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超声波污水处理技术


2014-04-16 09:46  [查查吧]  来源:www.chachaba.com  

超声波水处理技术与工艺

二十世纪九十年代Mason进行超声空化降解水中的有害有机物的研究,研究证明,超声降解水中有机物效果显著,从而引起很多学者的兴趣。美国、日本、加拿大、德国、法国等国的一些大学实验室和研究所纷纷致力于超声降解有机物的研究。我国二十世纪九十年代后期,对超声降解有机物的研究,在同济大学取得了很好的效果。迄今昔对比为止,超声降解已进行了包括脂肪烃类、芳香烃类、酚类、酯类、醇类、酮类、胺、酸类、天然有机物究,取得了很好的效果。

超声化学作为一门边沿科学的兴起是近沿科学的兴起是近十几年的事情。超声作用于化学反应,主要来自超声空化现象,空化泡崩溃产生局部高温、高压和强烈的冲击波及射流,为在一般条件下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种新的非常特殊的物理化学环境。

超声作用于水处理,是近年来声化学领域研究的新发展。

一、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。

超声波污水处理
                                                                   超声波污水处理

二、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。

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