超声波污水废水处理 28页

超声化学Ultrasonicsonochemistry张家港睿能科技有限公司2012n利用功率超声的空化现象加速和控制化学反应，提高反应率和引发新的化学反应的现象，称超声化学。声化学式20世纪80年代中后期发展起的一门新型交叉科学。它是利用超声空化效应形成局部热点,可形成在4000-6000K及压力100MPs、急剧冷却速度达109K/s的极端微环境中,诱发化学反应。近年来,有大量有关超声在化学领域中得到应用的研究报道。许多学者把超声波引入到自己的研究中,试图利用超声波所创造出的特殊环境来改变和改善化学反应过程,或借此来发现一些奇特反应现象。n超声波：都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。例如，B超（腹部超声成象所用的频率范围在2-5MHz之间，常用为3-3.5MHz）。在介质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律，与(可闻)声波的规律并没有本质上的区别。但是超声波的波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。与(可闻)声波比较，超声波具有许多奇异特性。n超声波在介质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律，与(可闻)声波的规律并没有本质上的区别。但是超声波的波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。与(可闻)声波比较，超声波具有许多奇异特性：1、超声波的波长很短，通常的障碍物的尺寸要比超声波的波长大好多倍，因此超声波的衍射本领很差，但它在均匀介质中能够定向直线传播，超声波的波长越短，这一特性就越显著。因此，超声波在传播时，方向性强，能量易于集中。2、超声波能在各种不同介质中传播，可传播足够远的距离。n3、超声与传声介质的相互作用适中，易于携带有关传声介质状态的信息（诊断或对传声介质产生效应）。超声波是一种波动形式，它可以作为探测与负载信息的载体或媒介（如B超等用作诊断）；超声波是一种波动形式，它可以作为探测与负载信息的载体或媒介（如B超等用作诊断）；超声波同时又是一种能量形式，当其强度超过一定值时，它就可以通过与传播超声波的介质发生相互作用，影响、改变以致破坏后者的状态、性质及结构（用作治疗）。nn使两种不相溶的液体（如水和油）发生乳化，并且加速溶质溶解，加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。超声波应用于化学反应能提高化学反应速率、缩短反应时间、提高反应选择性，而且能激发在没有超声波存在时不能发生的化学反应。由于超声化学具有独特的反应特性，目前受到广泛关注，是合成化学等极为重要且十分活跃的研究领域之一。超声化学目前已广泛应用于化学中的每一个领域，如:有机合成化学、纳米材料制备、生物化学、分析化学、高分子化学、高分子材料、表面加工、生物技术及环境保护等方面。n超声化学的基础理论超声波在介质中的传播过程中存在着一个正负压强的交变周期。在正压相位时,超声波对介质分子挤压,增大了液体介质原来的密度;而在负压相位时,介质的密度则减小。超声化学应具有加速化学反应、降低反应条件、缩短反应诱导时间和能进行有些传统方法难以进行的化学反应等特点。n超声化学效应nn空化效应及影响因素它在爆炸的瞬间可以产生大约4000-6000K和100MPa的局部高温高压环境，并产生速度约110m/s具有强烈冲击力的微射流，这种现象称为超声空化。超声波化学反应主要源于声空化机制，空化机制是声化学反应的主动力。这些条件足以使有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧(aqueouscombustion)、高温分解(pyrolysis)或自由基反应等。影响因素：气体和微粒的影晌（气体和微粒的存在有益于空化的发生）、粘度的影响（粘度越大，越不宜产生空化）、频率的影响（频率越高，空化越难以实现）、温度的影响）温度越高，越容易空化）。n超声化学热力学n超声化学动力学基础n超声化学对水环境的处理运用超声波技术(超声化学）作为一种新的水环境治理、运用技术正日益受到人们的重视,其在强化污水污泥处理、饮用水及有毒有害和难降解有机废水处理方面已显示出巨大潜力，但由于超声波的价格、性能、寿命、声波密度方面，牵制了超声波技术在环境工程上运用的发展。在国外（德国）,超声波技术作为一种新的水处理技术已有大量实验室的基础研究成果,并有部分进入实际应用。而国内,这方面开展的工作还非常有限。超声波技术对于环境工程的运用：饮用水：杀灭细菌(消毒),改善固液分离,去除管道中的水垢。n污水：超声化学污染物降解,提高生化降解能力。污泥：将微生物细胞壁击破，同时释放出酶。酶的作用使其余未被击破的微生物细胞失去对污泥罐中发酵环境的适应能力，迅速成为厌氧微生物的营养物而被消耗，从而大大加速发酵过程。国内外例案（污泥处理）：国外：超声波声波制造公司（德国）有SONNOTRONIC、HIELSCHER。运用公司：RWTULTRAWAVES使用SONNOTRONIC设备、FRAUNHOFER使用HIELSCHER设备等。国内：北京紫石千年环保设备有限公司、北京天地人环保工程有限公司均采用SONNOTRONIC超声波设备。nnSONOTRONIC:超声SONORECTORHORN钛合金制作；普通的焊接设备HORN转换；相对HIELSCHER价格便宜；发生声波最大面HORN前端面。HIELSCHER:超声SONIRECTORHORN钛合金制作；专业运用大量液体（批量化生产）超声化学反应液体反应均匀性好。使用有限元分析(专业分析超声波方面软件）两家公司的超声SONORERCTORHORN红色为最大振幅（超声波波能量最大面）n决定超声波污水、污泥技术关键1.超声化学的自身特点决定：在水溶液中,发生空化时产生的主要影响有(1)很高的流体剪切力;(2)自由基反应—H·、·OH及化学转化;(3)挥发性疏水物质的热分解，另外超声波对混凝有促进作用；（4）空化效应能成垢物质粉碎悬浮于液体介质中。2.超声声波密度决定：声波密度指反应容器内单位立方的声波功率与反应容器的大小有关。3.反应时间决定：根据每天的处理流（污水及污泥）的量设计出相应的机械流程结构和声波总功率。4.其次是超声波设备性价比。n使用超声化学污泥处理得出结论n超声化学强化臭氧技术及运用n在声压正半周时,气泡内的气体或蒸汽被迅速压缩,导致温度急剧增高,造成局部“热点”,温度可达5500℃及50MPs,产生高能条件使气泡和液体的两相界面的介质裂解产生自由基,发生空化效应,生成O,OH,H,H2O2等强氧化物质,使有机物氧化。有机物受O3分解产生的一些挥发性中间产物在空化泡内直接燃烧矿化,生成CO2和H2O。超声空化效应还可以使金属络合物中心金属离子和络合剂分离,从而较顺利地去除重金属。例如运用超声化学和臭氧联用来处理有机污染物腐殖酸的氧化动力学。当臭氧流量为：1mg/min,超声波频率为：20KHz、声源功率为50W的条件下，腐殖酸的浓度10mg/L时，经过n60min后的变化TOC的去除量为92%，溶液中87%的碳转换成二氧化碳。当单独使用臭氧时，TOC的去除量仅为40%，有机碳化为28%。运用饮用水，自来水目前各方面的环境因素遭到污染现在中国刚刚踏入了21世纪8年，工业的发展就更加迅速了，造成了众多的水体和水源受到严重的工业污染，长期这样发展下去，会轮到城市用水极度紧张。氯是导致癌症、心脏病等疾病的主要因素目前，几乎所有的自来水厂普遍采用沉淀过滤、加氯消毒的传统处理工艺来处理自来水，处理的过程中，氯同有机物、腐殖物相结合生成三卤甲烷，卤乙酸等，这些都是比氯更为强烈的有机污染物，不是危言耸听的。最后一n最后一个污染途径在传输，自来水在传输过程中受到输水管网的二次污染。在经过处理后的自来水，出厂后，还要经过漫长的输水管网及高楼水塔、水箱等设施，在这些传输过程中，自来水中增加的污染物甚多，铁锈、污垢、细菌等都直接影响自来水的水质，它们互相作用后，还会产生更加多的有毒化学物质。目前80%罐装应用水正在使用臭氧消毒，使用超声化学强化臭氧技术运用不经能缩短消毒时间而且分解金属原子及去除污垢、改善固液分离。运用印染废水：印染废水中既有随染色过程带入水中的染料还有浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质和无机盐等,废水色泽深、臭味大、COD含量高、成分复杂,含有多种生物毒性大、n难以降解的物质,可生化性差加上不同印染厂加工工艺不同,排出的水量水质变化大,印染工业用、水量大。我国许多印染厂的废水不加处理或仅经过初级处理后直接排放的情况极为普遍,对环境造成极大的破坏,严重危害受污染区域的生物、土壤和水体,破坏生态环境、因此,印染废水的深度处理技术研究非常重要，超声化学强化臭氧技术正受到日益广泛的重视。超声波具有无污染，设备简单、操作方便、高效等优点，同时伴有杀菌消毒功效。它既可以单独使用，又可以与其他水处理技术联合，是一种很有应用潜力的水处理新技术运用与饮用水、印染废水等。n我公司专业研制各类超声化学设备。我公司与国内外各大科研院校、公司有合作关专业制造大功率超声波处理系统，运用环境工程处理，中药提取，石油勘探，采油提炼等医药石油化工行业。本公司特长：设计各类超声波处理系统能：超声波控制器、超声波换能器、超声波SONORECTORHORN。我公司对于环境工程处理的认识：根据国外的成功例案采用20KHz超声波换能器、20KHz超声控制器、20KHzSONORECTORHORN以及机械流程结构；选择合适的声波密度（1000W/L、800W/L)以及反应时间就可以形成一套污泥处理设备。本公司现有目前现有的产品加上机械流程就可以制作出超声波污泥处理设备。n我公司现有超声波产品n我公司现有产品n联系方式