水中有机污染物超声强化氧化技术研究进展

水中有机污染物超声强化氧化技术研究进展王建信(同济大学环境科学与工程学院,上海200092)李义久曾新平倪亚明(同济大学化学系,上海200092)摘要超声波技术在化学、环境、制药以及生物等领域有着广阔的应用前景。在降解水中难降解有机污染物方面,超声强化氧化技术有一定优势,降解效果显著,符合绿色环保技术的要求。超声强化氧化技术主要可分为超声空化技术、超声强化化学(催化)氧化技术、超声强化电化学(催化)氧化技术、超声强化光化学(催化)氧化技术、超声Π生物降解等几大类,本文对各类技术的优缺点进行了评述。关键词有机污染物超声降解氧化技术AdvancesofoxidationprocessesofultrasonicenhancementoforganiccontaminantsinwaterWangJianxin(SchoolofEnvironmentalScience&Engineering,TongjiUniversity,Shanghai200092)LiYijiuZengXinpingNiYaming(DepartmentofChemistry,TongjiUniversity,Shanghai200092)AbstractUltrasoundtechnologyhasabroadprospectofapplicationinchemistry,environment,pharmacyandbiology.Theoxidationprocessesofultrasonicenhancementhaveshowngreatadvantagesinthedegradationofnonde2gradableorganicpollutants.Andtheultrasonicdecompositionisnotonlyeffectivebutalsoharmless.Theoxidationprocessesofultrasonicenhancementcanbedividedintosonicationprocess,sonochemicaloxidation,sonoelectroche2mistry,ultrasoundΠphotochemistryandultrasoundΠbiodegradation.Keywordsorganiccontaminants;ultrasonicdegradation;oxidationtechnology收稿日期:2002-09-23;修订日期:2002-10-20作者简介:王建信(1976～),男,在读博士研究生,主要研究方向:工业用水与废水处理技术以及废水资源化研究。1引言工业的发展导致工业废水大量产生,其中含有的大量难降解有机污染物,通常的生物处理技术难以达到理想的处理效果。超声波可以加速化学反应、提高化学产率。其应用研究已引起世界各国的高度重视,覆盖领域已涉及生物化学、有机合成、分析化学、无机化学、电化学、光化学、立体化学以及环境化学等诸多方面。自20世纪80年代末期以来,超声技术在污染物(尤其是难降解污染物)的净化方面取得了显著的进展,由此而产生的超声强化氧化技术,是一种极具产业前景的深度氧化技术,是一种新颖、清洁的净化方法。从当前国际上研究的重点和热点来看,超声强化氧化技术正朝着两个方向迅速发展,一个方向是使用高效活性催化剂,另一个方向是将其与其他降解技术联合或结合使用。超声强化氧化技术目前主要分为超声空化技术、超声强化化学(催化)氧化、超声强化光化学(催化)氧化、超声强化电化学(催化)氧化和超声Π生物降解等五类。2超声空化技术超声化学反应的功效主要源于超声的空化作用。当液体中施加一定频率和强度的超声波时,会产生大量的微小气泡,这些微小气泡在其形成、振荡、生长、收缩至崩溃的过程中,会引发一系列的物理、化学变化,超声的这个作用就叫空化作用。空化泡崩溃时,在极短的时间以及空化泡周围的极小的空间内,产生5000K以上的高温和大约5×107Pa的高压,温度变化率高达109KΠs,并伴生强烈的冲击波(均相)和(或)时速达400km的射流(非均相),这就为在一般条件下难以实现或不可能实现的化学第4卷第4期环境污染治理技术与设备Vol.4,No.42003年4月TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControlApr.2003反应提供了一种新的非常特殊的物理环境,开启了一条新的化学反应通道[1]。超声空化技术正是以这种特殊的能量形式加速化学反应,引起声解(sonoly2sis),从而促使废水中有机污染物(包括难降解污染物)的降解,其作用机理主要是直接热解和羟基自由基的氧化作用[2]。用超声的空化作用降解有机物的研究,始于20世纪90年