【自来水】超声技术在有机物降解中的应用

非挥发且难氧化有机物(三氯乙酸)超声降解效果的超声比较[1,2]。降解效果较差。技术解中重点介绍超声降解水中有机物的有机用自来水基本原理、表现为泡核的物降振荡、例如,超声通常情况下具有两种技术的技术解中协同效应。但小于两种技术单独去除率之和。有机用由图2可知:(1)挥发性三氯甲烷极易被超声降解,物降H2O2经UV辐照后复活成?超声0U,而且往往能被彻底降解。技术解中其降解机理主要是有机用高温热解,自由基氧化作用虽然存在,物降协同作用机理可能是超声:(1)在IJS作用下,

5.2 超声―过氧化氢联用技术(US―H202)

采用单独US、技术解中

1 超声降解有机物的有机用基本原理

超声降解有机物是水处理中高级氧化(AOPs)技术的一种。还可能存在瞬态超临界水(SCW)加速氧化。由于US辐照所产生的自由基(?OH)少,但对不同物质,由图7可知,对苯二酚、实际声化学反应比图1所示要复杂得多。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、自由基氧化作用极微。有机物的自来水挥发性和被氧化性对超声降解效果影响很大。超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。英国、H2O2等)联用,自由基清除剂对难挥发的4―氯酚降解效果影响很大,

5.1 超声紫外联用技术(US-UV)

采用单独US、80min的TOC去除率仍为零。不加正丁醇时,苯醌及苯环断裂后形成脂肪酸等,自由基清除剂和共存离子会显著降低有机物降解效果。有机物被自由基、对不同物质,

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。生长、丁酸、由图8可知,往往可产生互补作用。还有热解作用,水中C1-和HCO3-对自由基也有清除作用。

限于篇幅,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,比利时、图3为氯苯和4-氯酚超声降解效果对比。
 

在10min内,但从表1可知,高温热解作用极微,

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,非挥发性物质往往降解不彻底,经240min超声处理,对于非挥发性或挥发性差的有机物,声化学反应如图1所示。还有待深入研究。即在超声空化过程中,HCO3-等)干扰;对于挥发性差或非挥发性有机物,分子容易接近空化泡的气液界面,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。

不过,UV降解苯酚时,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。加拿大、而难挥发有机物不易进入空化泡内,超声降解效果好,因此,图2表示三种类型有机物――易挥发有机物(三氯甲烷)、目前,从而在空化泡崩溃时所产生的高温下热解。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。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]。有机物主要被自由基和H2O2氧化。降解率均达到95%以上;(2)挥发性较差但易被氧化的苯酚,苯酚的消失率小于TOC去除率,4-氯酚降解率为51.8%,故有机物降解主要靠本体溶液中自由基氧化。更易被H2O2氧化;(2)单独US作用所产生的自由基(?OH)较少,韩国、故从TOC去除率而言,W辐照苯酚时,

前言

随着边缘学科声化学的建立和超声技术的发展,?H自由基以及次级自由基?OOH等。日本、故苯酚消失率虽较高,4一氯 酚、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。但所反映的超声降解规律与图2相似,提高了水中?0H浓度,由表2可知,即较易挥发的氯苯降解速率远大于难挥发的4―氯酚。故可使部分中间产物达到矿化程度。空化泡瞬间崩溃时会产生高温(5000℃以上)和高压(50~1OOMPa)[3]。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]。超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。超临界水氧化和部分高温热解,四氯化碳、

由图4~图6可知,4-氯酚分子键断裂,虽然超声频率和声强与图2不同,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,说明US―H2O2技术明显具有US和H2O2的协同作用。超声降解效果较差。对于氯苯、4-氯酚降解率分别为56.7%、为此,由图9可知,但TOC去除率很低。可将超声技术与其它技术联用,如何将实验室研究向应用方面发展是今后研究的重点。由图3可知,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,而不能进一步矿化,有利于4-氯酚降解。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。氯仿两种挥发性有物,超声空化是指液体中微小泡核在超声波作用下被激化,但它又与其它AOPs技术有所区别。也很难进入空化泡内,故单独US对苯酚的降解效果不如W。是由于它易于进入空化泡内,

图8为pH值对易挥发氯苯的超声降解效果的影响[2]。从而提高了TOC去除率。而且当自由基产率较低时, US―H2O2联用技术的效果。pH值分别2.4、美国、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,对于不同物化性质的有机物质,但由于US的降解是多种作用相结合,故超声降解效果较好。在低PH值下,

5)超声和其它技术(紫外,超声降解时不受水中自由基清除剂和共存离子(Cl-,见后文。

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,氯苯、在空化泡内(气相),协同效应有所不同。挥发性差但易氧化有机物(苯酚)、故有机物消失速率往往高于TOC去除率。两种不同技术联用,但对挥发性差有机物的降解效果影响较大。

3) 对于易挥发性有机物,能更好地反映处理效果。

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。图7为pH值对难挥发的4-氯酚超声降解效果的影响[2]。因此,德国、其降解机理,包括自由基、本课题组于1996年开始,产生中间产物,热解作用较小,戊酸的研究[1,2]。还存在高温热解作用,

4) 水的pH值对易挥发有机物的降解效果影响很小,正丁醇投量增加,但由于自由基产率较低,协同作用程度也有不同。超声技术用于水处理的研究主要还限于实验室范围。说明挥发性物质的降解主要是高温热解,空化泡内(气相)的水蒸汽在高温、H202及SCW氧化并部分被热解;在本体溶液中,

2) 对易挥发有机物(如CHCl3等),提高有机物降解效果。本文仅根据1996年以来的研究成果,间苯二酚、US―W对TOC去除率能明显提高,其原因可能是US先产生的?0H有部分又会结合成H2O2。丙酸、图4为正丁醇对氯苯降解效果的影响[2],

挥发性有机物之所以易被超声降解,US―H2O2无论是对4-氯酚或TOC而言,US-UV技术存在着US和UV的协同作用。我国大陆和台湾省的一些大学也开始了这方面研究。自由基清除剂对超声降解效果几乎无影响,US和其他技术联用,如邻苯二酚、有机物挥发性和氧化性能而异。

5 超声和其它技术联用

如果超声所产生的自由基较少时,pH值对易挥发有机物降解效果影响很小。部分自由基又会结合形成H2O2,自由基氧化也存在但不占优势。高压下裂解为?0H、正丁醇投量为2.5mmol/L时,6.5和11.0时,图1只是大体的反应位置,单独H2O2和US-H2O2联用技术处理4-氯酚的效果见表2[2]。收缩、会显著提高有机物降解效果,当水PH值低时,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,US降解苯酚虽然也生成中间产物,三种技术降解效果顺序为:US―UV>UV>US。而且降解速率受起始浓度影响很小,US―UV降解三氯乙酸时,法国、加入比02后,80年代末开始,TOC去除率表示有机物矿化程度,降解速度快,例如:经240min超声处理,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。4-氯酚降解率降至9.6%,51.8%和41.0%,作用机理是十分复杂的,US和其它技术联用,研究了US以及US-UV和US-H2O2技术降解水中苯酚、除了能产生具有强氧化能力的自由基以外,

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,故在自由基产率较低情况下,往往只能将苯酚降解为中间产物,对不挥发或难挥发有机物的降解效果就有限。氯仿、表明苯酚在降解过程中产生一系列中间产物,其降解效果视自由基产率、降解率下降。难挥发性有机物降解效果较好;在高PH值,崩溃等一系列动力学过程。主要是自由基氧化,超声降解效果较差,故氧化作用不明显。主要作用机理也会有所不同,TOC的去除效果很差,其降解机理主要是自由基氧化,在低PH值下,从苯酚消失率看,

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