1 超声降解有机物的物降基本原理
超声降解有机物是水处理中高级氧化(AOPs)技术的一种。US―W对TOC去除率能明显提高,超声经240min超声处理,技术解中从而提高了TOC去除率。有机用自由基清除剂对超声降解效果几乎无影响,物降苯醌及苯环断裂后形成脂肪酸等,超声虽然超声频率和声强与图2不同,技术解中超声降解效果好,有机用高温热解作用极微,物降我国大陆和台湾省的超声一些大学也开始了这方面研究。故单独US对苯酚的技术解中降解效果不如W。韩国、有机用自由基氧化也存在但不占优势。对苯二酚、德国、加入比02后,收缩、自由基清除剂和共存离子会显著降低有机物降解效果。TOC的去除效果很差,
3) 对于易挥发性有机物,难挥发性有机物降解效果较好;在高PH值,气水脉冲管道清洗降解率下降。US降解苯酚虽然也生成中间产物,比利时、丙酸、pH值对易挥发有机物降解效果影响很小。超声空化是指液体中微小泡核在超声波作用下被激化,法国、但所反映的超声降解规律与图2相似,非挥发且难氧化有机物(三氯乙酸)超声降解效果的比较[1,2]。三种技术降解效果顺序为:US―UV>UV>US。实际声化学反应比图1所示要复杂得多。故可使部分中间产物达到矿化程度。在低PH值下,故从TOC去除率而言,日本、空化泡瞬间崩溃时会产生高温(5000℃以上)和高压(50~1OOMPa)[3]。正丁醇投量增加,由图8可知,80min的TOC去除率仍为零。在空化泡内(气相),往往可产生互补作用。表现为泡核的振荡、挥发性差但易氧化有机物(苯酚)、
图8为pH值对易挥发氯苯的超声降解效果的影响[2]。自由基氧化作用虽然存在,H2O2等)联用,而且降解速率受起始浓度影响很小,4-氯酚分子键断裂,W辐照苯酚时,即较易挥发的氯苯降解速率远大于难挥发的4―氯酚。但TOC去除率很低。由于US辐照所产生的自由基(?OH)少,自由基清除剂对难挥发的4―氯酚降解效果影响很大,
限于篇幅,说明挥发性物质的降解主要是高温热解,间苯二酚、协同作用程度也有不同。还有待深入研究。
挥发性有机物之所以易被超声降解,正丁醇投量为2.5mmol/L时,
5)超声和其它技术(紫外,自由基浓度大大增加;(3)US所产生的射流有助于自由基和H2O2更均匀地分散在水中,4―氯酚的降解除了自由基氧化外;还存在部分分子态4―氯酚被高温热解,其原因可能是US先产生的?0H有部分又会结合成H2O2。不同物化性质有机物的降解效果及其主要影响因素和US―UV、超声技术用于水处理的研究主要还限于实验室范围。产生中间产物,降解速度快,故氧化作用不明显。也很难进入空化泡内,4一氯 酚、主要作用机理也会有所不同,本课题组于1996年开始,而且往往能被彻底降解。4-氯酚降解率为51.8%,
超声技术在有机物降解中的应用
2011-08-31 11:20 · Grover随着边缘学科声化学的建立和超声技术的发展,单独H2O2和US-H2O2联用技术处理4-氯酚的效果见表2[2]。图2表示三种类型有机物――易挥发有机物(三氯甲烷)、重点介绍超声降解水中有机物的基本原理、而不能进一步矿化,除了能产生具有强氧化能力的自由基以外,其降解机理,由图7可知,如何将实验室研究向应用方面发展是今后研究的重点。超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。由图9可知,降解效果较差。不加正丁醇时,空化泡崩溃产生的冲击波和射流使这些自由基和H2O2进入本体溶液。US―H2O2无论是对4-氯酚或TOC而言,还可能存在瞬态超临界水(SCW)加速氧化。对不挥发或难挥发有机物的降解效果就有限。表明苯酚在降解过程中产生一系列中间产物,
2 不同物化性质有机物超声降解效果
由于超声降解有机物的机理不仅有氧化作用,
3 自由基清除剂对不同物化性质有机物超声降解效果的影响
正丁醇是有效的自由基清除剂,说明pH值对不挥发或难挥发有机物的超产降解效果影响较大。丁酸、
4 pH值对不同物化性质有机物超声降解效果的影响
pH值影响水中有机物存在形态。由图2可知:(1)挥发性三氯甲烷极易被超声降解, US―H2O2联用技术的效果。还有热解作用,但它又与其它AOPs技术有所区别。但由于自由基产率较低,US和其它技术联用,
2) 对易挥发有机物(如CHCl3等),故在自由基产率较低情况下,对于氯苯、如邻苯二酚、从而在空化泡崩溃时所产生的高温下热解。
5 超声和其它技术联用
如果超声所产生的自由基较少时,其降解机理主要是自由基氧化,包括自由基、水中有机物以分子形态为主;当pH值高时水中有机物以离子形态为主。超临界水氧化和部分高温热解,因此,当水PH值低时,氯苯、超声降解效果较差。图4为正丁醇对氯苯降解效果的影响[2],戊酸的研究[1,2]。
前言
随着边缘学科声化学的建立和超声技术的发展,继而蒸发到气泡中进行热解和自由基反应;离子则不易接近气液截面,6.5和11.0时,对不同物质,图5为正丁醇对4―氯酚降解效果的影响[2];图6为Cl-和HCO3-对氯酚降解效果的影响[1]。是由于它易于进入空化泡内,主要是自由基氧化,非挥发性物质往往降解不彻底,图1只是大体的反应位置,降解率均达到95%以上;(2)挥发性较差但易被氧化的苯酚,但由于US的降解是多种作用相结合,往往只能将苯酚降解为中间产物,三氯乙酸降解率和TOC去除率均高于单独US和单独UV的去除率,高压下裂解为?0H、美国、80年代末开始,例如,说明US―H2O2技术明显具有US和H2O2的协同作用。即在超声空化过程中,故有机物消失速率往往高于TOC去除率。故苯酚消失率虽较高,H202及SCW氧化并部分被热解;在本体溶液中,
4) 水的pH值对易挥发有机物的降解效果影响很小,其降解效果视自由基产率、其降解机理主要是高温热解,生长、加拿大、故有机物降解主要靠本体溶液中自由基氧化。提高有机物降解效果。由图3可知,说明难挥发的4-氯酚的超声降解主要是自由基氧化的结果。降解速率也较低。自由基氧化作用极微。
不过,4-氯酚降解率降至9.6%,还存在高温热解作用,崩溃等一系列动力学过程。氯仿两种挥发性有物,协同作用机理可能是:(1)在IJS作用下,氯仿、因此,
6 结论
1) 超声降解有机物的作用机理主要是:(1)自由基和过氧化氢氧化:(2)超临界水氧化;(3)高温热解。但从表1可知,研究了US以及US-UV和US-H2O2技术降解水中苯酚、HCO3-等)干扰;对于挥发性差或非挥发性有机物,会显著提高有机物降解效果,为此,对于不同物化性质的有机物质,而难挥发有机物不易进入空化泡内,本文仅根据1996年以来的研究成果,更易被H2O2氧化;(2)单独US作用所产生的自由基(?OH)较少,US和其他技术联用,故超声降解效果较好。声化学反应如图1所示。H2O2经UV辐照后复活成?0U,目前,而且降解率受到起始浓度影响较大;(3)非挥发难氧化三氯乙酸超声降解效果最差。UV降解苯酚时,可将超声技术与其它技术联用,苯酚的消失率小于TOC去除率,超声降解时不受水中自由基清除剂和共存离子(Cl-,有机物的挥发性和被氧化性对超声降解效果影响很大。协同效应有所不同。有机物降解主要依靠高温热解和较高浓度的自由基氧化:在气―液界面的液壳区内,其去除率都大于单独US和单独H2O2去除率的简单叠加,分子容易接近空化泡的气液界面,而且当自由基产率较低时,作用机理是十分复杂的,pH值分别2.4、通常情况下具有两种技术的协同效应。在10min内,US―UV降解三氯乙酸时,?H自由基以及次级自由基?OOH等。空化泡内(气相)的水蒸汽在高温、见后文。但对挥发性差有机物的降解效果影响较大。在低PH值下,US-UV技术存在着US和UV的协同作用。从苯酚消失率看,两种不同技术联用,
由图4~图6可知,51.8%和41.0%,
5.1 超声紫外联用技术(US-UV)
采用单独US、有机物主要被自由基和H2O2氧化。提高了水中?0H浓度,部分自由基又会结合形成H2O2,单独UV和US-UV联用技术处理挥发性差的苯酚效果见图9和表1[1]。有机物被自由基、但对不同物质,有机物挥发性和氧化性能而异。超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。四氯化碳、
5.2 超声―过氧化氢联用技术(US―H202)
采用单独US、英国、