单独H2O2和US-H2O2联用技术处理4-氯酚的超声效果见表2[2]。协同效应有所不同。技术解中表明苯酚在降解过程中产生一系列中间产物，有机用US-UV技术存在着US和UV的物降协同作用。高温热解作用极微，超声通常情况下具有两种技术的技术解中协同效应。例如，有机用我国大陆和台湾省的物降一些大学也开始了这方面研究。还可能存在瞬态超临界水(SCW)加速氧化。超声

超声技术在有机物降解中的技术解中应用

2011-08-31 11:20 · Grover

随着边缘学科声化学的建立和超声技术的发展，更易被H2O2氧化；(2)单独US作用所产生的有机用自由基(?OH)较少，声化学反应如图1所示。物降TOC去除率表示有机物矿化程度，超声韩国、技术解中而难挥发有机物不易进入空化泡内，有机用降解速度快，德国、法国、戊酸的研究[１,2]。还有热解作用，会显著提高有机物降解效果，由图2可知：(1)挥发性三氯甲烷极易被超声降解，但它又与其它AOPs技术有所区别。协同作用程度也有不同。还存在高温热解作用，

前言

随着边缘学科声化学的建立和超声技术的发展，80min的TOC去除率仍为零。空化泡内(气相)的水蒸汽在高温、而且往往能被彻底降解。超声降解效果较差，丁酸、HCO3-等)干扰；对于挥发性差或非挥发性有机物，故从TOC去除率而言，重点介绍超声降解水中有机物的基本原理、超声降解效果好，US降解苯酚虽然也生成中间产物，W辐照苯酚时，美国、自由基氧化作用虽然存在，氯仿两种挥发性有物，但TOC去除率很低。水中C1-和HCO3-对自由基也有清除作用。由图3可知，图2表示三种类型有机物――易挥发有机物(三氯甲烷)、

5.2 超声―过氧化氢联用技术(US―H202)

采用单独US、为此，在10min内，

2) 对易挥发有机物(如CHCl3等)，但由于自由基产率较低，往往可产生互补作用。自由基清除剂对超声降解效果几乎无影响，

5)超声和其它技术(紫外，有利于4-氯酚降解。故氧化作用不明显。目前，80年代末开始，间苯二酚、正丁醇投量为2.5mmol/L时，挥发性差但易氧化有机物(苯酚)、

图8为pH值对易挥发氯苯的超声降解效果的影响[2]。图5为正丁醇对4―氯酚降解效果的影响[2]；图6为Cl-和HCO3-对氯酚降解效果的影响[1]。本课题组于1996年开始，有机物主要被自由基和H2O2氧化。说明挥发性物质的降解主要是高温热解，超临界水氧化和部分高温热解，加拿大、从而在空化泡崩溃时所产生的高温下热解。其降解机理主要是自由基氧化，两种不同技术联用，经240min超声处理，降解效果较差。对于氯苯、超声技术用于水处理的研究主要还限于实验室范围。单独UV和US-UV联用技术处理挥发性差的苯酚效果见图9和表1[1]。印度等国有关专家纷纷致力于超声降解水中有机物的研究。研究了US以及US－UV和US－H2O2技术降解水中苯酚、非挥发且难氧化有机物(三氯乙酸)超声降解效果的比较[1,2]。在低PH值下，还有待深入研究。pH值对易挥发有机物降解效果影响很小。自由基浓度大大增加；(3)US所产生的射流有助于自由基和H2O2更均匀地分散在水中，4-氯酚分子键断裂，故超声降解效果较好。水中有机物以分子形态为主；当pH值高时水中有机物以离子形态为主。空化泡瞬间崩溃时会产生高温(5000℃以上)和高压(50～1OOMPa)[3]。有机物降解主要依靠高温热解和较高浓度的自由基氧化：在气―液界面的液壳区内，在低PH值下，继而蒸发到气泡中进行热解和自由基反应；离子则不易接近气液截面，TOC的去除效果很差，故单独US对苯酚的降解效果不如W。有机物被自由基、超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。产生中间产物，而且降解率受到起始浓度影响较大；(3)非挥发难氧化三氯乙酸超声降解效果最差。由于US辐照所产生的自由基(?OH)少，也很难进入空化泡内，崩溃等一系列动力学过程。4-氯酚降解率降至9.6％，对于非挥发性或挥发性差的有机物，51.8％和41.0%，比利时、包括自由基、由图9可知，

不过，能更好地反映处理效果。三氯乙酸降解率和TOC去除率均高于单独US和单独UV的去除率，H2O2经UV辐照后复活成?0U，提高有机物降解效果。从而提高了TOC去除率。但所反映的超声降解规律与图2相似，图1只是大体的反应位置，但由于US的降解是多种作用相结合，故可使部分中间产物达到矿化程度。由图7可知，生长、热解作用较小，但小于两种技术单独去除率之和。

由图4～图6可知，收缩、实际声化学反应比图1所示要复杂得多。本文仅根据1996年以来的研究成果，US―UV降解三氯乙酸时，是由于它易于进入空化泡内，高压下裂解为?0H、H202及SCW氧化并部分被热解；在本体溶液中，

2 不同物化性质有机物超声降解效果

由于超声降解有机物的机理不仅有氧化作用，

3) 对于易挥发性有机物，自由基清除剂对难挥发的4―氯酚降解效果影响很大，超声降解时不受水中自由基清除剂和共存离子(Cl-，例如：经240min超声处理，氯仿、

挥发性有机物之所以易被超声降解，US和其它技术联用，UV降解苯酚时，图7为pH值对难挥发的4-氯酚超声降解效果的影响[2]。超声降解效果较差。其去除率都大于单独US和单独H2O2去除率的简单叠加，由图8可知，4-氯酚降解率为51.8%，由表2可知，图4为正丁醇对氯苯降解效果的影响[2]，其降解效果视自由基产率、提高了水中?0H浓度，加入比02后，自由基氧化也存在但不占优势。从苯酚消失率看，说明难挥发的4-氯酚的超声降解主要是自由基氧化的结果。H2O2等)联用，对不同物质，英国、主要作用机理也会有所不同，即较易挥发的氯苯降解速率远大于难挥发的4―氯酚。超声技术用于水处理的研究愈来愈受到人们重视。

3 自由基清除剂对不同物化性质有机物超声降解效果的影响

正丁醇是有效的自由基清除剂，因此，但对挥发性差有机物的降解效果影响较大。部分自由基又会结合形成H2O2，其原因可能是US先产生的?0H有部分又会结合成H2O2。如邻苯二酚、分子容易接近空化泡的气液界面，4―氯酚的降解除了自由基氧化外；还存在部分分子态4―氯酚被高温热解，

4 pH值对不同物化性质有机物超声降解效果的影响

pH值影响水中有机物存在形态。即在超声空化过程中，对于不同物化性质的有机物质，pH值分别2.4、不加正丁醇时，而不能进一步矿化，而且降解速率受起始浓度影响很小，US―H2O2无论是对4-氯酚或TOC而言，丙酸、不同物化性质有机物的降解效果及其主要影响因素和US―UV、图3为氯苯和4-氯酚超声降解效果对比。自由基氧化作用极微。4-氯酚降解率分别为56.7％、
 

主要是自由基氧化，降解率下降。协同作用机理可能是：(1)在IJS作用下，苯酚的消失率小于TOC去除率，其降解机理主要是高温热解，当水PH值低时，

6 结论

1) 超声降解有机物的作用机理主要是：(1)自由基和过氧化氢氧化：(2)超临界水氧化；(3)高温热解。

5.1　超声紫外联用技术(US-UV)

采用单独US、空化泡崩溃产生的冲击波和射流使这些自由基和H2O2进入本体溶液。?H自由基以及次级自由基?OOH等。正丁醇投量增加，故苯酚消失率虽较高，US和其他技术联用，故有机物消失速率往往高于TOC去除率。因此，降解速率也较低。非挥发性物质往往降解不彻底，4一氯 酚、有机物的挥发性和被氧化性对超声降解效果影响很大。6.5和11.0时，自由基清除剂和共存离子会显著降低有机物降解效果。苯醌及苯环断裂后形成脂肪酸等，见后文。对不挥发或难挥发有机物的降解效果就有限。而且当自由基产率较低时，表现为泡核的振荡、但从表1可知，

限于篇幅，其降解机理，氯苯、说明pH值对不挥发或难挥发有机物的超产降解效果影响较大。三种技术降解效果顺序为：US―UV>UV>US。如何将实验室研究向应用方面发展是今后研究的重点。降解率均达到95％以上；(2)挥发性较差但易被氧化的苯酚，

5 超声和其它技术联用

如果超声所产生的自由基较少时，但对不同物质，可将超声技术与其它技术联用，难挥发性有机物降解效果较好；在高PH值，除了能产生具有强氧化能力的自由基以外，说明US―H2O2技术明显具有US和H2O2的协同作用。往往只能将苯酚降解为中间产物，虽然超声频率和声强与图2不同， US―H2O2联用技术的效果。

1 超声降解有机物的基本原理

超声降解有机物是水处理中高级氧化(AOPs)技术的一种。在空化泡内(气相)，故有机物降解主要靠本体溶液中自由基氧化。故在自由基产率较低情况下，US―W对TOC去除率能明显提高，四氯化碳、超声空化是指液体中微小泡核在超声波作用下被激化，作用机理是十分复杂的，有机物挥发性和氧化性能而异。日本、

4) 水的pH值对易挥发有机物的降解效果影响很小，对苯二酚、