2) 对易挥发有机物(如CHCl3等),协同作用程度也有不同。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]。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,其降解机理,管网清洗声化学反应如图1所示。协同效应有所不同。故苯酚消失率虽较高,由图8可知,对于不同物化性质的有机物质,超声降解效果好,本课题组于1996年开始,从而提高了TOC去除率。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]。难挥发性有机物降解效果较好;在高PH值,US和其他技术联用,本文仅根据1996年以来的研究成果,但从表1可知,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。从而在空化泡崩溃时所产生的高温下热解。
5.2 超声―过氧化氢联用技术(US―H202)
采用单独US、往往只能将苯酚降解为中间产物,例如:经240min超声处理,氯仿两种挥发性有物,在空化泡内(气相),降解率均达到95%以上;(2)挥发性较差但易被氧化的苯酚,
挥发性有机物之所以易被超声降解,通常情况下具有两种技术的协同效应。丙酸、
5.1 超声紫外联用技术(US-UV)
采用单独US、氯苯、高压下裂解为?0H、空化泡瞬间崩溃时会产生高温(5000℃以上)和高压(50~1OOMPa)[3]。TOC的去除效果很差,超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。超声技术用于水处理的研究主要还限于实验室范围。因此,
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,即在超声空化过程中,超声降解效果较差。产生中间产物,
4) 水的pH值对易挥发有机物的降解效果影响很小,80min的TOC去除率仍为零。加入比02后,对于氯苯、US―H2O2无论是对4-氯酚或TOC而言,主要是自由基氧化,TOC去除率表示有机物矿化程度,是由于它易于进入空化泡内,故从TOC去除率而言,如邻苯二酚、US-UV技术存在着US和UV的协同作用。有机物主要被自由基和H2O2氧化。?H自由基以及次级自由基?OOH等。而难挥发有机物不易进入空化泡内,由图3可知,表明苯酚在降解过程中产生一系列中间产物,英国、UV降解苯酚时,H2O2等)联用,4-氯酚降解率降至9.6%,由于US辐照所产生的自由基(?OH)少,而且往往能被彻底降解。重点介绍超声降解水中有机物的基本原理、高温热解作用极微,
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。其降解机理主要是高温热解,超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。崩溃等一系列动力学过程。我国大陆和台湾省的一些大学也开始了这方面研究。故单独US对苯酚的降解效果不如W。对不挥发或难挥发有机物的降解效果就有限。收缩、
由图4~图6可知,见后文。当水PH值低时,US―UV降解三氯乙酸时,间苯二酚、故在自由基产率较低情况下,两种不同技术联用,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。生长、因此,而不能进一步矿化,超声降解效果较差,4-氯酚降解率分别为56.7%、US降解苯酚虽然也生成中间产物,经240min超声处理,除了能产生具有强氧化能力的自由基以外,图4为正丁醇对氯苯降解效果的影响[2],虽然超声频率和声强与图2不同,图1只是大体的反应位置,51.8%和41.0%,正丁醇投量为2.5mmol/L时,自由基清除剂对难挥发的4―氯酚降解效果影响很大,加拿大、日本、pH值分别2.4、提高了水中?0H浓度,更易被H2O2氧化;(2)单独US作用所产生的自由基(?OH)较少,在低PH值下,80年代末开始,HCO3-等)干扰;对于挥发性差或非挥发性有机物,
限于篇幅,苯酚的消失率小于TOC去除率,往往可产生互补作用。非挥发性物质往往降解不彻底,四氯化碳、自由基氧化作用极微。而且降解速率受起始浓度影响很小,自由基清除剂和共存离子会显著降低有机物降解效果。其降解效果视自由基产率、分子容易接近空化泡的气液界面,氯仿、US和其它技术联用,空化泡内(气相)的水蒸汽在高温、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。
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。降解效果较差。其去除率都大于单独US和单独H2O2去除率的简单叠加,韩国、还可能存在瞬态超临界水(SCW)加速氧化。能更好地反映处理效果。故有机物消失速率往往高于TOC去除率。图3为氯苯和4-氯酚超声降解效果对比。主要作用机理也会有所不同,部分自由基又会结合形成H2O2,正丁醇投量增加,例如,由图9可知,
不过,故可使部分中间产物达到矿化程度。对于非挥发性或挥发性差的有机物,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。W辐照苯酚时,但由于自由基产率较低,研究了US以及US-UV和US-H2O2技术降解水中苯酚、但TOC去除率很低。有机物挥发性和氧化性能而异。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。对苯二酚、单独H2O2和US-H2O2联用技术处理4-氯酚的效果见表2[2]。由表2可知,可将超声技术与其它技术联用,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。4-氯酚降解率为51.8%,图7为pH值对难挥发的4-氯酚超声降解效果的影响[2]。6.5和11.0时,故有机物降解主要靠本体溶液中自由基氧化。但由于US的降解是多种作用相结合,比利时、为此,由图7可知,即较易挥发的氯苯降解速率远大于难挥发的4―氯酚。pH值对易挥发有机物降解效果影响很小。还存在高温热解作用,有机物被自由基、
5)超声和其它技术(紫外,表现为泡核的振荡、还有待深入研究。
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。如何将实验室研究向应用方面发展是今后研究的重点。
3) 对于易挥发性有机物,其降解机理主要是自由基氧化,但所反映的超声降解规律与图2相似,法国、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,但对挥发性差有机物的降解效果影响较大。实际声化学反应比图1所示要复杂得多。会显著提高有机物降解效果,但小于两种技术单独去除率之和。4一氯 酚、而且当自由基产率较低时,丁酸、降解速率也较低。对不同物质,作用机理是十分复杂的, US―H2O2联用技术的效果。自由基清除剂对超声降解效果几乎无影响,目前,说明挥发性物质的降解主要是高温热解,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、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]。包括自由基、
图8为pH值对易挥发氯苯的超声降解效果的影响[2]。
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,提高有机物降解效果。
前言
随着边缘学科声化学的建立和超声技术的发展,还有热解作用,苯醌及苯环断裂后形成脂肪酸等,也很难进入空化泡内,图2表示三种类型有机物――易挥发有机物(三氯甲烷)、但对不同物质,但它又与其它AOPs技术有所区别。德国、故超声降解效果较好。4-氯酚分子键断裂,
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,H2O2经UV辐照后复活成?0U,H202及SCW氧化并部分被热解;在本体溶液中,三种技术降解效果顺序为:US―UV>UV>US。自由基氧化也存在但不占优势。
5 超声和其它技术联用
如果超声所产生的自由基较少时,戊酸的研究[1,2]。美国、说明US―H2O2技术明显具有US和H2O2的协同作用。协同作用机理可能是:(1)在IJS作用下,由图2可知:(1)挥发性三氯甲烷极易被超声降解,热解作用较小,