超聲波的空化效應(yīng)為降解水中有害有機物提供可能，從而使超聲波污水處理目的的實現(xiàn)。在污水處理過程中，超聲波的空化作用對有機物有很強的降解能力，且降解速度很快，超聲波空化泡的崩潰所產(chǎn)生的高能量足以斷裂化學(xué)鍵，空化泡崩潰產(chǎn)生氫氧基（OH）和氫基（H），同有機物發(fā)生氧化反應(yīng)，能將水體中有害有機物轉(zhuǎn)變成CO2 、H2O、無機離子或比原有機物毒性小易降解的有機物，同時氣泡的破裂增強廢水的凈化處理。所以在傳統(tǒng)污水處理中生物降解難以處理的有機污染物，可以通過超聲波的空化作用實現(xiàn)降解。 影響因素:
影響污水處理中超聲波降解的主要因素包括溶解氣體、pH值、反應(yīng)溫度、超聲波功率強度和超聲波頻率：
1、溶解氣體的存在可提供空化核、穩(wěn)定空化效果、降低空化閾，對超聲波降解速率和降解的影響主要有兩方面的原因：A、溶解氣體對空化氣泡的性質(zhì)和空化強度有重要的影響；B、溶解氣體如N2O2產(chǎn)生的自由基也參與降解反應(yīng)過程，因此，影響反應(yīng)原理和降解反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)行為。
2、對于有機酸堿性物質(zhì)的超聲波降解，溶液的pH值具有較大影響。當(dāng)溶液pH值較小時，有機物質(zhì)可以蒸發(fā)進(jìn)入空化泡內(nèi)，在空化泡內(nèi)直接熱解；同時又可以在空化泡的氣液界面上和污水中空化產(chǎn)生的自由基發(fā)生氧化反應(yīng)，降解效率高。當(dāng)溶液pH值較大時，有機物質(zhì)不能蒸發(fā)進(jìn)入空化泡內(nèi)，只能在空化泡的氣液界面上同自由基發(fā)生氧化反應(yīng)，降解效率比較低。因此，溶液的pH值調(diào)節(jié)應(yīng)盡量有利于有機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。
3、溫度對超聲波空化的強度和動力學(xué)過程具有非常重要的影響，從而造成超聲降解的速率和程度的變化。溫度提高有利于加快反應(yīng)速度，但超聲波誘導(dǎo)降解主要是由于空化效應(yīng)而引起的反應(yīng)，溫度過高時，在聲波負(fù)壓半周期內(nèi)會使水沸騰而減小空化產(chǎn)生的高壓，同時空化泡會立即充滿水汽而降低空化產(chǎn)生的高溫，因而降低降解效率。一般聲化學(xué)效率隨溫度的升高呈指數(shù)下降。因此，低溫(小于20℃)較為有利于超聲波降解實驗,一般都在室溫下進(jìn)行。
4、研究表明，并非頻率越高降解效果越好。超聲波頻率與有機污染物的降解原理有關(guān)，以自由基為主的降解反應(yīng)存在一個最佳頻率；以熱解為主的降解反應(yīng)，當(dāng)超聲聲強大于空化閾值時，隨著頻率的增大，聲解效率增大。
5、超聲波功率強度是指單位超聲發(fā)射端面積在單位時間內(nèi)輻射至反應(yīng)系統(tǒng)中的總聲能，一般以單位輻照面積上的功率來衡量。一般來說，超聲波功率強度越大越有利于降解反應(yīng)，但過大時又會使空化氣泡產(chǎn)生屏蔽，可利用超聲波功率強度能量減少，降解速度下降。
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更新時間：2022-05-17
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