超声除藻的机制以及安全性研究进展.pdf

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1、SOUTHWESTWATER＆WASTEWATER西南给排水Vo1．36No．62014超声除藻的机制以及安全性研究进展杨峰，姚娟娟，黄东洪，汪顺帆(重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆400045)摘要简要介绍超声除藻的机制，并对超声臭氧联用技术、超声光催化联用技术以及超声类芬顿联用技术等几种主要的技术进行了系统综述，对其安全性进行了分析，并提出了未来的研究方向。关键词超声除藻安全性水处理超声(us)空化氧化技术是继光催化之后一项(3)主体溶液中，有机污染物在这一区域与具有前景的新兴水处理技术

2、。超声降解水溶液中的扩散到主体溶液中的羟基自由基以及原子氢进行有机物污染物主要依靠超声场中产生的空化泡在反应Ⅲ。爆炸瞬间产生的上千摄氏度的高温以及几百兆帕由于超声空化技术本身的高能耗特性，一定程高压。这样局部的高温高压微环境能十分有效地促度上制约其在水处理领域的实际应用。因此，国内进化学反应的进行。在超声的作用下，水溶液中会外大量的研究开始针对超声联用技术展开，以期充出现3个不同的反应区域：分利用超声空化氧化产生的特殊反应环境，获得较(1)空化泡内部，在空化泡爆炸的瞬间，这高的协同降解效率，同时降低处理的

3、能耗。里会产生上千摄氏度的高温以及几百兆帕的高压。1超声臭氧联用技术进人空化泡的水分子在这样极端的反应条件下会超声臭氧联用技术的研究开展较早，臭氧超声均裂为羟基自由基以及原子氢：联用能极大地提高单纯臭氧和单纯超声作用下有H()_OHg+Hg(1)机物的去除效果，但其协同效果与污染物的性质有同样水溶液中的挥发性有机物质会进入空化关。Weavers等pJ研究了单独超声、单独臭氧和臭泡内部，在空化泡爆炸瞬间经历热裂解或燃烧。氧超声降解3种结构相似的芳香环化合物一硝基(2)空化泡的气／液界面，尽管在空化泡爆炸苯、

4、4一硝基苯酚和4一氯苯的效果。研究发现在瞬间，这一区域的温度远不如空化泡内部的温度频率20kHz时，3种有机物的降解速率为US／O，>高，但这一区域的温度变化梯度较大。同时这一区O，>US／O。超声臭氧联用降解硝基苯、4一硝基苯域也存在高浓度的羟基自由基。溶液中不挥发的憎酚和4一氯苯的协同促进率分别为411％、227％和水性有机物会向这一区域集结，从而经历高温热解315％。而当超声频率为500kHz时，3种有机物的或羟基自由基的氧化。协同率为137％、35％和64％。·20‘SOUTHWESTWATER＆

5、WASTEWATER西南给排水Vo1．36No．62014赳芦能显者提『两臭氧在浴掖中传质效翠。LaJ12超j

6、i光催化联用投木等嗍研究发现在超声功率密度为120W／L的超声超声光催化联用技术也是较为常用的超声联场中，质量浓度为5．4mg／L时，臭氧的传质效率用技术，包括US／UV、US／UV／H20,和US／UV／Ti02。提高了90％。他们认为超声传质效率的提高归因超声光催化联用技术对单独超声降解效果较差的于：亲水性的有机物有很好的协同促进作用。亲水性的(1)超声促进了O的自我分解速率，加快了物质由于

7、很难接近空化泡的气液界面，经历热解和羟基自由基的生成速率，也就加快了降解反应的速高浓度的OHg氧化，因此超声降解的效果较差。率，如式(2)、(3o2．1US／UV／HzOz(2)超声空化效应增加了液体的扰动，从而Naffrechoux等⋯研究了US(485kHz，100W)、降低了液膜厚度，提高了O在溶液中的传质效UV(15WW／era，253．7nm)和US／UV对苯酚的降解率。因此臭氧的加人对于提高主要依靠自由基降解效果。研究发现，苯酚在上述3种体系中的拟一级的反应和易于臭氧降解的反应存在协同作用，而

8、对动力学降解速率分别为8．7×10-4、20．3×10、38．0于主要发生在空化泡内部的依靠高温裂解的反应×10s～。协同效果明显。Wu等的研究也发现作用有限。US(3OkHz，IOOW)／UV(18W，253．7nm)联用能促进O3(g)O2(g)+g)gg)(2)苯酚的降解速率和矿化速率。US／UV体系的降解机O3(g)+H20(g)2H(g)(3)理包括光解、超声降解和O降解(200nm以下的uv特殊情况下，US／O，环境中形成的自由基链式昭射卒产牛1反应能有效地提高单纯超声作用下有机物的矿化P0。

9、n等⋯研究了us／Uv／H：O体系对染料效果。Lesk。等研究了US／O3联用对水中苯的矿cupropheny1Yel10wRL(O．1的降解效果。结果显化效果的影响。研究发现，超声和臭氧联用对矿示，当H2o：质量浓度较低时(作用下，残余的TOc主要以HcO：一和czO42一的形0．1mg／L)，Cuprophen