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《超声波对固体颗粒表面性质的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、超声波对固体颗粒表面性质的影响杨志刚1,屈撑囤2,张宁生2,王新强2(1.西安交通大学能源与动力学院,陕西西安710049;2.西安石油大学化学化工学院,陕西西安710065)摘要:研究了在不同频率、功率、时间、温度条件下超声波对固体颗粒大小的影响;探讨了超声波对十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)阳离子表面活性剂在固体颗粒表面解吸性能的影响.结果表明:功率越大、时间越长,超声波作用后固体颗粒粒径均值越小.温度升高,固体颗粒的运动性能增强,超声波作用后粒径均值在55e时最小,且在频率为40kHz、功率为50W、作用时间为50min及55e时,颗粒长轴均值从12.575Lm减小到7.799L
2、m,短轴均值从6.998Lm减小到5.453Lm.同时超声波发生器的功率越大、时间越长、温度越高,黏土颗粒表面吸附HDTMA的解吸率增大,且当频率为80kHz、功率为50W、时间为50min、温度为65e时,其解吸率可达64.69%.关键词:超声波;固体颗粒;阳离子表面活性剂;超声解吸中图分类号:TQ423.12文献标识码:A固体颗粒物对环境的污染除本身具有恶化水质的作用外,更主要的是因为它们是难降解有机有毒物的载体,两者紧密结合为复杂的聚集体,成为环境污染和水质控制技术中被关注的对象[1].在污水处理过程中固体颗粒物转变成污泥,这些污泥成分复杂,含有大量有毒有害物质,如果不对其进行处理
3、而就地排放,势必造成严重的环境污染.利用超声波降解水中的污染物是近年来发展起来的一项新型水处理技术[2],但该技术的研究主要集中在水体中难降解化合物上[3],利用超声处理固体颗粒的研究甚少.本文考察不同频率、不同功率、不同时间、不同温度的超声对固体颗粒的作用规律,同时研究超声波对十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)阳离子表面活性剂在固体颗粒表面解吸性能的影响,以寻找处理污泥的新途径1实验部分1.1试剂及仪器试剂:无水Na2CO3、十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)、四苯硼钠、甲醛、达旦黄、NaOH均为分析纯试剂;蒙脱土取自山东安丘,为工业品.仪器:昆山市超声仪器有限公司生产的KQ-50DB
4、型数控超声波清洗器;上海恒平科学仪器有限公司生产的MP500B型电子精密天平;上海光学仪器厂生产的XSP-BM型光学显微镜;江苏金坛市国胜试验仪器厂生产的SHZ-82型气浴恒温振荡器.1.2超声对固体颗粒的作用在高速搅拌条件下将蒙脱土缓慢加入溶有2.5j的无水Na2CO3的水溶液中,搅拌2h,静止8h得到呈黏稠糊状的黏土悬浮液.黏土悬浮液经稀释后配制成黏土体系.将黏土体系放入超声清洗器里,经不同频率、功率、时间、温度超声的作用后,用显微镜观察黏土体系,CGPerformance采集图样,NCMIFAS应用软件分析颗粒大小.1.3超声波对吸附了阳离子表面活性剂的黏土体系的解吸配制8.0g/
5、L的十六烷基三甲基溴化铵标准溶液500mL,将该标准溶液用移液管移取200mL到250mL锥形瓶里.向锥形瓶里加入用电子天平准确称量4.00g的蒙脱土.在温度为30e的气浴恒温振荡器里放置24h.然后将充分吸附、摇匀的黏土溶液过滤,过滤的清液用标定好的四苯硼钠滴定.将烘干后的滤渣碾细,作为标准土样.将标准土样配成5L的溶液作为含有阳离子表面活性剂的标准黏土溶液,经测定标准黏土样的吸附量为349.2mg/g.准确量取一定体积的吸附着十六烷基三甲基溴化铵的标准黏土溶液放入超声清洗器里,在不同频率、功率、时间、温度的作用下计算黏土的解吸率.解吸率=(1-S/So)@100%.其中,S为超声作用
6、后黏土的吸附量,So为未超声作用时黏土的吸附量.2结果与讨论2.1超声作用对固体颗粒大小的影响2.1.1超声频率对固体颗粒大小的影响当超声作用温度为35e、时间为35min、功率为50W时,频率变化对颗粒大小及分布的影响见图1.图1频率变化对颗粒大小的影响由图1可知,在19~25kHz范围内,随着频率增大,颗粒长、短轴均值减小趋势明显,颗粒长轴均值从12.575Lm减小到8.053Lm,短轴均值从6.998Lm减小到5.454Lm.随着频率继续增大,颗粒长、短轴均值有所增加,80kHz时颗粒长轴均值增加到的8.629Lm,短轴均值增加到5.805Lm,但增加幅度不大.这是由于超声频率在2
7、5kHz时有利于空化作用,液体受到的压缩和稀疏作用有更大的时间间隔,使气泡在崩溃前能生长到较大的尺寸,在崩溃时空化强度增高.虽然在25kHz超声作用时效果最明显但是其噪声很大,频率在40kHz时处理固体颗粒噪声较低,比较适宜.2.1.2超声功率对固体颗粒大小的影响当超声作用温度为35e、作用时间为35min、频率为40kHz时,功率变化对固体颗粒大小的影响见图2.图2功率变化对颗粒大小的影响从图2得知,当功率在20~50W范围时,随
