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超声波与其他工艺联用的新型水处理技术

时间:2018-08-20    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

超声波是一种高频机械波,具有波长较短,能量集中,沿直线传播的特点,同时又具有高效、无污染或少污染的特点,是近年来发展的一项新型水处理技术。它集高级氧化、热解、超临界氧化等技术于一体,且降解速度快、能将水体中有害有机物转变成CO2 H2O、无机离子或比原有机物毒性小易降解的有机物,因而在处理难生物降解有机污染物方面具有显著的优越性。本文着重介绍与超声波联用的相关工艺

1.超声/臭氧联用技术

在超声与其他水处理技术相组合的联用技术中,超声/臭氧(US/O3)联用技术是研究最多及最早的技术之一。臭氧作为一种强氧化剂用于水处理工业化的关键是要臭氧能够很好地溶解与分散在水中,引入超声波,则可使臭氧充分分散与溶解,提高臭氧氧化能力,节约电能,减少臭氧的投加量。US/O3技术降解水中有毒有机物具有高效、低成本的特点,在水处理中具有很大的应用潜力。

2.超声/过氧化氢联用技术

在超声氧化过程中,超声起到反应物与催化剂的双重作用。作为反应物,超声可使有机分子降解;作为催化剂,超声使H2O2分解生成有效的氧化自由基,如HOHOO,从而导致有机物发生一系列的氧化降解反应。H2O2在反应中,既是HO的来源,又是HO的清除剂,因此H2O2的量必须保持最佳值。


3.超声/光化学联用技术

如采用超声/光化学联用技术降解苯酚溶液,以TOC去除率为评价指标,超声/光化学联用技术降解苯酚溶液存在着明显的协同效应。Fe2+作为催化剂,提高苯酚的TOC的去除率。苯酚降解时产生中间产物,因此其矿化不彻底。苯酚的降解速率随着溶液pH的降低和溶解O2量的增加而增加。主要的降解产物(对苯二酚、儿茶酚、苯醌和间苯二酚)说明HO•参与了苯酚的降解。

光催化处理有机污染物是一种有效的方法,在以TiO2作催化剂的光催化处理过程中,采用超声波的分散效应,使TiO2均匀分散,提高其催化活性。


4.超声/脱附联用技术

吸附法是常见的水处理技术,在超声作用下再生饱和酚的活性炭和高分子树脂,能取得良好的效果,而超声加速脱附的原因是声空化引起的微射流强化了酚的孔扩散速度。

同时有科学家研究发现,施加超声波不仅可以改变在常规下已达平衡的NKAⅡ树脂苯酚水体系的相平衡状态,使体系新的平衡状态向吸附量减少的方向移动,而且通过超声空化作用强化了相间质量的传递过程,在超声条件下的扩散系数比常规条件下的扩散系数约大一个数量级,随着超声场声强的增加,扩散系数也增大。


 

超声处理是一个极其复杂的过程。不同物化性质的污染物,因降解机理不同,超声降解的效果也存在差异。利用超声空化技术,只有针对具体的污染物,优化反应操作条件才能获得最佳的超声降解效果。今后针对实际多组分难降解物系在降解机理、物质平衡、反应动力学、反应器设计放大等方面的研究,必将使超声波成为一种高效实用的水处理技术。


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