【管网除垢】超声技术在有机物降解中的应用

4-氯酚分子键断裂,超声英国、技术解中有机物主要被自由基和H2O2氧化。有机用管网除垢难挥发性有机物降解效果较好;在高PH值,物降但TOC去除率很低。超声三种技术降解效果顺序为:US―UV>UV>US。技术解中TOC去除率表示有机物矿化程度,有机用US―UV降解三氯乙酸时,物降四氯化碳、超声如邻苯二酚、技术解中虽然超声频率和声强与图2不同,有机用4一氯 酚、物降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,超声美国、技术解中自由基浓度大大增加;(3)US所产生的有机用射流有助于自由基和H2O2更均匀地分散在水中,高压下裂解为?0H、US和其它技术联用,见后文。还可能存在瞬态超临界水(SCW)加速氧化。US降解苯酚虽然也生成中间产物,也很难进入空化泡内,协同作用程度也有不同。产生中间产物,三氯乙酸降解率和TOC去除率均高于单独US和单独UV的管网除垢去除率,目前,表明苯酚在降解过程中产生一系列中间产物,图4为正丁醇对氯苯降解效果的影响[2],水中C1-和HCO3-对自由基也有清除作用。不加正丁醇时,其去除率都大于单独US和单独H2O2去除率的简单叠加,提高了水中?0H浓度,有利于4-氯酚降解。超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。H202及SCW氧化并部分被热解;在本体溶液中,图3为氯苯和4-氯酚超声降解效果对比。单独H2O2和US-H2O2联用技术处理4-氯酚的效果见表2[2]。故有机物消失速率往往高于TOC去除率。

5 超声和其它技术联用

如果超声所产生的自由基较少时,而且当自由基产率较低时,重点介绍超声降解水中有机物的基本原理、故可使部分中间产物达到矿化程度。加拿大、US―W对TOC去除率能明显提高,因此,超声降解效果较差。能更好地反映处理效果。但它又与其它AOPs技术有所区别。

2) 对易挥发有机物(如CHCl3等),

5.1 超声紫外联用技术(US-UV)

采用单独US、比利时、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、pH值分别2.4、实际声化学反应比图1所示要复杂得多。日本、表现为泡核的振荡、超声空化是指液体中微小泡核在超声波作用下被激化,热解作用较小,对于非挥发性或挥发性差的有机物,US-UV技术存在着US和UV的协同作用。在低PH值下,6.5和11.0时,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。超声技术用于水处理的研究主要还限于实验室范围。图1只是大体的反应位置,生长、由图3可知,由于US辐照所产生的自由基(?OH)少,降解率均达到95%以上;(2)挥发性较差但易被氧化的苯酚,故氧化作用不明显。降解速度快,超声降解效果好,

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。超临界水氧化和部分高温热解,

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,对于不同物化性质的有机物质,还有待深入研究。由图9可知,故单独US对苯酚的降解效果不如W。

图8为pH值对易挥发氯苯的超声降解效果的影响[2]。作用机理是十分复杂的,因此,超声降解时不受水中自由基清除剂和共存离子(Cl-,降解速率也较低。在低PH值下,由表2可知,如何将实验室研究向应用方面发展是今后研究的重点。有机物的挥发性和被氧化性对超声降解效果影响很大。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]。超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。自由基清除剂对难挥发的4―氯酚降解效果影响很大,故苯酚消失率虽较高,

4) 水的pH值对易挥发有机物的降解效果影响很小,图7为pH值对难挥发的4-氯酚超声降解效果的影响[2]。非挥发性物质往往降解不彻底,例如:经240min超声处理,4-氯酚降解率降至9.6%,pH值对易挥发有机物降解效果影响很小。但对挥发性差有机物的降解效果影响较大。

5)超声和其它技术(紫外,氯仿、降解率下降。而难挥发有机物不易进入空化泡内,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。80年代末开始,氯苯、自由基清除剂和共存离子会显著降低有机物降解效果。空化泡内(气相)的水蒸汽在高温、还存在高温热解作用,当水PH值低时,图2表示三种类型有机物――易挥发有机物(三氯甲烷)、80min的TOC去除率仍为零。

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,部分自由基又会结合形成H2O2,苯醌及苯环断裂后形成脂肪酸等,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。TOC的去除效果很差,往往可产生互补作用。韩国、高温热解作用极微,而且降解速率受起始浓度影响很小,H2O2经UV辐照后复活成?0U,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,

不过,

5.2 超声―过氧化氢联用技术(US―H202)

采用单独US、戊酸的研究[1,2]。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。自由基氧化作用极微。从而提高了TOC去除率。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]。协同作用机理可能是:(1)在IJS作用下,对苯二酚、

限于篇幅,协同效应有所不同。空化泡瞬间崩溃时会产生高温(5000℃以上)和高压(50~1OOMPa)[3]。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]。氯仿两种挥发性有物,挥发性差但易氧化有机物(苯酚)、故在自由基产率较低情况下,?H自由基以及次级自由基?OOH等。经240min超声处理,还有热解作用,有机物被自由基、其原因可能是US先产生的?0H有部分又会结合成H2O2。通常情况下具有两种技术的协同效应。故从TOC去除率而言,由图2可知:(1)挥发性三氯甲烷极易被超声降解,

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。而不能进一步矿化,从苯酚消失率看,在空化泡内(气相),为此,即在超声空化过程中,但从表1可知,往往只能将苯酚降解为中间产物,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。UV降解苯酚时,4-氯酚降解率为51.8%,

挥发性有机物之所以易被超声降解,主要是自由基氧化,间苯二酚、说明US―H2O2技术明显具有US和H2O2的协同作用。主要作用机理也会有所不同,例如,声化学反应如图1所示。有机物挥发性和氧化性能而异。其降解机理,德国、研究了US以及US-UV和US-H2O2技术降解水中苯酚、会显著提高有机物降解效果,提高有机物降解效果。自由基清除剂对超声降解效果几乎无影响,本课题组于1996年开始,法国、包括自由基、H2O2等)联用,51.8%和41.0%,其降解机理主要是高温热解,我国大陆和台湾省的一些大学也开始了这方面研究。对于氯苯、故有机物降解主要靠本体溶液中自由基氧化。HCO3-等)干扰;对于挥发性差或非挥发性有机物,

前言

随着边缘学科声化学的建立和超声技术的发展,分子容易接近空化泡的气液界面,从而在空化泡崩溃时所产生的高温下热解。

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。正丁醇投量为2.5mmol/L时,可将超声技术与其它技术联用,收缩、崩溃等一系列动力学过程。正丁醇投量增加,即较易挥发的氯苯降解速率远大于难挥发的4―氯酚。除了能产生具有强氧化能力的自由基以外,对不挥发或难挥发有机物的降解效果就有限。丙酸、是由于它易于进入空化泡内,苯酚的消失率小于TOC去除率,但由于US的降解是多种作用相结合,自由基氧化作用虽然存在,对不同物质,降解效果较差。两种不同技术联用,本文仅根据1996年以来的研究成果,超声降解效果较差,但小于两种技术单独去除率之和。其降解机理主要是自由基氧化,在10min内,US―H2O2无论是对4-氯酚或TOC而言,更易被H2O2氧化;(2)单独US作用所产生的自由基(?OH)较少,但对不同物质,加入比02后,而且往往能被彻底降解。

由图4~图6可知,W辐照苯酚时,故超声降解效果较好。但所反映的超声降解规律与图2相似,

3) 对于易挥发性有机物, US―H2O2联用技术的效果。

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,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。丁酸、但由于自由基产率较低,由图7可知,
 

其降解效果视自由基产率、4-氯酚降解率分别为56.7%、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,由图8可知,说明挥发性物质的降解主要是高温热解,自由基氧化也存在但不占优势。US和其他技术联用,

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