纯水体系超声空化产额研究_丁雷

StudyonultrasoniccavitationyieldinpurewatersystemDingLei1，WangJiaping1，ZhaoYixian1，ZhouHongsheng2，NiuXiaojun3（1.SchoolofResourceandEnvironmentalEngineering，EastChinaUniversityofScienceandTechnology，Shanghai200237，China；2.ShanghaiAcousticsLaboratory，InstituteofAcoustics，ChineseAcademyofSciences，Shanghai200032，China；3.HaihuaYongtaiLawFirm，Shanghai200120，China）纯水体系超声空化产额研究丁雷1，王佳平1，赵一先1，周红生2，牛晓军3（1.华东理工大学资源与环境工程学院，上海200237；2.中国科学院声学所东海研究站，上海200032；3.海华永泰律师事务所，上海200120）［摘要］实验以H2O2产额和电导率变化量作为超声空化产额的表征方法，考察了超声频率、超声功率以及曝气供氧对纯水体系超声空化产额的影响。结果表明，在400kHz和120W以下范围内，纯水体系H2O2产额和电导率变化量随超声频率、超声功率的增加而逐渐增大，高频超声对空化产额的增强效应更为明显。曝气供氧能够明显增强纯水体系空化产额，超声辐照曝气系统电导率的增加量远大于单独曝气和单独超声辐照引起的电导率增加量数值的代数和。［关键词］超声波；空化产额；H2O2；超声氧化［中图分类号］TQ085［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2010）03-0034-04Ａｂｓｔｒａｃｔ：Theeffectsofultrasonicfrequencies，ultrasonicpowerandaerationoxygensupplyontheultrasoniccavi-tationyieldinpurewatersystemhavebeeninvestigatedwhenH2O2productionandconductivityvariationareadopt-edtorepresentultrasoniccavitationyieldintheexperiment.Theresultsshowthatinthescopeof400kHzand120W，bothH2O2productionandconductivityvariationareincreasedwiththeincreaseofultrasonicfrequencyandultrasonicpower，andtheenhancedeffectofhighultrasonicfrequencyontheultrasoniccavitationyieldismoreob-vious.Aerationoxygensupplycouldenhanceultrasoniccavitationyieldobviously.Theincreaseofconductivityvari-ationofultrasoundsystemcombinedwithaerationismuchlargerthanthealgebraicsumofconductivityvariationofbothindividualaerationandindividualultrasoundsystem.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ultrasound；cavitationyield；hydrogenperoxide；ultrasonicoxidation［基金项目］上海市重点学科建设项目（B604）基于空化理论发展起来的超声氧化技术，利用空化效应瞬间产生的局部高温（5000K）、高压（50MPa）热点微环境及其伴生的强烈冲击波和速度高达400km/h的微射流，形成了一般条件下难以实现或者不可能实现的极端物理化学条件，使一般常温常压下极难或者不能发生的化学反应成为可能〔1-2〕。这一特殊的能量形式和反应历程，使得超声氧化技术在氧化去除难生物降解有机物方面表现出了其他高级氧化技术无可比拟的优越性。目前，超声氧化技术在废水处理领域中的研究应用，尚处于实验阶段〔3-4〕。超声氧化技术主要通过高温热解和自由基氧化两个途径实现对有机物质的氧化降解。一般而言，对于非极性、易挥发有机物以前者为主，而对极性、难挥发的有机物则主要以后者为主。声空化是声化学反应的主动力，超声空化产额的高低是决定超声系统氧化降解能力大小的关键。超声空化过程中产生的自由基能够在一定条件下通过反应生成H2O2，如式（1）~式（3）所示〔5〕。