氯代有机化合物及造纸黑液超声降解

发布时间：2020-07-27 12:18

【摘要】：人为或自然因素造成饮用水中含有各种有害有机物,这己成为国内外关注的焦点。很多有机物在水中并无异味,但仅含亿分之几就会危害健康而不宜长期饮用。水域污染已成为浪费资源,破坏生态环境而急需解决的重大环保问题。超声作为一种高频振动的机械波能源,可在微观层次上与物质发生相互作用。特别是高强度超声在液体中引起的空化运动及气泡剧烈崩溃时产生的局部高温、高压、发光、放电、冲击波、高速射流等极端物理条件,能使在一般条件下难以实现的化学反应得以实现。这种局部效应可看作一个“微反应器”,在这个反应器中空化气泡崩溃过程为化学反应创造了一个如此新奇的环境。目前声化学已成为污水处理中有机物降解的先进物理氧化工艺的一个崭新的研究分支。本文在国内外大量文献调研和综合分析的基础上,采用自制的声化学反应器对水中常见的不同物理化学性质的优先污染物如三氯乙烯、氯苯、五氯酚以及它们的混合物进行了小样品模拟降解研究。对实际造纸黑液也进行了超声处理研究。取得如下创新性结果: 一、自行设计研制成分别工作于两种超声频率(500 kHz和800 kHz)的两个声化学反应器。用宽带微型水听器对两个反应器在不同电功率(0～100 W)激励下,水中声场进行了较为系统的波形测量与频谱分析。证明这两反应器内均可产生由线性(小振幅)到非线性(有限振幅波一混沌一空化)的声场条件。为本文的实验参数选择提供了依据。二、超声降解实验研究取得的主要结果: l、三氯乙烯的降解不受氧化剂和自由基清除剂的影响,表明TCE降解主要以泡内热解为主。溶液pH值影响TCE降解,pH越高声解效果越好。反应都满足准一阶动力学反应模式。 2、氯苯的降解不受pH、离子浓度及自由基清除剂的影响,表明CB降解以泡内热解为主。初始浓度影响着降解效果,初始浓度越大,降解时间越长。声解反应都服从准一阶动力学反应模式。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：X793
【图文】：

气泡,变化关系,周期,声场

至有人把超声空化看作是声化学的原动力。声空化的基本物理问题是研究液体在声场作用下，气泡的形成生长、收缩、闭合、崩塌及反跳等过程。关于气泡在声场作声学理论已有明确表述，这就是著名的 Rayleigh-Plesset 气RRRRRRRRPPtPPavgρμρσωργ&&&&24[sin()]12303002+ ++ ++=0 （2－为气泡半径，R0为气泡初始半径，P0为静压，Pv为气泡内02Rσ+， ρ、μ、σ和ω分别为液体密度、粘滞系数、表面张。照(2-1)式，通过数值计算可具体得到气泡半径与时间的关系示。

实验装置图

氯代有机化合物及造纸黑液超声降解条件下高频超声空化泡内产生羟基自由基及逃逸到气—液界面的自由基的数量远高于低频超声。这有利于溶液中更多的污染物发生氧化反应，结果造成对污染物的降解率远高于低频。另有国内外文献报道，混响场的声化学反应产率优于行波场[7]。根据这些调研结果，结合我们的实验情况，设计研制了供模拟物系进行降解的高频实验系统，如图 3-1 所示。

对数,反应速率常数,过氧化氢,常数

常数与 pH 及过氧化氢之间的关系如图 4-1-5 和 4-1-6 所示。4 6 8 10 12 140.0400.0450.0500.0550.0600.0650.0700.075K1(/min)pHr2=0.97图 4-1-5 反应速率常数与 pH 值的关系

【参考文献】