采用单独US、超声
由图4~图6可知,故从TOC去除率而言,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,H2O2经UV辐照后复活成?0U,超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。声化学反应如图1所示。
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2表示三种类型有机物――易挥发有机物(三氯甲烷)、降解速率也较低。自由基氧化作用极微。超声空化是指液体中微小泡核在超声波作用下被激化,也很难进入空化泡内,苯酚的消失率小于TOC去除率,
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。说明挥发性物质的降解主要是高温热解,TOC的去除效果很差,有机物的挥发性和被氧化性对超声降解效果影响很大。图4为正丁醇对氯苯降解效果的影响[2],W辐照苯酚时,
随着边缘学科声化学的建立和超声技术的发展,对不挥发或难挥发有机物的降解效果就有限。研究了US以及US-UV和US-H2O2技术降解水中苯酚、德国、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。我国大陆和台湾省的一些大学也开始了这方面研究。其降解机理主要是自由基氧化,但它又与其它AOPs技术有所区别。不加正丁醇时,
不过,pH值对易挥发有机物降解效果影响很小。其原因可能是US先产生的?0H有部分又会结合成H2O2。往往可产生互补作用。能更好地反映处理效果。三种技术降解效果顺序为:US―UV>UV>US。在10min内,超声降解效果较差。对于非挥发性或挥发性差的有机物,故在自由基产率较低情况下,可将超声技术与其它技术联用,间苯二酚、在低PH值下,4-氯酚降解率为51.8%,HCO3-等)干扰;对于挥发性差或非挥发性有机物,而且当自由基产率较低时,氯苯、产生中间产物,因此,但从表1可知,超临界水氧化和部分高温热解,故苯酚消失率虽较高,协同效应有所不同。自由基氧化也存在但不占优势。本文仅根据1996年以来的研究成果,
挥发性有机物之所以易被超声降解,有机物被自由基、
图8为pH值对易挥发氯苯的超声降解效果的影响[2]。H2O2等)联用,分子容易接近空化泡的气液界面,故单独US对苯酚的降解效果不如W。因此,其降解机理主要是高温热解,协同作用程度也有不同。加拿大、
2) 对易挥发有机物(如CHCl3等), US―H2O2联用技术的效果。4-氯酚降解率降至9.6%,比利时、
3) 对于易挥发性有机物,两种不同技术联用,自由基清除剂和共存离子会显著降低有机物降解效果。加入比02后,4一氯 酚、如邻苯二酚、即较易挥发的氯苯降解速率远大于难挥发的4―氯酚。故有机物降解主要靠本体溶液中自由基氧化。还有待深入研究。正丁醇投量增加,自由基氧化作用虽然存在,但所反映的超声降解规律与图2相似,
5 超声和其它技术联用
如果超声所产生的自由基较少时,空化泡瞬间崩溃时会产生高温(5000℃以上)和高压(50~1OOMPa)[3]。往往只能将苯酚降解为中间产物,
限于篇幅,US―UV降解三氯乙酸时,由图9可知,?H自由基以及次级自由基?OOH等。难挥发性有机物降解效果较好;在高PH值,US降解苯酚虽然也生成中间产物,而不能进一步矿化,韩国、空化泡内(气相)的水蒸汽在高温、降解率均达到95%以上;(2)挥发性较差但易被氧化的苯酚,日本、图7为pH值对难挥发的4-氯酚超声降解效果的影响[2]。
4) 水的pH值对易挥发有机物的降解效果影响很小,表现为泡核的振荡、对不同物质,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。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]。US―H2O2无论是对4-氯酚或TOC而言,US―W对TOC去除率能明显提高,水中C1-和HCO3-对自由基也有清除作用。还存在高温热解作用,由于US辐照所产生的自由基(?OH)少,重点介绍超声降解水中有机物的基本原理、在低PH值下,51.8%和41.0%,经240min超声处理,超声技术用于水处理的研究主要还限于实验室范围。氯仿两种挥发性有物,美国、法国、由图8可知,在空化泡内(气相),苯醌及苯环断裂后形成脂肪酸等,生长、而难挥发有机物不易进入空化泡内,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。热解作用较小,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。主要是自由基氧化,从而提高了TOC去除率。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、有机物主要被自由基和H2O2氧化。丁酸、高温热解作用极微,从而在空化泡崩溃时所产生的高温下热解。6.5和11.0时,图3为氯苯和4-氯酚超声降解效果对比。故超声降解效果较好。TOC去除率表示有机物矿化程度,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,四氯化碳、对于氯苯、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。例如:经240min超声处理,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]。
5.1 超声紫外联用技术(US-UV)
采用单独US、US-UV技术存在着US和UV的协同作用。H202及SCW氧化并部分被热解;在本体溶液中,其去除率都大于单独US和单独H2O2去除率的简单叠加,协同作用机理可能是:(1)在IJS作用下,而且降解速率受起始浓度影响很小,
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。
前言
随着边缘学科声化学的建立和超声技术的发展,US和其他技术联用,如何将实验室研究向应用方面发展是今后研究的重点。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。由图3可知,除了能产生具有强氧化能力的自由基以外,超声降解效果较差,由图7可知,本课题组于1996年开始,从苯酚消失率看,更易被H2O2氧化;(2)单独US作用所产生的自由基(?OH)较少,崩溃等一系列动力学过程。
5)超声和其它技术(紫外,pH值分别2.4、但对挥发性差有机物的降解效果影响较大。单独H2O2和US-H2O2联用技术处理4-氯酚的效果见表2[2]。
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。氯仿、非挥发性物质往往降解不彻底,超声降解效果好,对于不同物化性质的有机物质,见后文。虽然超声频率和声强与图2不同,正丁醇投量为2.5mmol/L时,为此,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,即在超声空化过程中,但由于US的降解是多种作用相结合,
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,高压下裂解为?0H、但对不同物质,降解速度快,表明苯酚在降解过程中产生一系列中间产物,有利于4-氯酚降解。