磁场和超声波对污水的联合净化作用

-24-中国科技信息2007年第23期CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONDec.2007能源及环境会有很好的发展前景。2作用原理为了研究磁场和超声波共同对污水的作用，我们首先分别从物理、化学过程方面介绍磁场和超声波对水处理的原理。2.1磁场水处理原理2.1.1高梯度分离法原理现阶段磁场水处理主要是基于磁分离法。磁分离法按装置原理可分为磁凝聚分离、磁盘分离和高梯度磁分离法3种。下面我们以高梯度磁分离处理污水为例介绍磁场水处理原理。废水中的污染物种类很多，对于带电的离子、带强磁性污染物，可直接用高梯度磁分离技术分离；对于非磁性污染物,可先投加磁种和混凝剂,它们在废水中起着“核心”的作用,使废水中的杂质与磁种之间通过粒子或分子间的亲和作用吸附在磁种上,然后通过高梯度磁分离器除去废水中的污染物。图1高梯度磁分离器结构示意梯度的产生主要靠梯度磁分离器中的填料来实现，由于填料均选用磁化率很高的材料，磁力线基本上集中从其内通过，于是在填料表面附近的磁力线密度衰减，从而形成一个强的磁场强度梯度。废水流过梯度磁分离器的填料时，当填料对废水中污染物的磁力和洛仑兹力作用大于其它力的合力时，污染物被吸在填料上；切断磁路后，磁力消失，被填料捕集到的污染物用压缩空气或水反冲洗下来，从而达到从废水中去除污染物的目的。磁场和超声波对污水的联合净化作用杨一明国防科学技术大学光电科学与工程学院410073UnitePurgeProcessesofMagnetismandUltrasonicUsedinWastewaterTreatmentHuangzhihe,yangyimingNUDTcollegeofOpto-ElectronicScienceandEngineering,HunanChangsha,4100731引言利用磁场和超声波都可以降解水中的污染物，尤其对有机废水处理是近几年才发展起来的新型水处理技术。它们都可以分别单独使用，也可以与其它水处理技术联合使用。近年来,声化学氧化与其它水处理技术联合使用对水中的化学污染物处理（尤其是难降解的有机污染物）,已获得了许多有价值的研究成果；同样直接或间接利用磁场进行水处理也取得了许多成果；但是在磁场及超声波共同作用下对水的处理方面的研究尚不多，笔者实验证明这两者强相互作用下对水的效应不是简单的线性相加而且从理论上进行了分析。由于其降解过程能耗低，成本低，易操作，无二次污染，这种处理方法对污水的处理2.1.2优缺点及影响因数产生高梯度磁场需要高的磁场强度和恰当的磁性介质，与传统的磁分离器相比,高梯度磁过滤装置的分离速度快,分离效率高,在水处理、大气除尘等环境保护领域应用广泛,对水中各种悬浮物、重金属离子、油污、细菌、藻类、色度、浊度、有机物以及放射性污染物等的去除都比较有效。此外，引入磁种会带来附加杂质，不利于净化除杂。2.2超声波水处理原理：2.2.1超声波水处理原理超声波是指频率范围在20kHz～10MHz的声波。超声技术是利用声空化能量加速和控制化学反应，提高反应效率的一种新技术。超声波能加快反应进程，主要作用机理有空化效应、机械剪切效应、超声絮凝效应和自由基效应。超声降解的机理主要是热解反应和氧化反应两种类型。超声波具有很高的能量，能够激发出自由基。而自由基含有未配对电子,所以其性质活泼,具有很强的氧化能力,可在空化气泡周围界面重新组合,或与气相中的挥发性溶质反应,形成最终产物,可以使常规条件下难分解的有毒有机污染物降解,降解的主要途径为直接高温热解、自由基氧化、超临界水氧化。其氧化原理见图2。其中前者主要利用了超声波的能量特性,而后者则同时利用了超声波的频率特性。化学反应和传递过程的超声强化作用主要是由于超声空化产生的化学效应和机械效应引的。图2超声波降解有机物原理示意图2.2.2影响超声降解的因素(1)超声降解的反应速率一般随声强的增大而增大,基本呈线性关系,但声强过高会摘要开发污染治理技术是当前国内外水处理领域的研究热点。磁场、超声波单独对污水处理的研究已经较多。首先分别介绍了磁分离和超声波水处理的原理，总结了各自的影响因素,然后探讨了两者强相互作用下对污水的效应，提出了处理污水的新方法，具有广阔的应用前景。关键词超声波;磁场;污水净化；耦合作用；声空化；中图分类号：XAbstractExploringenvironmentalpollutioncontrolaretheresearchhottopicsinwastewatertreatmentfieldbothathomeandabroad.Therearemanyresearchesonwastewatertreatmentbymagneticandultrasonicseparately.Thispass