超聲波水處理資料.doc

.超聲波水處理資料什么是超聲波更新時(shí)間：08-3-7 14:03 一、什么是超聲波 聲波是屬于聲音的類別之一，屬于機(jī)械波，聲波是指人耳能感受到的一種縱波，其頻率范圍為16Hz-20KHz。當(dāng)聲波的頻率低于16KHz時(shí)就叫做次聲波，高于20KHz則稱為超聲波聲波。 超聲波具有如下特性： 1） 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質(zhì)中有效傳播。 2） 超聲波可傳遞很強(qiáng)的能量。 3） 超聲波會(huì)產(chǎn)生反射、干涉、疊加和共振現(xiàn)象。 4） 超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，可在界面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和空化現(xiàn)象。二、什么是超聲波水處理技術(shù) 聲化學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科, 超聲作用于水處理，是近年來聲化學(xué)領(lǐng)域研究的新發(fā)展。超聲化學(xué)作為一門邊沿科學(xué)的興起是近沿科學(xué)的興起是近十幾年的事情。超聲作用于化學(xué)反應(yīng)，主要來自超聲空化現(xiàn)象，空化泡崩潰產(chǎn)生局部高溫、高壓和強(qiáng)烈的沖擊波及射流，為在一般條件下難以實(shí)現(xiàn)或不可能實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)提供了一種新的非常特殊的物理化學(xué)環(huán)境。 超聲波技術(shù)是指利用頻率比人耳所能聽到的頻率范圍更高(即18 kHz)的聲波作為對(duì)象的聲化學(xué)方法，利用超聲波來加速化學(xué)反應(yīng),提高化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)率。聲化學(xué)反應(yīng)是通過聲空化過程實(shí)現(xiàn)的。聲空化把聲場能量集中起來,然后伴隨空化泡崩潰而在極小的空間內(nèi)將其釋放出來,使之在正常溫度與壓力的液體環(huán)境中產(chǎn)生異乎尋常的高溫(高于5 000 K)和高壓(高于5107 Pa),形成“熱點(diǎn)”(Hotspot),從而開辟化學(xué)反應(yīng)通道,增大化學(xué)反應(yīng)速率。 自1883年Galton首次研究出人造超聲波換能器以來,超聲波技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到檢測(cè)、鉆孔、清洗、乳化、化學(xué)處理等方面。其應(yīng)用分為高頻低強(qiáng)度和低頻高強(qiáng)度兩類:前者聲功率范圍很寬,一般為數(shù)微瓦,主要應(yīng)用于超聲波測(cè)試;后者能量集中,聲功率可以達(dá)到上千瓦,可使介質(zhì)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)從而引起介質(zhì)變形或發(fā)生化學(xué)變化。 當(dāng)一定強(qiáng)度的超聲波通過媒體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列的物理、化學(xué)效應(yīng)。早在1929年就有超聲波化學(xué)效應(yīng)的報(bào)道，而將其應(yīng)用于水處理領(lǐng)域只是近10年的事情，它主要用來加速降解水中難降解的有毒有機(jī)污染物，是一種高級(jí)催化氧化水處理技術(shù)。 英國Coventry大學(xué)的T. J. Mason和法國PualSabater大學(xué)的Luche先后于20世紀(jì)90年代開展了應(yīng)用超聲聲化學(xué)降解水體中難降解有毒有機(jī)物的研究，并取得良好的效果。從而引起很多學(xué)者的興趣。美國、日本、加拿大、德國、法國等國的一些大學(xué)實(shí)驗(yàn)室和研究所紛紛致力于超聲降解有機(jī)物的研究。我國二十世紀(jì)九十年代后期，對(duì)超聲降解有機(jī)物的研究。迄今為止，超聲降解已進(jìn)行了包括脂肪烴類、芳香烴類、酚類、酯類、醇類、酮類、胺、酸類、天然有機(jī)物究，取得了很好的效果。 利用超聲技術(shù)降解水中的化學(xué)污染物,尤其是難降解的有機(jī)污染物是近幾年來發(fā)展起來的新型水處理技術(shù),尤其是廢水中難降解有機(jī)污染物的治理,目前已取得了不錯(cuò)的結(jié)果。它具有去除效率高、反應(yīng)時(shí)間短、設(shè)施簡單、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。近年來,超聲技術(shù)在處理微污染水、高濃度難降解的有機(jī)廢水、污泥以及飲用水殺菌、消毒和工業(yè)廢水的阻垢、除垢等方面的研究,已取得了較大的成果。與紫外線、熱、壓力、化學(xué)等處理方法相比,超聲波對(duì)污染物的處理更直接,對(duì)設(shè)備的要求更低。超聲波水處理作用機(jī)理更新時(shí)間：08-3-7 14:12 一、功率超聲機(jī)理 當(dāng)一定強(qiáng)度的超聲波在媒質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)產(chǎn)生力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)等一系列效應(yīng)。這些效應(yīng)可歸納為下列三種基本作用： 1、機(jī)械作用。超聲波是機(jī)械能量的傳播形式，與波動(dòng)過程有關(guān)，會(huì)產(chǎn)生線性效變的振動(dòng)作用。超聲波液體中傳播時(shí)，其同質(zhì)點(diǎn)位移振幅雖然很小，超聲引起的質(zhì)點(diǎn)加質(zhì)點(diǎn)位移振幅雖然很小，但超聲引起的質(zhì)點(diǎn)加速度卻非常大。若20KHz、1W/平方厘米的超聲波在水中傳播，則其產(chǎn)生的聲壓幅值為173Kpa，這意味著聲壓幅值每秒種內(nèi)要在正負(fù)173Kpa之間變化2萬次，最大質(zhì)點(diǎn)的加速度達(dá)144萬米每二次方秒，大約為重力加速度的1500倍，這樣激烈而快速變化的機(jī)械運(yùn)動(dòng)就是功率超聲的機(jī)械振動(dòng)效應(yīng)。 2、空化作用。超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時(shí)，當(dāng)聲強(qiáng)達(dá)到一定期強(qiáng)度，液體中聲場作用區(qū)域形成局部的暫時(shí)負(fù)壓，使液體中的微氣泡生長、膨脹至突然破裂，導(dǎo)致氣泡周圍的液體中產(chǎn)生強(qiáng)烈的激波，形成局部點(diǎn)的高溫高壓，空化泡崩潰時(shí)，在空化泡周圍極小空間內(nèi)產(chǎn)生5000K的瞬態(tài)高溫和約50mpa的應(yīng)。，在空化泡周圍極小空間內(nèi)產(chǎn)生5000K的瞬態(tài)高溫和約50mpa的高壓，且溫度冷卻率達(dá)10的9次方k/s，并伴有強(qiáng)烈沖擊波和時(shí)速達(dá)400Km的射流，就是超聲空化效應(yīng)。 3、熱作用。超聲波在媒質(zhì)中傳播，其振動(dòng)能量不斷被媒質(zhì)吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏棺陨頊囟壬?。聲能不間斷的吸收可引起媒質(zhì)中的整體加熱，邊界外的局部加熱和空化形成激波時(shí)，波前處的局部邊界外的局部加熱和空化形成激波時(shí)，波前處的局部加熱等，這就是功率超聲的熱作用。二、超聲化學(xué)機(jī)理 1、超聲催化。超聲催化反應(yīng)是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域。目前，有關(guān)反應(yīng)模型、機(jī)理的研究尚很模糊，但眾多的科研成果確認(rèn)了催化反應(yīng)的顯著效果。其主要作用：一是高溫高壓條件有利于反應(yīng)物裂解成自由基和二階炭，形成更為活潑的物種。二是沖擊波和微射流對(duì)固體表面有吸解和清洗作用。三是沖擊波可破壞反應(yīng)物結(jié)構(gòu)，分散反應(yīng)物系。四是超聲空化導(dǎo)致金屬品格的變形和內(nèi)部應(yīng)變區(qū)的形成，從而提高金屬化學(xué)反應(yīng)活性。超聲條件下的反應(yīng)速率比沒有超聲時(shí)增加了100000倍，且反應(yīng)時(shí)間大且反應(yīng)時(shí)間大大縮短。 2、超聲降解。超聲處理可以降解大分子，尤其是處理高分子量聚合物的降解效果更顯著。超聲降解源于超聲的機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)和熱效應(yīng)。三、超聲水處理機(jī)理 功率超聲的空化效應(yīng)為降解水中有害有機(jī)物提供了獨(dú)特的物理化學(xué)環(huán)境從而導(dǎo)致超聲波污水處理目的的實(shí)現(xiàn)。超聲空化泡的中有害有機(jī)物提供了獨(dú)特的物理化學(xué)環(huán)境從而導(dǎo)致超聲波污水處理目的的實(shí)現(xiàn)。超聲空化泡的崩潰所產(chǎn)生的高能量足以斷裂化學(xué)鍵。在水溶液中，空化泡崩潰產(chǎn)生氫氧基（OH）和氫基（H），同有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)?？栈?dú)特的物理化學(xué)環(huán)境開辟了新的化學(xué)反應(yīng)途徑，驟增化學(xué)反應(yīng)速度，對(duì)有機(jī)物有很強(qiáng)的降解能力，經(jīng)過持續(xù)超聲可以將有害有機(jī)物降解為無機(jī)離子、水、二氧化碳或有機(jī)酸等無毒或低毒的物質(zhì)。 超聲降解水中有機(jī)污染物技術(shù)既可單獨(dú)使用，也可利用超聲空化效應(yīng)，將超聲降解技術(shù)同其他處理技術(shù)聯(lián)用進(jìn)行有機(jī)污染物的降解去除。 超聲波技術(shù)主要是指利用超聲波來加速化學(xué)反應(yīng)，提高化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)率。目前，對(duì)超聲波技術(shù)降解水中污染物機(jī)理的認(rèn)識(shí)主要是空化理論和自由基氧化機(jī)理，超聲波對(duì)有機(jī)物的降解不是直接的聲波作用，因?yàn)樵谝后w中波長0.01510 cm(相當(dāng)于15kHz10 MHz)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分子的尺寸，和液體中產(chǎn)生的空化氣泡的崩滅有密切關(guān)系。 超聲波通過液體介質(zhì)向四周傳播，當(dāng)聲能足夠高時(shí)，在疏松的半周期內(nèi)，液相分子間的吸引力被打破，形成空化核。空化核的壽命約為0.1s，它在爆炸的瞬間可以產(chǎn)生大約4 000K和100MPa的局部高溫高壓環(huán)境，并產(chǎn)生速度約110 m/s的具有強(qiáng)烈沖擊力的微射流。然后該熱點(diǎn)隨之冷卻，冷卻率達(dá)109 K/s，并在液體中伴有強(qiáng)大的沖擊波，水分子在熱點(diǎn)達(dá)到超臨界狀態(tài)，并分解成羥基自由基、超氧基等。這些條件足以使有機(jī)物在空化氣泡內(nèi)發(fā)生化學(xué)鍵斷裂、水相燃燒、高溫分解或自由基反應(yīng)，為有機(jī)物的降解創(chuàng)造了一個(gè)極端的物理環(huán)境。超聲波水處理技術(shù)應(yīng)用范圍更新時(shí)間：08-3-7 14:23 1、用于處理微污染原水 對(duì)微污染原水進(jìn)行深度處理從而進(jìn)一步改善供水水質(zhì)是許多水廠面臨的難題之一,現(xiàn)行的深度處理方法如活性炭、膜法、臭氧活性炭聯(lián)用技術(shù)都存在著一定的問題。 近年來,超聲技術(shù)用于處理微污染原水的研究已展開。程愛華等用腐殖酸、Fe3+離子、SiO2、陰離子洗滌劑、苯酚等配成一定濃度的模擬微污染水,在不同的反應(yīng)容器(燒杯、圓盤、圓桶)中用頻率為2024 kHz,功率500 W的超聲波處理一段時(shí)間,結(jié)果表明,超聲波對(duì)微污染水的色度、濁度、有機(jī)污染物均具有一定的去除作用,對(duì)降解色度、有機(jī)物來說,圓桶中實(shí)驗(yàn)效果最好,圓盤中實(shí)驗(yàn)效果次之,燒杯實(shí)驗(yàn)效果最差;對(duì)去濁而言,燒杯實(shí)驗(yàn)效果最好,圓桶中實(shí)驗(yàn)效果次之,托盤實(shí)驗(yàn)效果最差。 劉紅等將超聲波用于強(qiáng)化微污染水的生物處理,結(jié)果表明,通過一定強(qiáng)度的超聲波處理后,膜生物反應(yīng)器的生物活性得到增強(qiáng),反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷增加,有機(jī)物凈化效率提高。超聲處理促進(jìn)了生物活性,且功率為10 W的超聲波促進(jìn)生物活性的效果最為明顯。2、用于處理高濃度難降解有機(jī)廢水 超聲技術(shù)可用于處理各種難降解的有機(jī)廢水,目前已用于含單環(huán)芳香族化合物、多環(huán)芳烴、酚類、氯化烴、氯代烴、有機(jī)酸、染料、醇類、酮類等廢水處理的研究,并取得良好的效果。在實(shí)際的工業(yè)廢水中,超聲技術(shù)已用于處理造紙廢水、印染廢水、制革廢水、焦化廢水、制藥廢水、垃圾滲濾液等,并取得較好的效果; 李志建等采用超聲與厭氧生化法相聯(lián)合處理工藝處理堿法草漿黑液,COD去除率可達(dá)57%69%,比單純厭氧法提高約20%,且處理后污泥活性增加,綜合毒性降低;祁夢(mèng)蘭等用超聲處理染料廢水,發(fā)現(xiàn)廢水的可生化性提高,BOD5/COD由0.220.28上升到0.440.51。 李國英等用聲強(qiáng)為1.47 W/cm2、頻率為24 kHz的超聲波強(qiáng)化混凝沉淀處理制革廢水,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:先施加超聲波60s,再投加混凝劑,COD去除率最高可達(dá)73.2%,比不用超聲波時(shí)提高10%以上,表明超聲波對(duì)混凝沉淀法處理制革廢水有明顯的強(qiáng)化作用; 張子間用超聲波SBR法處理焦化廢水,在聲強(qiáng)為9.21 W/cm2,處理時(shí)間為2.5 min時(shí),廢水的BOD5/COD由2.0提高到4.5;胡學(xué)偉用頻率18 kHz、聲強(qiáng)0.110 W/cm2的超聲波處理垃圾滲濾液,結(jié)果表明,在pH 7、溫度為55、處理時(shí)間為240min的條件下,滲濾液的COD由37050 mg/L降低到14140 mg/L,COD去除率達(dá)61.96%。3、用于城市污泥的處理 超聲波在污泥處理中主要用于污泥脫水和促進(jìn)厭氧發(fā)酵兩個(gè)方面。超聲波脫水常見工藝為城市污泥重力沉降超聲波處理機(jī)械脫水。污泥菌膠團(tuán)內(nèi)部包含水約占污泥總水量的27%,而菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,難以被機(jī)械作用(壓濾、離心等)破壞,造成污泥脫水困難。超聲波能有效的破壞菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu),將其內(nèi)部包含水釋放出來,成為可以比較容易去除的自由水。 A.Teihm等研究表明用31 kHz、聲能密度0.11W/cm3的超聲波處理可以有效打破菌膠團(tuán),處理30 s后污泥平均尺寸從165m下降到135m,處理96 s后下降到85m。同時(shí)發(fā)現(xiàn)污泥菌膠團(tuán)的解構(gòu)效率隨超聲波頻率的升高而降低,最佳分解頻率為41 kHz。超聲波破壞菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)后,大量被挾裹在菌膠團(tuán)內(nèi)的有機(jī)物被釋放到水中,從而易于為微生物所用。 Y.Chiu等發(fā)現(xiàn),頻率20 kHz、聲能密度0.12 W/cm3的超聲波處理4 h將污泥中可溶性COD占總COD的比值(SCOD/TCOD)從36%提高到89%,可溶性N的比值從34%提高到42%,基本取代了污泥水解過程,從而極大的縮短污泥厭氧發(fā)酵時(shí)間并提高了污泥可生化性。 U.Neis等研究表明用頻率41 kHz、聲能密度0.10W/cm3的超聲波處理30120min,可以使污泥厭氧發(fā)酵時(shí)間從22d降到8 d,比容積消化速率從437 g/(m3d)上升到1166g/(m3d)。 據(jù)新加坡媒體報(bào)道，廢水經(jīng)過初級(jí)和次級(jí)凈化處理后，會(huì)有殘余的污泥。這些污泥含水量高，需要加以濃縮和脫水，減輕重量和體積后，才便于丟棄或做填土之用。新加坡公用事業(yè)局在最近發(fā)布的年報(bào)中透露，公用事業(yè)局和南洋理工大學(xué)正在試驗(yàn)性使用超聲波技術(shù)來處理廢水污泥，使其產(chǎn)生有用的生物氣體。 這一技術(shù)的過程是，電流通過轉(zhuǎn)換器變成高強(qiáng)度的超聲波，超聲波傳入廢水污泥，產(chǎn)生數(shù)以百萬計(jì)的微小氣泡，氣泡爆開時(shí)會(huì)撕破細(xì)菌的細(xì)胞壁，廢水污泥接著進(jìn)行厭氧消化，就可以更有效地處理掉里面的細(xì)菌。實(shí)驗(yàn)顯示，先將廢水污泥經(jīng)過超聲波處理，進(jìn)行厭氧消化時(shí)可以更有效地分解污泥和細(xì)菌，而且可以產(chǎn)生更多生物氣體。這些生物氣體就是甲烷，可以收集起來發(fā)電。處理過程不會(huì)產(chǎn)生其他副產(chǎn)品。 目前，新加坡烏魯班丹污水處理廠正在測(cè)試這項(xiàng)技術(shù)。初步結(jié)果顯示，污泥的分解效率提高了，生物氣體的產(chǎn)生也增加了30%以上。因此，公用事業(yè)局將考慮在烏魯班丹污水處理廠全面使用這項(xiàng)技術(shù)，未來的其他污水處理廠也可能會(huì)使用這項(xiàng)技術(shù)。 新加坡南洋理工大學(xué)土木與環(huán)境工程系鄒光耀副教授說，用在環(huán)境工程的超聲波技術(shù)還處于初步發(fā)展階段。盡管其他區(qū)域的國家在利用超聲波處理污水方面有很多成績，但是這些成績并不適用于新加坡，因?yàn)樾录悠碌膹U水污泥成分與其他國家不一樣。他目前已確定了一些超聲波處理廢水污泥技術(shù)的控制常數(shù)，例如超聲波降解的時(shí)間、密度和濃度等。這些常數(shù)都是依據(jù)新加坡的廢水污泥成分，經(jīng)過無數(shù)次測(cè)試得到的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)顯示，經(jīng)過超聲波處理的污泥在進(jìn)行厭氧消化時(shí)的速度更快，消除有機(jī)物質(zhì)的效率更高，能加強(qiáng)生物氣體甲烷的產(chǎn)生，并改善甲烷的成分。 歐洲有很多污水處理廠已經(jīng)在三四年前開始使用這項(xiàng)技術(shù)，分解污泥的效率和生物氣體的產(chǎn)生至少提高了20%。目前，德國已經(jīng)全面使用超聲波技術(shù)處理廢水污泥，英國、瑞典、美國、澳大利亞等國家也在測(cè)試這項(xiàng)技術(shù)。4、其他應(yīng)用 超聲技術(shù)還可以用于飲用水殺菌、消毒、阻垢、去除水垢等。林衛(wèi)紅對(duì)超聲滅菌進(jìn)行了研究,指出當(dāng)頻率為200 kHz、聲強(qiáng)為2 W/cm2時(shí),效果最佳,并且超聲滅菌效果與原水中的細(xì)菌濃度無關(guān)。 劉天慶利用超聲臭氧技術(shù)處理循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的生物垢,發(fā)現(xiàn)用頻率為20 kHz、振幅為20%的超聲處理,可有效地控制生物垢的生長,該技術(shù)還可以移除90%以上已形成的生物垢。 超聲波應(yīng)用于在我國4t以下的小型鍋爐數(shù)量很多(占總數(shù)的85左右)。這些鍋爐結(jié)水一般不經(jīng)過處理，往往結(jié)垢很厚，不僅費(fèi)煤，而且常常停爐清垢，有時(shí)還要酸洗，耗錢費(fèi)力，甚至因?yàn)樗肝：﹀仩t而造成事故。尤其是供暖鍋爐，使用周期僅2-4個(gè)月。水處理設(shè)備及管理存在一定的困難，由于供暖鍋爐使用周期短，水處理設(shè)備及化驗(yàn)人員不能完全配齊，對(duì)于鍋爐化學(xué)清洗，非技術(shù)人員也難以掌握，處理不當(dāng)會(huì)造成鍋爐腐蝕損壞，為了解決鍋爐水垢處理問題，利用超聲波水處理器，對(duì)蒸汽鍋爐靜態(tài)除垢進(jìn)行了研究。超聲波技術(shù)在飲用水處理中應(yīng)用的現(xiàn)狀更新時(shí)間：08-3-10 16:08 在水源水預(yù)處理中的應(yīng)用1、藻類及藻毒素的去除 我國飲用水水源約有25%是湖泊水或水庫水，20世紀(jì)90年代后，淡水水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重，水華發(fā)生的頻率與嚴(yán)重程度都呈現(xiàn)迅猛的增長趨勢(shì)。淡水中引起水華的藻類主要是藍(lán)藻門的微囊藻屬、魚腥藻屬、束絲藻屬和顫藻屬。它們都能產(chǎn)生藻毒素，其中分布廣、危害大的是微囊藻毒素(Microcystins-LR，以下簡稱MC-LR)，MC-LR是一組環(huán)狀七肽物質(zhì)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能抵抗極端pH和300高溫，具有明顯的肝毒性。此毒素是蛋白磷酸酶1和2 A的強(qiáng)烈抑制劑，是迄今已發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的肝腫瘤促進(jìn)劑。藍(lán)藻毒素具有致染色體斷裂、致基因誘變以及較高的急性毒性，飲用水源中藍(lán)藻大量繁殖，將危害人類的健康。 藻類及其分泌物質(zhì)產(chǎn)生的主要問題有:藻類在代謝過程中易產(chǎn)生三鹵甲烷的前驅(qū)物質(zhì)，三鹵甲烷是對(duì)人體具有潛在危害的致癌性物質(zhì)，同時(shí)水中藻細(xì)胞數(shù)量的增大也增加了氯的使用量;部分藻類在代謝過程或死亡后釋放藻毒素，在中國，流行病學(xué)調(diào)查顯示，飲水中的MC-LR與肝癌的發(fā)病率高度相關(guān);藻類所分泌的臭味物質(zhì)導(dǎo)致飲用水出現(xiàn)異味，當(dāng)水處理中氧化劑使用量較低時(shí)，不僅無法消除臭味的影響，有時(shí)還會(huì)和一些臭味有機(jī)物反應(yīng)生成新的致臭物質(zhì)。由于存在這些問題，飲用水處理中不能忽視藻類的影響。 Song等采用640 kHz的超聲波發(fā)生器，對(duì)MC-LR的去除進(jìn)行研究，試驗(yàn)中初始濃度為2.7mol/L純的MC-LR在反應(yīng)器中3 min后濃度降為原來的一半， 6 min后僅剩0.4mol/L。Zhang等人就不同頻率(20 kHz， 80 kHz和1 320 kHz)超聲波處理藻類進(jìn)行研究，結(jié)果表明，超聲波對(duì)藻類均按一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行，且有較好的去除效果，高頻率能夠加快藻類去除的反應(yīng)速度。 有研究發(fā)現(xiàn)針對(duì)藻類產(chǎn)生的異臭物質(zhì)土霉素(Geosmin)和二甲基異冰片(2-methy1isbomeol)，單獨(dú)采用超聲波處理也有不錯(cuò)的效果。2、腐殖質(zhì)的去除 腐殖質(zhì)是天然水體中常見的一類有機(jī)物，在天然水體中含量為幾至幾十mg/L，20世紀(jì)70年代中期發(fā)現(xiàn)，天然水進(jìn)行氯化處理時(shí)，腐殖質(zhì)在Cl2作用下生成鹵代烴類化合物(THMs)。THMs被認(rèn)為是致癌物質(zhì)，該物質(zhì)的去除既能減少消毒劑的用量又降低了飲用水風(fēng)險(xiǎn)，所以一直是飲用水研究的關(guān)鍵內(nèi)容。超聲波技術(shù)被廣泛應(yīng)用到腐殖質(zhì)的去除上，采用超聲技術(shù)作為氯化前對(duì)腐殖質(zhì)的預(yù)處理取得較好的效果。 Chema等人針對(duì)阿爾及尼亞湖水中的天然腐殖質(zhì)和人工合成的腐殖質(zhì)，就超聲波對(duì)腐殖質(zhì)的去除情況進(jìn)行了研究，結(jié)果表明單獨(dú)采用H2O2處理腐殖質(zhì)，1 h后只能使其降解25%;同樣條件下加入低頻(20 kHz)的超聲波聯(lián)合作用，1 h后腐殖質(zhì)可以全部去除，TOC的去除率也可以達(dá)到40%的水平。Naffrechoux研究超聲波和UV對(duì)腐殖質(zhì)的去除可使消毒劑氯氣的用量為原來的1/2，消毒副產(chǎn)物為原來的1/3。3、生物預(yù)處理的強(qiáng)化 低頻超聲波能很好地提高生物的活性，主要表現(xiàn)在低強(qiáng)度、短周期的超聲波處理可促進(jìn)胞外酶的產(chǎn)率，這是生物預(yù)處理的關(guān)鍵。超聲波空化作用可以加速生物反應(yīng)器中的物質(zhì)傳遞，這一過程對(duì)反應(yīng)底物進(jìn)入酶催化的活性部位及產(chǎn)物進(jìn)入介質(zhì)中的傳質(zhì)非常有利。國外Schlafer等實(shí)驗(yàn)室研究頻率25 kHz的1.5 W/L，最佳功率密度的超聲波輻射，最高可以提高生物降解速率達(dá)100%，同時(shí)發(fā)現(xiàn)只有在非常窄的超聲強(qiáng)度范圍內(nèi)生物活性可以得到顯著提高，太低的超聲功率對(duì)生物降解速率的提高起不到作用，而施用強(qiáng)度太高的超聲波會(huì)導(dǎo)致生物活性顯著降低，甚至遠(yuǎn)低于沒有超聲波作用。對(duì)采用生物預(yù)處理微污染水源水而言，適宜的超聲波能強(qiáng)化生物預(yù)處理的效果。國內(nèi)劉紅等通過不同功率(5 W，10 W，15 W)的超聲波在反應(yīng)器中對(duì)地表微污染水源水進(jìn)行生物預(yù)處理作用表明，功率為10 W的超聲波促進(jìn)生物作用的效果最為明顯，經(jīng)超聲波處理后效果能保持24 h，對(duì)微生物活性和降解負(fù)荷均有提高。超聲波在消毒和去除消毒副產(chǎn)物中的應(yīng)用更新時(shí)間：08-3-10 16:11 1. 飲用水消毒 超聲波技術(shù)比光、熱、化學(xué)等方法消毒更直接，很早就被廣泛應(yīng)用到醫(yī)學(xué)消毒上。超聲波和消毒劑(Cl2，O3，H2O2)聯(lián)合作為自來水的消毒由來已久，可以大大減少消毒劑的用量。Masaki等通過加入TiO2使超聲波對(duì)水中的大腸桿菌的去除效果大大提高。大齡搖蚊幼蟲對(duì)常規(guī)的消毒劑氯氣、臭氧、雙氧水有很強(qiáng)的抵抗力，南方一些自來水廠研究發(fā)現(xiàn)超聲波可以有效去除自來水廠里的搖蚊幼蟲。2. 對(duì)消毒副產(chǎn)物的去除 氯氣是當(dāng)前飲用水處理中最常用的一種消毒劑，由它所產(chǎn)生的一系列消毒副產(chǎn)物，如三鹵甲烷(THMs)、鹵乙酸等已被證實(shí)是致癌物質(zhì)，超聲波技術(shù)對(duì)這些物質(zhì)的去除也是有效的。Hilla和Nava證實(shí)了在20 kHz超聲波和250 mg/L的H2O2條件下能降解消毒副產(chǎn)物，同時(shí)五種常見鹵代甲烷的降解關(guān)系為CHBr3 CHI3 CHBr2Cl CHBrCl2CHCl3。國內(nèi)，Guo等也就超聲波處理四種不同的鹵代甲烷研究表明，1 h以后的去除率滿足CHCl3CHBr2ClCHBrCl2800 kHz40 kHz1 040 kHz。 Nagat等就外加空氣和氬氣對(duì)超聲波技術(shù)處理2-，3-，4-及五氯苯酚的效果進(jìn)行研究。結(jié)果表明對(duì)于低濃度的氯代苯酚，在氬氣的條件下更容易降解，同時(shí)加入Fe()可以提高降解效率。超聲波在膜污染控制中的應(yīng)用更新時(shí)間：08-3-10 16:21 當(dāng)前，膜技術(shù)(反滲透，納濾，超濾)在飲用水處理中應(yīng)用的普遍的問題就是不同程度受到膜污染的限制，從而使膜通量下降，壓力增大，導(dǎo)致費(fèi)用增加。 現(xiàn)在多采用錯(cuò)流、回流沖洗和化學(xué)清洗的方法來減輕膜污染，但這些方法都會(huì)產(chǎn)生二次污染并導(dǎo)致工藝間歇運(yùn)行。超聲波技術(shù)在清洗上的應(yīng)用由來已久，利用超聲波提供的高壓和低壓振蕩區(qū)域產(chǎn)生的空化泡，能夠防止固體顆粒停留在膜表面或使膜表面的污染層脫落，從而達(dá)到對(duì)膜污染的抑制和消除。 Chen等就超聲波控制膜污染進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)不論是對(duì)聚合還是陶瓷膜都有很好的效果。當(dāng)膜位于超聲的空化區(qū)域以內(nèi)，膜的通量有很大的提高，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)陶瓷膜中因?yàn)槌暡ǖ淖饔枚袖X離子脫落，還沒有具體超聲波對(duì)膜材質(zhì)損傷方面的資料。 隨著膜技術(shù)的成熟和在飲用水中應(yīng)用的深入，超聲波在膜污染控制上的應(yīng)用大有希望。 超聲波產(chǎn)生的空化作用，能夠產(chǎn)生大量的活性自由基，從而在局部高溫高壓的極端環(huán)境下，將水中有機(jī)物分解。超聲波與紫外線、臭氧、雙氧水等飲用水處理常用的高級(jí)氧化技術(shù)聯(lián)合起來產(chǎn)生很好的協(xié)同效應(yīng)，可以廣泛應(yīng)用于飲用水的深度處理中。另外，超聲波的生物強(qiáng)化效應(yīng)可以應(yīng)用在微污染水源水的預(yù)處理中。超聲波易形成設(shè)備化的優(yōu)勢(shì)使得其和膜處理及其他設(shè)備的結(jié)合在飲用水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。但超聲波技術(shù)在飲用水的處理中還是一項(xiàng)新的技術(shù)，目前主要在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)研究，只有少數(shù)實(shí)際應(yīng)用，真正實(shí)現(xiàn)水處理工業(yè)化還需要做大量的工作。超聲波技術(shù)在水處理中的影響因素更新時(shí)間：08-3-10 16:29 1. 超聲波反應(yīng)器 超聲波化學(xué)反應(yīng)的核心是超聲波反應(yīng)器，如何改進(jìn)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，盡可能提高混響場強(qiáng)度，增強(qiáng)空化效果，提高超聲波輻射面積，增加反應(yīng)器的效率是超聲波技術(shù)應(yīng)用的核心。反應(yīng)器可以是間歇的或連續(xù)的工作方式，超聲波發(fā)生元件可以置于反應(yīng)器的內(nèi)部或外部，可以是相同頻率的或不同頻率的組合。Shen等采用低頻率(16 kHz)和高頻率(800 kHz)雙超聲波協(xié)同處理五氯苯酚(PCP)，試驗(yàn)表明，同樣條件下雙超聲波協(xié)同效果好于單一超聲波作用。Wang等也就雙超聲波發(fā)生器的協(xié)同降解水中PCP效果進(jìn)行研究，得到同樣的結(jié)果，20 kHz的超聲波分別和其他4種不同頻率的超聲波發(fā)生器協(xié)同效果均好于單一發(fā)生器，按脫氯效果依次排列為530 kHz800 kHz40 kHz1 040 kHz。筆者就超聲波技術(shù)消除膜處理反應(yīng)器中的膜污染進(jìn)行研究，結(jié)果表明對(duì)16 kHz功率為5 W的超聲波發(fā)生器，采用間隙工作方式，可降低能耗60%。2. 超聲波的頻率和聲強(qiáng) 超聲波技術(shù)處理水的關(guān)鍵因素是超聲波的頻率和聲強(qiáng)。就單一超聲波發(fā)生器對(duì)水中有機(jī)物的降解通常高頻率比低頻有效，這是由于HO自由基的產(chǎn)率隨聲源頻率的增加而增加。 Petrier等人在相同的條件下用不同頻率超聲波處理原水中常見的內(nèi)分泌干擾物阿特拉津和五氯苯酚，結(jié)果阿特拉津在500 kHz高頻條件下其降解速率是20 kHz時(shí)的7.8倍，而五氯苯酚則達(dá)到4.6倍。事實(shí)上，在超聲波降解過程中，超聲波強(qiáng)度和頻率之間可能有一個(gè)最佳匹配的問題，而且頻率的選擇與被降解有機(jī)物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及降解歷程有關(guān)。Zhang等就不同頻率(20 kHz，80 kHz和1 320 kHz)和聲強(qiáng)的超聲波處理水源水中的藻類進(jìn)行研究，結(jié)果表明，隨著聲強(qiáng)的增加，超聲波降解反應(yīng)和空化速率也增加，超聲波按一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)對(duì)藻類有較好的去除效果，高頻率能夠加快藻類去除的反應(yīng)速度。但是長的反應(yīng)時(shí)間和高頻率卻導(dǎo)致處理水中藻毒素的增加，超聲波強(qiáng)度在48 W以下為處理藻類的最佳條件。3. pH 超聲波技術(shù)處理水中有機(jī)污染物主要依靠水中生成的自由基的作用，這樣原水的pH會(huì)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生一定的影響作用。由于超聲降解發(fā)生在空化泡內(nèi)或空化泡的氣液界面處，所以溶液的pH調(diào)節(jié)應(yīng)盡量有利于有機(jī)物以中性分子的形態(tài)存在并易于揮發(fā)進(jìn)入氣泡核內(nèi)部。Chemat等用超聲波處理天然水中的腐殖酸表明，在pH為3時(shí)效果最好，隨著pH的升高，腐殖酸降解效率有所降低，這是因?yàn)樗嵝詶l件，腐殖酸更容易接近氣泡核。而對(duì)于堿性污染物，如苯胺則在堿性條件下比較易于處理。所以最佳pH的確定還需要考慮超聲波降解機(jī)理和有機(jī)污染物本身的酸堿性。同時(shí)，由于超聲波的作用能產(chǎn)生中間產(chǎn)物，原水pH在處理前后會(huì)發(fā)生變化，這也是超聲波處理水需要考慮的問題。Guo等人用超聲波對(duì)氯消毒后含有鹵代甲烷的水進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在195 W/cm2的超聲波作用1 h后原水pH從7.13變?yōu)?.69。4. 外加強(qiáng)化物質(zhì) 為了提高超聲波的效率，通常反應(yīng)中會(huì)通入氣體(如空氣或氧氣)，加入環(huán)境友好的鐵粉或金屬離子。由于超聲波的空化作用，使得加入的氣體在水中產(chǎn)生活性物質(zhì)，從而增強(qiáng)對(duì)有機(jī)物的處理效果。Christian證實(shí)水中飽和的氧氣在空化泡周圍被激發(fā)，在水中產(chǎn)生大量的自由基: O22O(1)O+H2O2OH (2) Nagata等就外加空氣和氬氣對(duì)超聲波技術(shù)處理2-，3-，4-及五氯苯酚進(jìn)行研究。結(jié)果表明對(duì)低濃度的氯代苯酚在氬氣的條件下更容易降解，這是由于單原子氣體具有較高的絕熱指數(shù)，從而影響空化氣泡的生成。Dai等就單獨(dú)超聲波技術(shù)、超聲波與鐵粉協(xié)同技術(shù)、超聲波與二價(jià)鐵協(xié)同技術(shù)對(duì)水中五氯苯酚的去除進(jìn)行研究。研究表明協(xié)同作用在PCP的降解和OH自由基生成兩方面都有加強(qiáng)作用，空化作用增加了鐵粉顆粒的表面積，同時(shí)提高了鐵粉表面的吸附能力。Kim等就外加離子對(duì)超聲波處理腐殖酸進(jìn)行研究，F(xiàn)e()和Mn()有較好的催化效果，而Al()、Ca()和Mg()對(duì)反應(yīng)有抑制作用。超聲水處理技術(shù)聯(lián)用更新時(shí)間：08-3-10 16:42 1超聲/臭氧聯(lián)用技術(shù) 在超聲與其他水處理技術(shù)相組合的聯(lián)用技術(shù)中，超聲/臭氧(US/O3)聯(lián)用技術(shù)是研究最多及最早的技術(shù)之一。臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑用于水處理工業(yè)化的關(guān)鍵是要臭氧能夠很好地溶解與分散在水中，引入超聲波，則可使臭氧充分分散與溶解，提高臭氧氧化能力，節(jié)約電能，減少臭氧的投加量。 1976年，EDahi就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超聲能夠強(qiáng)化O3處理廢水過程，他利用20 kHz超聲強(qiáng)化O3氧化處理生物污水處理廠的出水時(shí)發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)可減少50%的O3投加量。盡管20 kHz超聲對(duì)若丹明B脫色沒有效果，但可加快O3對(duì)若丹明B脫色速率(其速率常數(shù)提高55%)。他認(rèn)為，在超聲作用下，O3分解產(chǎn)生的自由基是真正的氧化劑和殺菌劑，而O3分子本身只是起到產(chǎn)生自由基的作用。1998年，K.W.Linda等深入系統(tǒng)地研究了US/O3法，他們認(rèn)為，盡管超聲波能夠加快O3在液體中的傳質(zhì)速率，但超聲強(qiáng)化O3過程的主要原因是超聲分解O3產(chǎn)生HO自由基，HO自由基進(jìn)一步氧化有機(jī)物。 2001年Nilsun H。 Ince等以C.I.活性黑5染料為唯一底物，采用520 kHz的超聲波和O3氧化作用對(duì)其降解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，US/O3法對(duì)C.I.活性黑5染料的脫色和降解過程都存在著協(xié)同效應(yīng)。單獨(dú)超聲作用對(duì)C.I.活性黑5染料的脫色和降解過程都無明顯效果，而在相同試驗(yàn)條件下，US/O3法對(duì)C.I.活性黑5染料的脫色率是O3脫色率的2倍，US/O3法對(duì)C.I.活性黑5染料的降解率比單獨(dú)O3氧化的降解率提高26%。由此可見，超聲對(duì)O3氧化能力具有良好的強(qiáng)化作用，這種強(qiáng)化作用不只是兩者簡單的加和，而是發(fā)生質(zhì)的飛躍。US/O3的協(xié)同效應(yīng)主要由于超聲的空化機(jī)械效應(yīng)增加了O3的傳質(zhì)和分解過程，從而提高了直接反應(yīng)速率和中間產(chǎn)物的HO的氧化過程。 US/O3技術(shù)降解水中有毒有機(jī)物具有高效、低成本的特點(diǎn)，在水處理中具有很大的應(yīng)用潛力。2超聲/紫外/臭氧聯(lián)用技術(shù) 在US/O3體系中引入紫外輻照，可提高有機(jī)污染物的降解效果。1985年，R. A.Sierka等用超聲/紫外/臭氧聯(lián)用技術(shù)(US/UV/O3)降解廢水中的腐殖酸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，此法的降解效果好于單獨(dú)的US、UV或O3法的降解效果。 2000年，E。 Naffrechoux等為了提高芳香族化合物的聲降解速率，探討了超聲與紫外光組合工藝對(duì)芳香族化合物的降解影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，苯酚的降解率有很大的提高，這可能是由于發(fā)生了三種不同的氧化過程:光化學(xué)氧化、高頻聲化學(xué)氧化和O3的氧化過程，有效地降低了生活污水中的COD。3超聲/H2O2聯(lián)用技術(shù) 在超聲氧化過程中，超聲起到反應(yīng)物與催化劑的雙重作用。作為反應(yīng)物，超聲可使有機(jī)分子降解;作為催化劑，超聲使H2O2分解生成有效的氧化自由基，如HO和HOO，從而導(dǎo)致有機(jī)物發(fā)生一系列的氧化降解反應(yīng)。H2O2在反應(yīng)中，既是HO的來源，又是HO的清除劑，因此H2O2的量必須保持最佳值。 1996年，G.Lin等在超聲反應(yīng)器中加入H2O2后發(fā)現(xiàn)其可提高2-氯酚的降解速度。2000年，陳偉等研究了超聲及超聲/H2O2聯(lián)合技術(shù)降解4-氯酚的效果，詳細(xì)探討了其影響因素，包括聲強(qiáng)、溶液pH、4-氯酚的初始濃度和自由基清除劑。4-氯酚的超聲降解機(jī)理以自由基氧化為主，超聲/H2O2聯(lián)合技術(shù)對(duì)水中4-氯酚的降解率和TOC的去除率均比單獨(dú)采用超聲處理的效果好。 2001年，F(xiàn).Chemat等使用高強(qiáng)度(10 W/cm2)的超聲與H2O2聯(lián)合技術(shù)，通過TOC和UV-VIS的分析技術(shù)，對(duì)天然腐殖質(zhì)與合成的腐殖質(zhì)進(jìn)行超聲氧化降解。反應(yīng)60 min后，TOC去除率50%，腐殖質(zhì)全部降解。4超聲/Fenton聯(lián)用技術(shù) 在超聲/H2O2體系中加入催化劑，其超聲降解效果更佳，且COD去除率更高。 1998年，Alex De Visscher等研究了在Fenton(Cu2+/H2O2)體系中超聲波對(duì)三氯乙烯、鄰氯酚和1，3-二氯-2-丙醇的降解影響。動(dòng)力學(xué)分析表明，超聲波不增加體系的反應(yīng)活性，只是將其降解加到化學(xué)降解中去，因此，聯(lián)合技術(shù)的降解速率是單獨(dú)聲降解與靜態(tài)化學(xué)降解速率之和，其中鄰氯酚在無催化劑的情況下是個(gè)例外。Cu2+單獨(dú)存在時(shí)不會(huì)提高聲化學(xué)降解率，這與M。 N。 Ingale等的研究結(jié)果相反。 2002年，Carmen Stavarache等研究了氯苯在Fen-ton體系中的超聲降解，通過PdSO4這一有效的指示劑，鑒別了聲解的中間產(chǎn)物，闡述了氯苯聲解的可能機(jī)理，解釋了苯、苯酚、多酚和氯酚的形成。5超聲/光化學(xué)聯(lián)用技術(shù) 2001年， Wu Chunde等采用超聲/光化學(xué)聯(lián)用技術(shù)降解苯酚溶液，結(jié)果表明，以TOC去除率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，超聲/光化學(xué)聯(lián)用技術(shù)降解苯酚溶液存在著明顯的協(xié)同效應(yīng)。Fe2+作為催化劑提高苯酚的TOC的去除率。苯酚降解時(shí)產(chǎn)生中間產(chǎn)物，因此其礦化不徹底。苯酚的降解速率隨著溶液pH的降低和溶解O2量的增加而增加。主要的降解產(chǎn)物(對(duì)苯二酚、兒茶酚、苯醌和間苯二酚)說明HO參與了苯酚的降解。 光催化處理有機(jī)污染物是一種有效的方法，在以TiO2作催化劑的光催化處理過程中，采用超聲波的分散效應(yīng)，使TiO2均勻分散，提高其催化活性。 1998年，Irfan Z.Shirgaonkar等采用頻率為22kHz的超聲波，15 W的紫外燈作光源，TiO2作催化劑，對(duì)2，4，6-三氯酚進(jìn)行聲光化學(xué)降解。結(jié)果表明，2，4，6-三氯酚的聲光化學(xué)降解與聲強(qiáng)、反應(yīng)溫度和超聲裝置有關(guān)，而與紫外光的傳輸方式、污染物的濃度無關(guān)。聲強(qiáng)、溫度越高，2，4，6-三氯酚的降解率就越大。 2001年，Lev Davydov等選用4種不同的TiO2作催化劑，考察超聲/光化學(xué)法對(duì)水楊酸降解的影響，得出降解水楊酸的最大協(xié)同體系。與紫外光降解相比，聲光化學(xué)法降解水楊酸顯示出更快的降解速率和更高的降解效率，聲光化學(xué)法降解水楊酸時(shí)與粒徑較小的催化劑(Hombikat)存在協(xié)同效應(yīng)，而與粒徑最大的催化劑(Aldrich)無協(xié)同作用。在超聲條件下，Degussa P25催化劑對(duì)水楊酸有最大的降解活性。同時(shí)，他們分析了苯酚在光催化降解時(shí)本體溶液中的中間產(chǎn)物，超聲波的存在消除了溶液中的有毒中間產(chǎn)物。6超聲/電化學(xué)聯(lián)用技術(shù) 大多數(shù)有機(jī)污染物在陽極氧化時(shí)可降解為CO2和H2O。然而，在電解法處理有機(jī)廢水，有機(jī)物在電極上被氧化或還原時(shí)，會(huì)在電極表面生成一層聚合物膜，從而改變了電極表面性質(zhì)，導(dǎo)致電極活性下降和電耗增加等。利用超聲波的空化效應(yīng)，可使電極復(fù)活，強(qiáng)化反應(yīng)物從液相主體向電極表面的傳質(zhì)過程，消除濃差極化等。 1996年，F(xiàn).Trabelsi等借助電化學(xué)方法考察了超聲反應(yīng)器中的傳質(zhì)過程，這種方法可用于確定反應(yīng)器中的活性區(qū)域。實(shí)驗(yàn)采用頻率為20 kHz的超聲波，在NaCl溶液中對(duì)苯酚進(jìn)行聲電化學(xué)氧化10min后，苯酚的降解率為75%，但生成對(duì)苯醌有毒中間產(chǎn)物。在同樣時(shí)間里，采用頻率為500 kHz的超聲波進(jìn)行聲電化學(xué)降解，苯酚的降解率為95%，最終降解產(chǎn)物為乙酸和氯乙酸。 2001年，陳衛(wèi)國等采用自制的聲電聯(lián)用裝置(UECOS)，選擇苯酚、十二烷基苯磺酸鈉(DBS)和鄰苯二甲酸氫鉀三種有機(jī)物為對(duì)象，研究了UECOS技術(shù)去除有機(jī)污染物的機(jī)理主要是基于在電催化過程中生成H2O2并迅速生產(chǎn)HO對(duì)水中有機(jī)物的強(qiáng)氧化作用。 用UECOS技術(shù)處理有機(jī)污染物比單獨(dú)的ECS法去除率提高10%20%。根據(jù)IR、GC-MS和TOC的分析結(jié)果表明，有機(jī)反應(yīng)物首先被氧化成小分子有機(jī)碎片，最終可被礦化為CO2和H2O。 2002年，R.H.de Lima Leite等通過頻率分別為20 kHz和500 kHz的超聲波，選用Pt電極對(duì)2，4-二羥基安息香酸(2，4-DHBA)進(jìn)行降解。超聲波在高頻時(shí)，產(chǎn)生的HO直接氧化有機(jī)污染物;而在低頻時(shí)，超聲波可顯著提高電活化粒質(zhì)從本體溶液到電極表面的傳質(zhì)速率。對(duì)于質(zhì)量濃度為300 mg/的2，4-DHBA溶液，超聲波的頻率為20 kHz，電流密度為300 A/m2，通過電流量為1.5 Ah時(shí)，溶液的TOC下降47%。而在高頻時(shí)發(fā)生的電氧化或聲電氧化降解，在通過電流量為3.5 Ah時(shí)，溶液的TO僅下降32%。超聲波在低頻時(shí)，2，4-DHBA的降解加速，溶液TOC很低，可能由于空化現(xiàn)象利于電極表面的清洗，提高活性電極的表面積。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，聲電降解的中間產(chǎn)物與電氧化降解的中間產(chǎn)物相同。在低頻超聲輻照時(shí)，為芳香族化合物的中間產(chǎn)物更少，感應(yīng)電流增加，有效利用了電化學(xué)能，但實(shí)驗(yàn)中總的能耗仍然很高(200 kW/kg)。 目前利用超聲/電化學(xué)聯(lián)用技術(shù)降解水中有毒污染物的主要研究工作集中在電極與反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、優(yōu)化超聲能量分布與降低能耗上。7超聲/微電場聯(lián)用技術(shù) 超聲/微電場聯(lián)用技術(shù)是超聲/電化學(xué)聯(lián)用技術(shù)的一種形式。1998年，HHuang等研究了超聲/微電場聯(lián)用技術(shù)降解水中的CCl4，該過程具有耦合作用，可能由于空化效應(yīng)能夠清洗和活化Fe0表面，并加速了反應(yīng)物向Fe0表面的傳質(zhì)速度。 2002年，卞華松等研究了超聲微電場中硝基苯的降解過程，并探討了降解機(jī)理及反應(yīng)歷程。結(jié)果表明，硝基苯的降解符合一級(jí)反應(yīng)，超聲與微電場的耦合作用大大提高了硝基苯的降解效率，在槽電壓10 V條件下，協(xié)同作用的降解速率比簡單加和作用的速率高一倍以上，經(jīng)過30 min協(xié)同處理后可以獲得93.8%的去除率，而溶液中飽和氣體種類等對(duì)降解也產(chǎn)生一定的影響。經(jīng)紫外和SMPE-GC-MS分析，推斷硝基苯在電超聲場作用下存在氧化還原反應(yīng)與熱解、自由基作用等協(xié)同作用。主要中間產(chǎn)物為苯胺、偶氮苯、1-氧-2-苯基二氮烯、1，2-苯二甲酸二丁酯、1，2-苯二甲酸丁酯異丁酯等，最終產(chǎn)物為CO2，H2O及無機(jī)鹽類。8超聲/濕法氧化聯(lián)用技術(shù) 由于超聲降解不完全，而濕法氧化技術(shù)又難以處理某些大分子有機(jī)物，故通過該法先在常溫下用超聲將大分子有機(jī)物降解成小分子，再用濕法氧化處理，該法具有互補(bǔ)作用。 2000年，Atul D。 Dhale等研究了超聲/濕法氧化聯(lián)用技術(shù)(SONIWO)對(duì)十二烷基苯磺酸鈉的降解影響，結(jié)果表明，在483 K以上，超聲提高了濕法氧化的速率和COD的去除率。CuSO4溶液也能提高COD的去除率。濕法氧化十二烷基苯磺酸鈉時(shí)，生成了苯酚、對(duì)苯二酚、馬來酸、草酸、丙酸和乙酸。同時(shí)他們還提出了濕法氧化的總速率與COD去除率之間的關(guān)系式。9超聲/生物聯(lián)用技術(shù) 對(duì)一些難生化降解的廢水，可先經(jīng)超聲處理以提高其生化降解性，再用常規(guī)生化法處理。既解決了單獨(dú)使用超聲成本高的問題，也解決了生化法難于處理的問題，具有互補(bǔ)性，有良好的工業(yè)前景。 李志建等在2000年用超聲與厭氧生化法聯(lián)合處理堿法草漿黑液，其生化性提高，綜合毒性降低，污泥活性增強(qiáng)，活性期前移。 2002年，O。Schlafer等采用超聲/生物聯(lián)用技術(shù)處理食品廢水。通過大量實(shí)驗(yàn)考察了聲強(qiáng)對(duì)廢水中有機(jī)物的降解率的影響