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超聲波污水處理的影響因素

更新時間:2022-05-17      點擊次數(shù):2292
   超聲波的空化效應為降解水中有害有機物提供可能,從而使超聲波污水處理目的的實現(xiàn)。在污水處理過程中,超聲波的空化作用對有機物有很強的降解能力,且降解速度很快,超聲波空化泡的崩潰所產(chǎn)生的高能量足以斷裂化學鍵,空化泡崩潰產(chǎn)生氫氧基(OH)和氫基(H),同有機物發(fā)生氧化反應,能將水體中有害有機物轉(zhuǎn)變成CO2 、H2O、無機離子或比原有機物毒性小易降解的有機物,同時氣泡的破裂增強廢水的凈化處理。所以在傳統(tǒng)污水處理中生物降解難以處理的有機污染物,可以通過超聲波的空化作用實現(xiàn)降解。
  影響因素:
  影響污水處理中超聲波降解的主要因素包括溶解氣體、pH值、反應溫度、超聲波功率強度和超聲波頻率:
  1、溶解氣體的存在可提供空化核、穩(wěn)定空化效果、降低空化閾,對超聲波降解速率和降解的影響主要有兩方面的原因:A、溶解氣體對空化氣泡的性質(zhì)和空化強度有重要的影響;B、溶解氣體如N2O2產(chǎn)生的自由基也參與降解反應過程,因此,影響反應原理和降解反應的熱力學和動力學行為。
  2、對于有機酸堿性物質(zhì)的超聲波降解,溶液的pH值具有較大影響。當溶液pH值較小時,有機物質(zhì)可以蒸發(fā)進入空化泡內(nèi),在空化泡內(nèi)直接熱解;同時又可以在空化泡的氣液界面上和污水中空化產(chǎn)生的自由基發(fā)生氧化反應,降解效率高。當溶液pH值較大時,有機物質(zhì)不能蒸發(fā)進入空化泡內(nèi),只能在空化泡的氣液界面上同自由基發(fā)生氧化反應,降解效率比較低。因此,溶液的pH值調(diào)節(jié)應盡量有利于有機物以中性分子的形態(tài)存在并易于揮發(fā)進入氣泡核內(nèi)部。
  3、溫度對超聲波空化的強度和動力學過程具有非常重要的影響,從而造成超聲降解的速率和程度的變化。溫度提高有利于加快反應速度,但超聲波誘導降解主要是由于空化效應而引起的反應,溫度過高時,在聲波負壓半周期內(nèi)會使水沸騰而減小空化產(chǎn)生的高壓,同時空化泡會立即充滿水汽而降低空化產(chǎn)生的高溫,因而降低降解效率。一般聲化學效率隨溫度的升高呈指數(shù)下降。因此,低溫(小于20℃)較為有利于超聲波降解實驗,一般都在室溫下進行。
  4、研究表明,并非頻率越高降解效果越好。超聲波頻率與有機污染物的降解原理有關(guān),以自由基為主的降解反應存在一個最佳頻率;以熱解為主的降解反應,當超聲聲強大于空化閾值時,隨著頻率的增大,聲解效率增大。
  5、超聲波功率強度是指單位超聲發(fā)射端面積在單位時間內(nèi)輻射至反應系統(tǒng)中的總聲能,一般以單位輻照面積上的功率來衡量。一般來說,超聲波功率強度越大越有利于降解反應,但過大時又會使空化氣泡產(chǎn)生屏蔽,可利用超聲波功率強度能量減少,降解速度下降。

 
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