超声协同臭氧降解乙酰甲胺磷的降解方法

摘要

本发明公开了一种超声协同臭氧降解乙酰甲胺磷的降解方法，在降解过程中，频率为160kHz的超声波的作用时间为第5分钟至第20分钟，频率为40kHz的超声波的作用时间为第20分钟至第27分钟，频率为20kHz超声波的作用时间为第30分钟至第35分钟，臭氧的作用时间为从开始至第14分钟以及第20分钟至第30分钟，臭氧的流量浓度为3500mg/L，降解处理进行到第20分钟时加入纳米TiO

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声协同臭氧降解乙酰甲胺磷的降解方法，属于超声波化学处理领域。

背景技术

目前，乙酰甲胺磷是一种目前广泛使用的低毒性有机磷农药，但其废水排放至环境中仍然会造成巨大的污染，在农药废水的降解处理手段中，超声波协同臭氧的方法因其环保、绿色、无二次污染，受到研究人员和工程领域的关注和重视。然而简单地使用超声波和臭氧持续处理污水，即使达到效果也造成了能源的巨大浪费。实验研究表明，不同频率的超声波对不同物质作用时产生的效应不尽相同，且超声与臭氧有协同效应，因此，合理地控制使用超声和臭氧的参数，可以使能源的利用率最大化，在最短的时间使用最少的能源达到最好的降解效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种超声协同臭氧降解乙酰甲胺磷的降解方法，该方法根据乙酰甲胺磷降解过程不同阶段的特点，合理分配超声波参数和臭氧处理时间，处理时间短，消耗能源少，降解率高。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种超声协同臭氧降解乙酰甲胺磷的降解方法，在降解过程中，频率为160kHz的超声波的作用时间为第5分钟至第20分钟，频率为40kHz的超声波的作用时间为第20分钟至第27分钟，频率为20kHz超声波的作用时间为第30分钟至第35分钟，臭氧的作用时间为从开始至第14分钟以及第20分钟至第30分钟，臭氧的流量浓度为3500mg/L，降解处理进行到第20分钟时加入纳米TiO₂。

采用了上述技术方案后，前5分钟使用单独臭氧处理，可以大量氧化乙酰甲胺磷分子，将其分解成为CH₃O(CH₃S)P(O)NH₂和CH₃COOH，在第5分钟时引入频率为160kHz的超声波，此时超声将臭氧气泡打碎成微泡，使臭氧在农药废水中的溶解率大大提升，为接下来的反应提供足够的原料，CH₃COOH是不稳定物质，在处理过程中由于超声产生的热量，CH₃COOH会分解为水和二氧化碳，在第14分钟时，CH₃O(CH₃S)P(O)NH₂的产生量达到峰值，此时停止臭氧作用，频率为160kHz的超声波对CH₃O(CH₃S)P(O)NH₂分子产生显著的机械效应，该分子是一种稳定形态，但在频率为160kHz超声的带动下高速震动变为谐振的不稳定状态，可以十分容易地被臭氧分子氧化裂解，其裂解产物CH₃O(CH₃S)P(O)OH是一种不稳定分子，产生之后便很快被臭氧氧化为CH₃O(HO)P(O)OH和CH₃S(O)₂SCH₃，此时反应进行到约第20分钟，这两种产物的量并不大，因此投入少量纳米TiO₂使分子聚集，帮助反应进一步进行。第20分钟时，使频率为40kHz的超声波与臭氧同时工作，频率为40kHz的超声波的空化效应强度较强烈，能够产生大量的空化泡，并使水分子裂解产生羟基自由基，这种具有强氧化性的自由基配合臭氧使聚集的CH₃O(HO)P(O)OH和CH₃S(O)₂SCH₃分子被氧化分解为无机离子，第27分钟时，频率为40kHz的超声波停止，臭氧继续工作，为最后剩余的少量各级未降解产物的提供反应物质。从第30分钟开始只使用20kHz超声波处理废水，使最终剩余的少量磷酸被空化产生的自由基分解，同时低频超声波让废水溶液循环速度更快，起到将溶液搅拌均匀的作用，本发明利用了乙酰甲胺磷在超声协同臭氧降解过程中不同阶段产物的特点，通过纯物理手段，使用合理的分段式协同处理工艺，可在35分钟内对乙酰甲胺磷农药废水实现99％的降解去除效果，将乙酰甲胺磷分解物无毒无害的无机离子或二氧化碳等物质，可以直接排放至自然环境中，且无任何二次污染，能耗利用率高。

附图说明

图1为本发明的超声协同臭氧降解乙酰甲胺磷的降解方法的流程图；

图2为乙酰甲胺磷降解路径示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种超声协同臭氧降解乙酰甲胺磷的降解方法，其特征在于：在降解过程中，频率为160kHz的超声波的作用时间为第5分钟至第20分钟，频率为40kHz的超声波的作用时间为第20分钟至第27分钟，频率为20kHz超声波的作用时间为第30分钟至第35分钟，臭氧的作用时间为从开始至第14分钟以及第20分钟至第30分钟，臭氧的流量浓度为3500mg/L，降解处理进行到第20分钟时加入纳米TiO₂，本发明的超声协同臭氧降解乙酰甲胺磷的降解时间为35分钟。

本发明的工作原理如下：

前5分钟使用单独臭氧处理，可以大量氧化乙酰甲胺磷分子，将其分解成为CH₃O(CH₃S)P(O)NH₂和CH₃COOH，在第5分钟时引入频率为160kHz的超声波，此时超声将臭氧气泡打碎成微泡，使臭氧在农药废水中的溶解率大大提升，为接下来的反应提供足够的原料，CH₃COOH是不稳定物质，在处理过程中由于超声产生的热量，CH₃COOH会分解为水和二氧化碳，在第14分钟时，CH₃O(CH₃S)P(O)NH₂的产生量达到峰值，此时停止臭氧作用，频率为160kHz的超声波对CH₃O(CH₃S)P(O)NH₂分子产生显著的机械效应，该分子是一种稳定形态，但在频率为160kHz超声的带动下高速震动变为谐振的不稳定状态，可以十分容易地被臭氧分子氧化裂解，其裂解产物CH₃O(CH₃S)P(O)OH是一种不稳定分子，产生之后便很快被臭氧氧化为CH₃O(HO)P(O)OH和CH₃S(O)₂SCH₃，此时反应进行到约第20分钟，这两种产物的量并不大，因此投入少量纳米TiO₂使分子聚集，帮助反应进一步进行。第20分钟时，使频率为40kHz的超声波与臭氧同时工作，频率为40kHz的超声波的空化效应强度较强烈，能够产生大量的空化泡，并使水分子裂解产生羟基自由基，这种具有强氧化性的自由基配合臭氧使聚集的CH₃O(HO)P(O)OH和CH₃S(O)₂SCH₃分子被氧化分解为无机离子，第27分钟时，频率为40kHz的超声波停止，臭氧继续工作，为最后剩余的少量各级未降解产物的提供反应物质。从第30分钟开始只使用20kHz超声波处理废水，使最终剩余的少量磷酸被空化产生的自由基分解，同时低频超声波让废水溶液循环速度更快，起到将溶液搅拌均匀的作用。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。