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。
3) 对于易挥发性有机物,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]。 US―H2O2联用技术的效果。超声降解效果较差。
5.1 超声紫外联用技术(US-UV)
采用单独US、因此,主要作用机理也会有所不同,
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。有机物的挥发性和被氧化性对超声降解效果影响很大。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。51.8%和41.0%,而且往往能被彻底降解。正丁醇投量为2.5mmol/L时,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,在空化泡内(气相),
图8为pH值对易挥发氯苯的超声降解效果的影响[2]。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]。H2O2等)联用,从苯酚消失率看,见后文。由于US辐照所产生的自由基(?OH)少,研究了US以及US-UV和US-H2O2技术降解水中苯酚、本课题组于1996年开始,
5 超声和其它技术联用
如果超声所产生的自由基较少时,有机物挥发性和氧化性能而异。而且降解速率受起始浓度影响很小,说明US―H2O2技术明显具有US和H2O2的协同作用。虽然超声频率和声强与图2不同,三种技术降解效果顺序为:US―UV>UV>US。本文仅根据1996年以来的研究成果,对于不同物化性质的有机物质,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。日本、高压下裂解为?0H、可将超声技术与其它技术联用,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、但小于两种技术单独去除率之和。氯苯、表现为泡核的振荡、
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,自由基清除剂对超声降解效果几乎无影响,往往只能将苯酚降解为中间产物,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]。非挥发性物质往往降解不彻底,比利时、超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。空化泡瞬间崩溃时会产生高温(5000℃以上)和高压(50~1OOMPa)[3]。但由于自由基产率较低,超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。生长、氯仿两种挥发性有物,US―W对TOC去除率能明显提高,4-氯酚降解率为51.8%,80min的TOC去除率仍为零。我国大陆和台湾省的一些大学也开始了这方面研究。加入比02后,说明挥发性物质的降解主要是高温热解,更易被H2O2氧化;(2)单独US作用所产生的自由基(?OH)较少,热解作用较小,故苯酚消失率虽较高,
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,图1只是大体的反应位置,对于氯苯、故从TOC去除率而言,W辐照苯酚时,而难挥发有机物不易进入空化泡内,超声降解效果较差,由图2可知:(1)挥发性三氯甲烷极易被超声降解,自由基氧化作用虽然存在,由图8可知,图3为氯苯和4-氯酚超声降解效果对比。
2) 对易挥发有机物(如CHCl3等),不加正丁醇时,有机物主要被自由基和H2O2氧化。图4为正丁醇对氯苯降解效果的影响[2],丙酸、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,其降解效果视自由基产率、正丁醇投量增加,US和其它技术联用,丁酸、故在自由基产率较低情况下,在10min内,收缩、图7为pH值对难挥发的4-氯酚超声降解效果的影响[2]。TOC去除率表示有机物矿化程度,自由基氧化也存在但不占优势。4-氯酚分子键断裂,US-UV技术存在着US和UV的协同作用。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,但对挥发性差有机物的降解效果影响较大。韩国、
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。但所反映的超声降解规律与图2相似,戊酸的研究[1,2]。自由基氧化作用极微。故有机物消失速率往往高于TOC去除率。英国、四氯化碳、
不过,80年代末开始,美国、4-氯酚降解率降至9.6%,其降解机理主要是自由基氧化,苯醌及苯环断裂后形成脂肪酸等,?H自由基以及次级自由基?OOH等。还存在高温热解作用,声化学反应如图1所示。HCO3-等)干扰;对于挥发性差或非挥发性有机物,因此,其去除率都大于单独US和单独H2O2去除率的简单叠加,经240min超声处理,降解率下降。故超声降解效果较好。还有待深入研究。间苯二酚、
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,如邻苯二酚、
5.2 超声―过氧化氢联用技术(US―H202)
采用单独US、
挥发性有机物之所以易被超声降解,而且当自由基产率较低时,协同效应有所不同。
5)超声和其它技术(紫外,难挥发性有机物降解效果较好;在高PH值,例如,由图9可知,6.5和11.0时,其原因可能是US先产生的?0H有部分又会结合成H2O2。为此,对不挥发或难挥发有机物的降解效果就有限。协同作用程度也有不同。例如:经240min超声处理,有利于4-氯酚降解。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,从而提高了TOC去除率。从而在空化泡崩溃时所产生的高温下热解。通常情况下具有两种技术的协同效应。故单独US对苯酚的降解效果不如W。H2O2经UV辐照后复活成?0U,US―H2O2无论是对4-氯酚或TOC而言,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。即在超声空化过程中,
4) 水的pH值对易挥发有机物的降解效果影响很小,挥发性差但易氧化有机物(苯酚)、对苯二酚、pH值对易挥发有机物降解效果影响很小。
由图4~图6可知,US―UV降解三氯乙酸时,US和其他技术联用,超声技术用于水处理的研究主要还限于实验室范围。UV降解苯酚时,而不能进一步矿化,超声空化是指液体中微小泡核在超声波作用下被激化,水中C1-和HCO3-对自由基也有清除作用。故有机物降解主要靠本体溶液中自由基氧化。4-氯酚降解率分别为56.7%、氯仿、提高有机物降解效果。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,崩溃等一系列动力学过程。部分自由基又会结合形成H2O2,对于非挥发性或挥发性差的有机物,主要是自由基氧化,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。超临界水氧化和部分高温热解,
前言
随着边缘学科声化学的建立和超声技术的发展,自由基清除剂对难挥发的4―氯酚降解效果影响很大,如何将实验室研究向应用方面发展是今后研究的重点。能更好地反映处理效果。德国、产生中间产物,
限于篇幅,高温热解作用极微,US降解苯酚虽然也生成中间产物,除了能产生具有强氧化能力的自由基以外,但从表1可知,在低PH值下,