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1、高級(jí)氧化技術(shù)超聲技術(shù)目錄超聲氧化技術(shù)簡(jiǎn)介超聲氧化技術(shù)機(jī)理超聲氧化技術(shù)的影響因素單一超聲氧化技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用US聯(lián)用高級(jí)氧化技術(shù)在廢水中的應(yīng)用總結(jié)2wu次聲波（頻率<16HZ）聲波（16HZ<頻率<20000HZ）超聲波（50MHZ>頻率>20000HZ）微波超聲（頻率>50MHZ）什么叫超聲波？3wu超聲技術(shù)作用機(jī)理的幾個(gè)重要概念1.空化現(xiàn)象的產(chǎn)生P0P0PP靜壓力P0平衡處于穩(wěn)定狀態(tài)P=Pus-P0大量不同粒徑的空化核稀疏相密實(shí)相密實(shí)相7wu空化現(xiàn)象的產(chǎn)生在液體內(nèi)部局部壓力降低時(shí)，液體內(nèi)部或
2、液固交界面上蒸氣或氣體，進(jìn)入空穴(空泡)，從而形成不同大小的氣泡的過(guò)程，稱為空化(現(xiàn)象)的產(chǎn)生。8wu空化現(xiàn)象圖示空化氣泡9wu2. 空化閾P(yáng)=Pus-P0當(dāng)P=0時(shí)，即Pus=P0使液體產(chǎn)生空穴的最低聲強(qiáng)或聲壓幅稱為空化閥。10wu超聲技術(shù)機(jī)理超聲技術(shù)的三大作用機(jī)理1.空化理論2.自由基理論3.超臨界理論11wu1.空化/熱點(diǎn)理論當(dāng)頻率在16kHz以上的超聲波輻照液體時(shí)，會(huì)使液相分子間的吸引力在疏松的半周期內(nèi)被打破，形成空化泡，這一過(guò)程稱為超聲空化。生成的空化泡在隨后聲波正壓相作用下，體積在極短的
3、時(shí)間內(nèi)被壓縮。在這時(shí)，空化泡將產(chǎn)生兩種不同的結(jié)果：穩(wěn)態(tài)空化與瞬態(tài)空化。12wu穩(wěn)態(tài)空化當(dāng)在比較小的聲壓激發(fā)下，產(chǎn)生低于一個(gè)大氣壓的聲壓，而這些聲壓通常產(chǎn)生的空化為穩(wěn)態(tài)空化。對(duì)于穩(wěn)態(tài)空化，氣泡以其平衡半徑劇烈的非線性振蕩。對(duì)于穩(wěn)態(tài)空化，其氣泡一般不發(fā)生激烈地崩潰過(guò)程，當(dāng)其非線性振蕩較為強(qiáng)烈時(shí)，也會(huì)伴隨而來(lái)一些效應(yīng)，如在氣泡界面上，由于高速度梯度引起的微射流，從而造成一定的粘滯應(yīng)力來(lái)影響附近存在的細(xì)胞或大分子。13wu瞬態(tài)空化當(dāng)激勵(lì)聲壓較大時(shí),氣泡運(yùn)動(dòng)就幾乎完全兩樣了。P+USP+USP+USP+US瞬
4、態(tài)空化示意圖14wu瞬態(tài)空化15wu瞬態(tài)空化圖2氣泡的形成、成長(zhǎng)與崩潰16wu瞬態(tài)空化Nolfingk和Neppiras“熱點(diǎn)”理論可得：(1)空化泡內(nèi)最大壓力Pｍａｘ——空化泡內(nèi)最大壓力；Pｇ——起始半徑時(shí)泡內(nèi)的壓力；Pｍ——空化泡在崩潰過(guò)程中受到的總壓力；r——?dú)怏w的比熱比γ值。17wu(2)瞬態(tài)空化泡崩潰時(shí)泡內(nèi)最高溫度ＴminＴmax——瞬態(tài)空化泡崩潰時(shí)泡內(nèi)最高溫度；Ｔmin——環(huán)境溫度；Pg——起始半徑時(shí)泡內(nèi)的壓力。18wu瞬態(tài)空化上式估計(jì)計(jì)算得到的高溫和高壓分別可達(dá)5500℃和50662～
5、101325kPa。這樣，處于正常溫度與壓力的液體環(huán)境中就產(chǎn)生了異常的高溫高壓，即形成所謂的“熱點(diǎn)”，這就是所說(shuō)的“熱點(diǎn)理論”。在氣泡被壓縮到極小之后，又有一個(gè)反彈，氣泡極度地變形，發(fā)生破裂，形成許多新的小氣泡，并伴有微射流現(xiàn)象。19wu穩(wěn)態(tài)空化和瞬態(tài)空化穩(wěn)態(tài)空化瞬態(tài)空化只是發(fā)生一系列非線性的振動(dòng)，無(wú)崩潰現(xiàn)象產(chǎn)生崩潰現(xiàn)象，發(fā)出大量的熱量，并有局部高溫高壓20wu2.自由基氧化空化泡絕熱崩潰時(shí)產(chǎn)生的高溫高壓(5500℃和50662～101325kPa)足以使H2O分子(水分子中O-H鍵能為500kJ/
6、mol)分解為·H和·OH自由基，兩者又可結(jié)合生成H2O2。其反應(yīng)可如下所示：21wu水離解Ｈ2Ｏ→Ｈ·+ＨＯ·Ｈ·+Ｈ·→Ｈ2Ｈ·+Ｏ2→ＨＯ2·ＨＯ2·+ＨＯ2·→Ｈ2Ｏ2+Ｏ2ＨＯ·+ＨＯ·→Ｈ2Ｏ2Ｈ·+ＨＯ·→Ｈ2ＯＨ·+Ｈ2Ｏ2→Ｈ2Ｏ+ＨＯ·Ｈ·+Ｈ2Ｏ2→Ｈ2+ＨＯ2·ＨＯ·+Ｈ2Ｏ2→Ｈ2Ｏ+ＨＯ2·ＨＯ·+Ｈ2→Ｈ2Ｏ+Ｈ·22wu氮?dú)獯嬖诘慕怆xＮ2→2Ｎ·ＨＯ·+Ｎ·→ＮＯ+Ｈ·ＨＯ·+ＮＯ→ＨＮＯ2ＨＯ·+ＮＯ→ＮＯ2+Ｈ·2ＨＯ2+Ｈ2Ｏ2→ＨＮＯ2+ＨＮＯ3Ｈ·+Ｎ·→Ｎ
7、ＨＮＨ+ＮＨ→Ｎ2+Ｈ2Ｏ2+Ｎ·→ＮＯ+Ｏ·23wu氧氣存在的解離Ｏ2→2Ｏ·Ｈ·+Ｏ2→ＨＯ·+Ｏ·Ｏ·+Ｈ2→ＨＯ·+Ｈ·Ｏ·+ＨＯ2·→ＨＯ·+Ｏ2Ｏ·+Ｈ2Ｏ2→ＨＯ·+ＨＯ2·24wu有機(jī)物存在的解離Ｒ+ＨＯ·→Ｐ1(產(chǎn)物)Ｒ+Ｈ·→Ｐ2Ｒ+ＨＯ2·→Ｐ3Ｒ+Ｏ·→Ｐ4Ｒ→Ｐ525wu3.超臨界氧化當(dāng)溫度和壓力分別超過(guò)水分子的臨界溫度374℃和臨界壓力20×107Pa時(shí)，水分子處于超臨界狀態(tài)，稱為超臨界水。水的物理化性質(zhì)的粘度、電導(dǎo)、離子活度積、溶解度、密度和熱容在超臨界區(qū)發(fā)生突變，因此
8、具有低的價(jià)電常數(shù)、高的擴(kuò)散性和快的傳輸能力，具有良好的溶劑化特性。此時(shí)，超臨界水能與非極性物質(zhì)，如烴類(lèi)，互溶，也能與空氣、二氧化碳和氮?dú)獾葰怏w完全互溶。超臨界水的這些特殊性質(zhì)使它成為一種理想的反應(yīng)介質(zhì)，有利于大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)速率的提高。26wu三大機(jī)理下的去除圖示揮發(fā)份熱解燃燒超臨界氧化空化氣泡·OHH2O2·OHH2O2·OHH2O2·OH·OH自由基氧化H2O2H2O2超臨界膜自由基氧化液相介質(zhì)27wu其他機(jī)理1.機(jī)械剪切作用空化氣泡本身在振蕩過(guò)程中，將伴隨著一系列
