超声技术降解水中有机污染物研究
前言
随着边缘学科声化学的建立和超声技术的发展,超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。80年代末开始,英国、法国、比利时、美国、加拿大、德国、日本、韩国、印度等国有关专家纷纷致力于超声降解水中有机物的研究。我国大陆和台湾省的一些大学也开始了这方面研究。本课 题组于1996年开始,研究了US 以及US -UV 和US -H2O2技术降解水中苯酚、氯仿、四氯化碳、4一氯 酚、氯苯、丙酸、丁酸、戊酸的研究[1,2]。目前,超声技术用于水处理的研究主要还限于实验室范围。如何将实验室研究向应用方面发展是今后研究的重点。
限于篇幅,本文仅根据1996年以来的研究成果,重点介绍超声降解水中有机物的基本原理、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 、 US—H2O2联用技术的效果。
1 超声降解有机物的基本原理
超声降解有机物是水处理中高级氧化(AOPs)技术的一种。但它又与其它AOPs 技术有所区别。即在超声空化过程中,除了能产生具有强氧化能力的自由基以外,还存在高温热解作用,还可能存在瞬态超临界水(SCW)加速氧化。超声空化是指液体中微小泡核在超声波作用下被激化,表现为泡核的振荡、生长、收缩、崩溃等一系列动力学过程。空化泡瞬间崩溃时会产生高温(5000℃以上) 和高压(50~
1OOMPa)[3]。空化泡内(气相) 的水蒸汽在高温、高压下裂解为·0H 、·H 自由基以及次级自由基·OOH 等。部分自由基又会结合形成H2O2,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。声化学反应如图1所示。在空化泡内(气相) ,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,有机物被自由基、H202及SCW 氧化并部分被热解;在本体溶液中,有机物主要被自由基和H2O2氧化。图1只是大体的反应位置,实际声化学反应比图1所示要复杂得多。对于不同物化性质的有机物质,主要作用机理也会有所不同,见后文。
超声技术降解水中有机污染物研究
前言
随着边缘学科声化学的建立和超声技术的发展,超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。80年代末开始,英国、法国、比利时、美国、加拿大、德国、日本、韩国、印度等国有关专家纷纷致力于超声降解水中有机物的研究。我国大陆和台湾省的一些大学也开始了这方面研究。本课 题组于1996年开始,研究了US 以及US -UV 和US -H2O2技术降解水中苯酚、氯仿、四氯化碳、4一氯 酚、氯苯、丙酸、丁酸、戊酸的研究[1,2]。目前,超声技术用于水处理的研究主要还限于实验室范围。如何将实验室研究向应用方面发展是今后研究的重点。
限于篇幅,本文仅根据1996年以来的研究成果,重点介绍超声降解水中有机物的基本原理、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 、 US—H2O2联用技术的效果。
1 超声降解有机物的基本原理
超声降解有机物是水处理中高级氧化(AOPs)技术的一种。但它又与其它AOPs 技术有所区别。即在超声空化过程中,除了能产生具有强氧化能力的自由基以外,还存在高温热解作用,还可能存在瞬态超临界水(SCW)加速氧化。超声空化是指液体中微小泡核在超声波作用下被激化,表现为泡核的振荡、生长、收缩、崩溃等一系列动力学过程。空化泡瞬间崩溃时会产生高温(5000℃以上) 和高压(50~
1OOMPa)[3]。空化泡内(气相) 的水蒸汽在高温、高压下裂解为·0H 、·H 自由基以及次级自由基·OOH 等。部分自由基又会结合形成H2O2,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。声化学反应如图1所示。在空化泡内(气相) ,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,有机物被自由基、H202及SCW 氧化并部分被热解;在本体溶液中,有机物主要被自由基和H2O2氧化。图1只是大体的反应位置,实际声化学反应比图1所示要复杂得多。对于不同物化性质的有机物质,主要作用机理也会有所不同,见后文。