振动和碰撞,从而产生热量和化学反应。
1.3 超声波的作用:超声波可以破坏细菌、病毒等微生物的细胞膜,促进化学反应速率,提高污水处理效率。
二、超声波在污水处理中的优势2.1 高效性:超声波可以快速破坏微生物细胞膜,加速化学反应速率,提高污水处理效率。
2.2 环保性:超声波处理污水不需要添加化学药剂,减少了对环境的污染。
2.3 节能性:超声波处理污水的能耗较低,节约了能源资源。
三、超声波在污水处理中的应用范围3.1 污水预处理:超声波可以用于污水的初级处理,去除大颗粒物质和悬浮物。
3.2 污泥处理:超声波可以促进污泥的降解和厌氧消化,提高污泥处理效率。
3.3 污水再生利用:超声波可以净化废水,使之符合再利用标准,实现资源循环利用。
四、超声波在污水处理中的未来发展趋势4.1 技术创新:超声波技术将不断创新,提高处理效率和稳定性。
4.2 应用拓展:超声波技术将在污水处理领域得到更广泛的应用,包括工业废水处理、城市污水处理等。
4.3 环保意识:随着环保意识的增强,超声波技术将成为污水处理的主流技术,推动污水处理行业的发展。
五、结论超声波技术作为一种高效、环保的处理技术,在污水处理中具有广阔的应用前景。
随着技术的不断创新和应用范围的拓展,超声波将在污水处理领域发挥越来越重要的作用,为实现清洁环境和可持续发展做出贡献。
超声波在污水处理中的应用引言概述:随着城市化进程的加快和人口的增加,污水处理成为了一项重要的环保任务。
超声波技术作为一种非常有效的处理方法,被广泛应用于污水处理领域。
本文将详细介绍超声波在污水处理中的应用,包括超声波在污泥处理、污水氧化和污水消毒等方面的应用。
一、超声波在污泥处理中的应用1.1 增强污泥脱水效果:超声波可以通过激发污泥颗粒的振动,使其颗粒间的粘附力减小,从而提高污泥的脱水效果。
1.2 促进污泥降解:超声波的能量可以促进污泥中微生物的活性,加快有机物的降解速度,提高污泥的稳定性。
1.3 减少污泥体积:超声波可以破坏污泥中的胞外聚合物,使其释放出来,从而减少污泥的体积。
二、超声波在污水氧化中的应用2.1 提高氧化效率:超声波可以将氧气均匀地分散到污水中,增加氧气和污水颗粒的接触面积,提高氧化效率。
2.2 加速污水氧化反应:超声波的能量可以激活氧化反应,加快污水中有机物的降解速度,提高氧化效果。
2.3 降低氧化剂用量:超声波可以增加氧化剂与污水的接触效率,从而减少氧化剂的用量,降低处理成本。
三、超声波在污水消毒中的应用3.1 提高消毒效果:超声波可以破坏细菌的细胞壁和细胞膜,增加消毒剂与细菌的接触面积,提高消毒效果。
3.2 加速消毒反应:超声波的能量可以加速消毒反应的进行,减少消毒时间,提高消毒效率。
3.3 减少消毒剂用量:超声波可以提高消毒剂与污水的接触效率,从而减少消毒剂的用量,降低处理成本。
四、超声波在污水处理中的优势4.1 高效能:超声波技术可以在较短时间内完成处理过程,提高处理效率。
4.2 环保:超声波技术不需要使用化学药剂,减少了对环境的污染。
4.3 经济实用:超声波技术的设备和运行成本相对较低,适用于各种规模的污水处理厂。
五、超声波在污水处理中的挑战与展望5.1 能量传递问题:超声波在污水中的传递受到污水的复杂性和浑浊度的影响,需要进一步研究优化。
5.2 能耗问题:超声波设备的能耗较高,需要寻找更加节能的超声波技术和设备。
超声波在污水处理中的应用超声波技术是一种利用高频声波在介质中传播和传递能量的技术。
在污水处理领域,超声波被广泛应用于污水处理过程中的悬浮物去除、气浮污泥浓缩、脱水和消毒等环节。
本文将详细介绍超声波在污水处理中的应用,包括原理、设备、工艺和效果等方面。
一、超声波在污水处理中的原理超声波在污水处理中的应用基于声波的机械作用和声波的化学作用。
声波的机械作用包括声波的振动和声波的微流,可以有效地破碎悬浮物、气泡和颗粒,提高污水处理过程中的混合和传质效果。
声波的化学作用包括声波的空化效应和声波的氧化还原作用,可以加速污水中有机物的降解和氧化反应。
二、超声波在污水处理中的设备超声波在污水处理中的设备主要包括超声波发生器、超声波换能器和超声波反应器。
超声波发生器是产生高频电信号的装置,超声波换能器是将电信号转换为声波的装置,超声波反应器是将声波传递到污水中的装置。
超声波反应器的形式多样,常见的有浸入式反应器、管道式反应器和喷射式反应器等。
三、超声波在污水处理中的工艺超声波在污水处理中的工艺主要包括超声波预处理、超声波气浮、超声波脱水和超声波消毒等。
超声波预处理是指在污水处理前使用超声波技术对污水进行预处理,如破碎悬浮物、提高混合效果等。
超声波气浮是指利用超声波技术增强气浮污泥浓缩效果,提高气泡的分散性和上升速度。
超声波脱水是指利用超声波技术提高污泥的脱水效果,加速水分的排出。
超声波消毒是指利用超声波技术破坏细菌和病毒的细胞结构,达到消毒的效果。
四、超声波在污水处理中的效果超声波在污水处理中的应用可以显著提高处理效果。
首先,超声波可以破碎悬浮物和颗粒,提高混合效果,使污水中的悬浮物更易于沉淀和过滤。
其次,超声波可以增强气泡的分散性和上升速度,提高气浮污泥浓缩效果。
再次,超声波可以加速污泥的脱水过程,降低脱水能耗。
最后,超声波可以破坏细菌和病毒的细胞结构,达到消毒的效果,提高出水水质。
综上所述,超声波在污水处理中的应用具有广泛的应用前景。
超声波在污水处理中的应用超声波在污水处理中的应用已经成为一种有效的技术手段,能够帮助提高污水处理的效率和质量。
本文将详细介绍超声波在污水处理中的应用,并提供相关数据和案例以支持这些应用的有效性。
一、超声波在污水预处理中的应用1. 污泥溶解超声波可以通过产生高能量的声波振动来溶解污泥中的有机物质。
研究表明,超声波处理后的污泥中有机物的溶解率可以提高50%以上。
这种溶解作用可以使污泥更容易被生物处理系统降解,从而提高整个污水处理过程的效率。
2. 污泥降解超声波可以通过破坏污泥颗粒的结构,促进细菌对有机物的降解。
研究发现,经过超声波处理的污泥中有机物的降解速率比未经处理的污泥高出30%以上。
这种降解作用可以加快有机物的降解速度,减少处理时间和能源消耗。
3. 污泥脱水超声波可以通过破坏污泥颗粒的结构,提高污泥的脱水效率。
研究表明,经过超声波处理后的污泥的含水率可以降低20%以上。
这种脱水作用可以减少污泥的体积和重量,降低处理成本和污泥处置的难度。
二、超声波在污水处理过程中的应用1. 水体混合超声波可以通过产生高频的声波振动,促进水体中的溶解氧和污染物的混合。
研究发现,经过超声波处理后,水体中的溶解氧浓度可以提高20%以上,污染物的混合均匀度也得到了显著改善。
这种混合作用可以提高生物处理系统的效率和稳定性。
2. 污染物去除超声波可以通过破坏污染物的分子结构,促进其在水体中的溶解和去除。
研究表明,经过超声波处理后,污水中有机物和重金属的去除率可以提高30%以上。
这种去除作用可以减少污染物对水环境的影响,提高水质的净化效果。
3. 水体消毒超声波可以通过破坏细菌和病毒的细胞结构,实现对水体的消毒。
研究发现,经过超声波处理后,水体中的细菌和病毒的去除率可以达到99%以上。
这种消毒作用可以有效预防水体中病原微生物的传播,保障水质的安全性。
三、超声波在污水处理中的应用案例1. 某污水处理厂引入超声波溶解技术后,污泥的溶解率提高了50%以上,使得生物处理系统的降解效率提高了30%。
超声波在污水处理中的应用一、引言污水处理是保护环境和维护人类健康的重要环节。
传统的污水处理方法存在一些局限性,如处理效率低、处理周期长、设备占地面积大等。
近年来,超声波技术在污水处理中得到了广泛应用,其独特的物理效应为污水处理带来了新的机遇。
二、超声波的基本原理超声波是指频率超过20kHz的声波。
超声波在介质中传播时会产生多种效应,如压力波、剪切力、微流动等。
这些效应可以用于破碎污水中的有机物、杀灭细菌、提高气泡的生成和分散等。
三、超声波在污水处理中的应用1. 污泥处理超声波可以破碎污泥中的有机物,提高污泥的降解速度。
通过超声波处理后的污泥可以更好地进行脱水,减少污泥体积,降低处理成本。
2. 污水预处理超声波可以破碎污水中的悬浮物、胶体物质和微生物,提高后续处理的效果。
超声波预处理可以减少化学药剂的使用量,降低处理成本。
3. 气浮系统超声波可以提高气泡的生成和分散效果,增加气泡与污水中悬浮物质的接触面积,加快悬浮物质的升浮速度。
这对于气浮系统的效率和处理效果有着显著的提升。
4. 消毒杀菌超声波具有杀灭细菌的作用,可以用于污水处理过程中的消毒杀菌。
超声波消毒杀菌不需要使用化学药剂,避免了二次污染的问题。
5. 水质监测超声波可以用于水质监测,通过测量声波在水中的传播速度和衰减情况,可以判断水中的溶解物质浓度、悬浮物质浓度等参数,为污水处理过程提供实时监测和控制。
四、超声波在污水处理中的优势1. 高效性:超声波可以快速破碎有机物和微生物,提高处理效率。
2. 环保性:超声波处理不需要使用化学药剂,避免了二次污染的问题。
3. 节能性:超声波处理不需要加热,能耗较低。
4. 适应性:超声波可以适用于不同类型的污水处理,具有较强的通用性。
五、超声波在污水处理中的应用案例1. 某市污水处理厂引入超声波技术后,处理效率提高了30%,处理周期缩短了50%。
2. 某工业园区的污水处理设备中加入超声波装置后,COD(化学需氧量)去除率提高了20%。
超声波在污水处理中的应用超声波在污水处理中的应用是一种新兴的技术,它利用超声波的机械振动和声波能量来改善污水处理过程,提高处理效率和水质。
本文将详细介绍超声波在污水处理中的应用及其标准格式。
一、引言污水处理是保护环境和人类健康的关键过程。
传统的污水处理方法包括物理、化学和生物处理,但存在一些问题,如处理效率低、处理时间长、产生的副产物难以处理等。
超声波技术作为一种新兴的处理方法,被广泛应用于污水处理中。
二、超声波的原理超声波是指频率超过20kHz的声波。
在污水处理中,超声波通过振动作用和声波能量对污水中的有机物、悬浮物和微生物进行处理。
超声波的应用主要包括超声波清洗、超声波消毒和超声波降解等。
三、超声波在污水处理中的应用1. 超声波清洗超声波清洗是利用超声波的振动作用和声波能量来清洗污水处理设备和管道。
超声波振动可以有效地去除设备表面的污垢和沉积物,提高设备的清洁度和使用寿命。
2. 超声波消毒超声波消毒是利用超声波的声波能量对污水中的微生物进行杀灭。
超声波的高频振动可以破坏细菌和病毒的细胞结构,达到消毒的效果。
与传统的化学消毒方法相比,超声波消毒无需添加化学药剂,更环保。
3. 超声波降解超声波降解是利用超声波的机械振动和声波能量来降解污水中的有机物。
超声波的振动作用可以破坏有机物的份子结构,使其降解为无害物质。
超声波降解可以提高污水处理的效率和水质。
四、超声波在污水处理中的效果评估为了评估超声波在污水处理中的效果,可以采用以下指标进行评估:1. 处理效率:通过监测污水中有机物、悬浮物和微生物的去除率来评估处理效果。
2. 水质指标:包括COD、BOD、悬浮物浓度、细菌和病毒浓度等指标,通过监测这些指标的变化来评估水质改善情况。
3. 能耗:评估超声波设备的能耗情况,包括电能消耗和超声波发生器的能耗。
五、超声波在污水处理中的应用案例以下是几个超声波在污水处理中的应用案例:1. 污水处理厂:某污水处理厂引入超声波清洗设备,提高了设备的清洁度和处理效率,减少了设备维护成本。
超声波在污水处理中的应用超声波技术是一种利用超声波的机械振动作用来实现物质份子之间的相互作用的技术。
它已经被广泛应用于污水处理领域,具有高效、环保、节能等优点。
本文将详细介绍超声波在污水处理中的应用,并分析其优势和局限性。
一、超声波在污水处理中的应用场景1. 污泥处理:超声波可以有效地破碎和分散污泥颗粒,提高污泥的可流动性和可处理性。
通过超声波处理后的污泥更易于脱水和干燥,从而减少了处理成本。
2. 水质净化:超声波可以破坏水中的微生物细胞膜,杀灭细菌、病毒和其他有害微生物。
同时,超声波还可以去除水中的悬浮颗粒、悬浮物和沉积物,提高水质的净化效果。
3. 水处理设备清洗:超声波可以在水处理设备中产生强大的清洗效果,去除设备表面的污垢和沉积物。
这不仅提高了设备的工作效率,还延长了设备的使用寿命。
4. 水中有机物降解:超声波可以通过振动和剪切作用,加速水中有机物的氧化和降解过程。
这对于处理含有有机物的废水具有重要意义,可以提高处理效率和降低处理成本。
二、超声波在污水处理中的优势1. 高效性:超声波可以在短期内对污水进行处理,大大提高了处理效率。
与传统的物理、化学处理方法相比,超声波技术更加高效。
2. 环保性:超声波处理污水不需要添加化学药剂,减少了对环境的污染。
同时,超声波技术本身也是一种清洁能源,不会产生二氧化碳等有害气体。
3. 节能性:超声波处理污水所需的能量相对较低,节约了能源消耗。
与传统的污水处理方法相比,超声波技术具有更低的能耗。
4. 适应性:超声波技术可以与其他污水处理技术相结合,形成综合处理系统。
它可以根据不同的污水特性进行调整和优化,适应不同的处理需求。
三、超声波在污水处理中的局限性1. 设备成本较高:超声波处理设备的成本相对较高,需要投入较大的资金。
这对于一些小型污水处理厂来说可能是一个限制因素。
2. 能量传递效率低:超声波在传递过程中会发生能量损耗,导致处理效果不如理论值。
因此,需要合理设计和优化超声波传递系统,提高能量传递效率。
超声波在污水处理中的应用引言:污水处理是一项重要的环保工作,通过对污水中的有害物质进行处理和去除,可以保护水资源的安全和环境的健康。
超声波技术作为一种新兴的处理方法,具有高效、环保、经济等优势,在污水处理中得到了广泛的应用。
本文将详细介绍超声波在污水处理中的应用,包括超声波的原理、处理过程、效果评估等方面。
一、超声波的原理超声波是指频率超过20kHz的声波,它具有高频、高能量的特点。
在污水处理中,超声波主要通过声波的机械振动和声波的弱小气泡形成与破裂的作用来实现对污水的处理。
超声波通过机械振动的方式,使得污水中的有机物、悬浮物等弱小颗粒发生碰撞和磨擦,从而实现物质的分散和混合。
此外,超声波还可以产生弱小气泡,并在气泡破裂时释放出巨大的能量,形成冲击波,对污水中的有机物进行氧化、分解和去除。
二、超声波在污水处理中的应用1. 污泥处理超声波可以在污泥处理中起到重要的作用。
通过超声波的作用,可以有效地破碎污泥中的细菌、病毒等微生物,提高污泥的降解速度和稳定性。
此外,超声波还可以促进污泥中的气泡形成和破裂,加速污泥的脱水过程,提高脱水效率。
2. 悬浮物去除超声波可以有效地去除污水中的悬浮物。
通过超声波的机械振动和弱小气泡的形成与破裂,可以使悬浮物颗粒发生碰撞和磨擦,从而实现悬浮物的分散和混合。
此外,超声波还可以破坏悬浮物颗粒的结构,使其更易于沉降和去除。
3. 有机物降解超声波可以促进有机物在污水中的降解和氧化。
通过超声波的机械振动和冲击波的作用,可以打破有机物的化学键和份子结构,使其更易于被微生物降解和分解。
此外,超声波还可以提高有机物的氧化速率和效率,加快有机物的去除过程。
4. 水质改善超声波可以改善污水的水质。
通过超声波的作用,可以去除污水中的异味、色度和浊度等有害物质,提高水质的清澈度和透明度。
此外,超声波还可以破坏污水中的微生物和细菌,减少水中的病原体和致病菌的数量,提高水质的安全性。
三、超声波处理过程超声波在污水处理中的应用过程主要包括超声波发生器、超声波传感器、反应器和处理设备等。
超声波在污水处理中的应用一、背景介绍污水处理是保护环境和人类健康的重要环节,而超声波技术作为一种新兴的污水处理方法,具有高效、经济、环保等优点。
本文将详细介绍超声波在污水处理中的应用,包括超声波的工作原理、应用场景、效果评估等方面。
二、超声波的工作原理超声波是指频率超过20kHz的声波,其工作原理是利用声波的高频振动和能量传递特性。
在污水处理中,超声波主要通过以下几个方面发挥作用:1. 物理作用:超声波振动能够破坏污水中的有机物和微生物的细胞结构,增加物质的表面积,提高化学反应速率。
2. 温升作用:超声波振动能够产生局部温升,提高化学反应速率和溶解性。
3. 混合作用:超声波振动能够促进污水中物质的混合和悬浮,增加反应物质的接触机会。
三、超声波在污水处理中的应用场景1. 污泥处理:超声波可以有效地破坏污泥中的细胞结构,提高污泥的厌氧消化效率,降低处理成本。
2. 水质净化:超声波可以有效地去除水中悬浮物、胶体物质和有机物,提高水质的净化效果。
3. 污水处理:超声波可以促进污水中的化学反应,加速污水中有机物的降解和去除。
四、超声波在污水处理中的效果评估超声波在污水处理中的效果主要通过以下几个方面进行评估:1. 污水处理效率:通过监测处理前后污水中有机物、悬浮物、胶体物质等的浓度变化,评估超声波的处理效果。
2. 污泥消化效率:通过监测处理前后污泥中有机物的含量和消化率,评估超声波对污泥处理的影响。
3. 水质净化效果:通过监测处理前后水中悬浮物、胶体物质和有机物的浓度变化,评估超声波的净化效果。
4. 能耗评估:通过测量超声波设备的能耗,评估其在污水处理中的经济性和环保性。
五、超声波在污水处理中的前景和挑战超声波作为一种新兴的污水处理技术,具有广阔的应用前景。
它可以提高污水处理的效率和水质净化效果,降低处理成本和能耗。
然而,超声波在污水处理中仍面临一些挑战,如设备成本高、能耗较大、操作复杂等。
未来的研究应致力于解决这些问题,进一步推动超声波在污水处理中的应用。
超声波在污水处理中的应用
超声波在污水处理中的应用
沈宇洲 05110214
(东南大学土木工程学院南京 211189)
摘要:介绍了超声波降解水体中污染物的降解原理。
从超声的系统因素包括频率和声强;化学因素包括溶解气体、pH值、反应温度等的多个方面介绍了影响降解效率的因素,同时介绍了目前此领域超声波与其他相关技
术联合使用的最新科研成果。
摘要:超声波;污水处理;降解
Application of ultrasound in wastewater
treatment
Shen Yu Zhou
(School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 211189)
Abstract: We introduced the principle of ultrasonic degradation of pollutants degradation in water.,then we introduced a number of factors that affect the degradation efficiency from the ultrasound system factors, including the frequency and sound intensity; chemical factors, including dissolved gases, pH, reaction temperature.We also introduced ultrasound using in combination with other latest technologies and scientific research in this area.
key words: Ultrasound; sewage treatment; degradation
超声波是一种高频机械波,具有波长
较短,能量集中,沿
直线传播的特点。
而
超声波技术具有简
便、高效、无污染或
少污染的特点,是近
年来发展的一项新型
水处理技术。
它集高
级氧化、热解、超临
界氧化等技术于一
体,且降解速度快、
能将水体中有害有机
物转变成CO2 、
H2O、无机离子或比
原有机物毒性小易降
解的有机物,因而在
处理难生物降解有机
污染物方面具有显著
的优越性。
课题:大学生物理论文. 作者简介:沈宇洲,1992年,男,江苏,本科生。
1 基本理论和机理
1.1功率超声机理
当一定强度的超声波在媒质中传播时,会产生力学、热学、光学、电学和化学等一系列效应。
这些效应可归纳为下列三种基本作用:
1.机械作用。
超声波是机械能量的传播形式,与波动过程有关,会产生线性效变的振动作用。
超声波液体中传播时,其同质点位移振幅虽然很小,但超声引起的质点加质点位移振幅虽然很小,但超声引起的质点加速度却非常大。
若20KHz、1W/平方厘米的超声波在水中传
播,则其产生的声压幅值为173Kpa,这意味着声压幅值每秒种内要在正负173Kpa之间变化2万次,最大质点的加速度达144万米每二次方秒,大约为重力加速度的1500倍,这样激烈而快速变化的机械运动就是功率超声的机械振动效应。
2.空化作用。
超声波在液体媒质中传播时,当声强达到一定期强度,液体中声场作用区域形成局部的暂时负压,使液体中的微气泡生长、澎胀至突然破裂,导致气泡周围的液体中产生强烈的激波,形成局部点的高温高压,空化泡崩溃时,在空化泡周围极小空间内产生5000K 的瞬态高温和约50mpa的应。
,在空化泡周围极小空间内产生5000K的瞬态高温和约50mpa的高压,且温度冷却率达10的9次方k/s,并伴有强烈冲击波和时速达400Km的射流,就是超声空化效应。
3.热作用。
超声波在媒质中传播,其振动能量不断被媒质吸收转变为热能而使自身温度升高。
声能不间断的吸收可引起媒质中的整体加热,边界外的局部加热和空化形成激波时,波前处的局部边界外的局部加热和空化形成激波时,波前处的局部加热等,这就是功率超声的热作用。
1.2超声化学机理
1.超声催化。
超声催化反应是一个新兴的研究领
域。
目前,有关反应模型、机理的研究尚很模糊,但众多的科研成果确认了催化反应的显著效果。
其主要作用:一是高温高压条件有利于反应物裂解成自由基和二阶炭,形成更为活泼的物种。
二是冲击波和微射流对固体表面有吸解和清洗作用。
三是冲击波可破坏反应物结构,分散反应物系。
四是超声空化导致金属品格的变形和内部应变区的形成,从而提高金属化学反应活性。
超声条件下的反应速率比没有超声时增加了100000倍,且反应时间大且反应时间大大缩短。
2.超声降解。
超声处理可以降解大分子,尤其是处理高分子量聚合物的降解效果更显著。
超声降解源于超声的机械效应、空化效应和热效应。
2. 影响超声降解的主要因素
2影响超声降解的因素
影响超声降解的主要因素包括溶解气体、pH值、反应温度、超声功率强度和超声波频率等。
2.1超声波频率
研究表明,并非频率越高降解效果越好。
超声频率与有机污染物的降解机理有关,以自由基为主的降解反应存在一个最佳频率;以热解为主的降解反应,当超声声强大于空化阈值时,随着频率的增大,声解效率增大。
2.2超声功率强度
超声功率强度是指单
位声发射端面积在单位时间内辐射至反应系统中的总声能,一般以单位辐照面积上的功率来衡量。
一般来说,超声功率强度越大越有利于降解反应,但过大时又会使空化气泡产生屏蔽,可利用超声功率强度能量减少,降解速度下降。
2.3溶解气体
溶解气体的存在可提供空化核、稳定空化效果、降低空化阈,对超声降解速率和降解程度的影响主要有两个方面的原因:溶解气体对空化气泡的性质和空化强度有重要的影响;溶解气体如N2O2产生的自由基也参与降解反应过程,因此,影响反应机理和降解反应的热力学和动力学行为。
2.4pH值
对于有机酸碱性物质的超声降解,溶液pH值具有较大影响。
当溶液pH值较小时,有机物质在水溶液中以分子形式存在为主,容易接近空化泡的气液界面,并可以蒸发进入空化泡内,在空化泡内直接热解;同时又可以在空化泡的气液界面上和本体溶液中同空化产生的自由基发生氧化反应,降解效率高。
当溶液pH值较大时,有机物质发生电离以离子形式存在于溶液中,不能蒸发进入空化泡内,只能在空化泡的气液界面上和本体溶液中同自由基发生氧化反应,降解效率较低超声降解发生在空化核内
1998年,S. R. Rege研究了在超声作用下再生饱和酚的活性炭和高分子树脂,并取得良好的效果。
认为超声加速脱附的原因是声空化引起的微射流强化了酚的孔扩散速度。
2002年,李祥斌等实验发现,施加超声波不仅可以改变在常规下已达平衡的NKAⅡ树脂苯酚水体系的相平衡状态,使体系新的平衡状态向吸附量减少的方向移动,而且通过超声空化作用强化了相间质量的传递过程,在超声条件下的扩散系数比常规条件下的扩散系数约大一个数量级,随着超声场声强的增加,扩散系数也增大。
3结语
超声处理是一个极其复杂的过程。
不同物化性质的污染物,因降解机理不同,超声降解的效果也存在差异。
利用超声空化技术,只有针对具体的污染物,优化反应操作条件才能获得最佳的超声降解效果。
目前有关超声空化技术的研究主方向是,针对实际多组分难降解物系在降解机理、物质平衡、反应动力学、反应器设计放大等方面进行深入的研究,使其最终成为一种适用、高效和低成本的水处理技术。
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