正交平行超声场处理难降解有毒卤代有机物的研究

摘要

利用超声辐照技术氧化水中难降解有机污染物已经引起了国内外水处理专家的广泛关注。单独超声辐照及超声与其它水处理技术的联用工艺已成为处理水中难生物降解有机污染物的一个崭新领域。本文介绍了近年来利用超声波降解水中难降解有机污染物的研究进展，通过实验分别考察了对氯苯酚和氯苯溶液的初始浓度、超声作用时间、超声功率、超声频率、溶解气体、pH值及反应器结构等对目标物超声降解效果的影响，探讨了其降解机理和动力学。研究结果表明： (1)超声频率对有机物的降解效果有明显影响，在夹套结构连续式平行正交多频声化学反应器中，超声功率为100w时，30kHz下对氯苯酚和氯苯的降解率比在60kHz和100kHz高出20％以上；与清洗槽式反应器相比，在夹套结构连续式平行正交多频声化学反应器中对氯苯酚的降解率提高了约18％，采用多频组合超声场能有效的提高有机物的降解效果，正交传播超声波场降解效果优于平行传播超声波场。 (2)增加超声功率能提高对氯苯酚的降解率，初始浓度为20mg/L的对氯苯酚溶液经功率为40w、70w和100w的100kHz超声辐射，反应120min，降解率分别为5.6％、9.4％和12.9％左右；但对疏水性、易挥发的氯苯影响较小。 (3)随着超声辐射时间的增长，对氯苯酚的降解率增大，但反应360min后，其降解能力基本达到饱和。 (4)在一定条件下和时间内，初始浓度越低对氯苯酚的超声降解率越高，但较大的溶液初始浓度，对氯苯酚的超声降解量较大，初始浓度为2mg/L、10mg/L、20mg/L和100mg/L的溶液，经频率30kHz功率100w的超声辐射120min，对氯苯酚降解率分别为40.3％、18.1％、15.6％和7.2％，降解量分别为3.2mg、7.2mg、12.4mg和28.8mg；而初始浓度对氯苯的超声降解效果影响不明显。 (5)在酸性溶液中，对氯苯酚的降解率较大，初始浓度为20mg/L的对氯苯酚在超声频率为60kHz，功率为100w条件下辐照120min，pH值为2时的降解率是pH值为11时的约1.67倍；pH值对氯苯的降解影响不明显； (6)溶解气体是影响对氯苯酚和氯苯超声降解的一个重要因素，本文中超声反应时通入压缩空气，对氯苯酚和氯苯的降解率提高了30％以上； (7)对氯苯和氯苯的超声降解均属于一级反应类型，不同频率及组合下对氯苯酚和氯苯的浓度随时间变化的速率方程均可以表示为：-=kC(D)Cp(C为对氯苯酚或氯苯的浓度，mg/L；C<,0>为对氯苯酚或氯苯的初始浓度，mg/L；D为功密度率，w/m1，通过实验数据，对不同条件下的参数值k、α、β进行了确定)。 (8)本文对超声波耦合生物填料塔技术处理对氯苯酚和氯苯进行了讨论，与超声波高级氧化技术相比能有效地减少能耗，与生物填料塔技术相比能提高反应效率和反应速率，这样既解决了单独使用超声成本高的问题，也解决了生化法难以处理的问题。 总之，实验结果表明，超声波在处理水中有毒难降解卤代有机物方面具有很大的优越性，超声技术具有广阔的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章实验设备和检测方法

第三章超声降解对氯苯酚

第四章超声降解氯苯

结论、创新和建议

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文

致谢