应用超声空化效应净化饮用水的可能性分析

一、超声空化效应的原理液体中的小气泡(空化核),在一定频率和声强的超声波照射下,当其直径满足共振频率条件时,将在瞬间(几个纳秒)发生压缩崩溃,核内温度可达数千度。有时伴随可见的发光现象,被称为声致发光。L.伯格曼等人,在30年代曾计     

超声空化效应净化饮用水的技术问题分析

在文献[1]中,作者提出了采用超声空化效应净化饮用水的新方法,但尚缺少有关技术问题和经济性的讨论。本文依据超声空化动力学和声化学方面的有关理论和制水工艺,给出了技术指标和经济性估算。一、工作条件的选择根据描述空化效应动力学的Noltingk-Napprias方程,可以计算出角频率为ω、声压P_A的声场中可发生空化效应的空化核的半径。其下限由下式确定: 式中,R_L——半径下限; σ——液体表面张力; P_A——声压; P_O——液体的静压。 P_A大小的选择,能够导致化学反应的声压临界值。若以能检测到E S R谱线为限,声强I_A=0.7w·cm~(-2),此时则会发生稳态空化效应;若期望发生强烈的瞬态空化效应,在液体     

超声空化及絮体破碎过程的模拟与试验分析

为探究利于空化效应的超声条件及超声波破碎絮体机理,基于Matlab平台建立空化气泡模型及2种简化的有限扩散聚集(DLA)絮体破碎模型,进行计算机仿真,并通过试验分析得到实际絮体破碎模式.结果表明:随着超声频率的增加,空化效应减弱;声能密度的增加导致空化气泡振幅增大,声能密度为7W/mL时气泡振幅可达初始半径的200倍,空化效果较好.低声能密(0.03~3W/mL)和低超声频率(25~40kHz)处理絮体时,剥蚀作用为主导作用,超声后絮体粒径减小,分形维数增大;声能密度超过3W/mL或频率大于40kHz,大规模破碎占主导作用,实际絮体粒径减幅小且结构散.40kHz的超声频率更利于絮体的破碎,作用10min后,絮体粒径减幅达9.8%,分形维数为1.394,结构更加密实.     

水体有机污染物的超声空化降解研究近况

论述了近年来超声空化效降解水体中有机毒性污染物的进展情况，主要涉及如五氯酚盐，苯，氯苯等的超声空化降解规律。     

基于超声空化原理的废旧线缆回收方法

废旧线缆是一种可以回收利用的资源。目前普遍使用机械破碎方法回收废旧线缆,具体工艺是采用机械磨削的方法分离铜和绝缘皮,然后用筛分法获得。由于此工艺中包含有磨削过程,因此会损失很大一部分铜,从而造成资源浪费。为此,研究使用超声波工艺回收电线,并探讨一些因素对分离率的影响。研究结果表明:利用超声波的空化效应分离电线中的金属和塑料,能有效避免铜的大量损失。当水温为60℃,分离率达到最高值;电线长度与分离率之间基本成反比关系;电线总量的大小对分离率也有一定的影响。     

应用超声空化效应多泡声致发光技术测量海水总有机碳(TOC)

超声化学是声学与化学相互交叉而发展起来的一门新兴学科, 它作为一种新颖的声化学技术正在日益受到人们的重视.超声化学主要是利用超声空化效应而进行的,本文对超声空化效应氧化降解有机物以及反应过程中的多泡声致发光机理进行了研究,就应用多泡声致发光技术来表征海水总有机碳(TOC)的可行性进行了分析,同时指出了应用超声空化效应-多泡声致发光技术测量海水总有机碳(TOC)的巨大潜力以及发展前景     

流体剪切与超声空化破解剩余污泥的参数优化

为提高剩余污泥的破解效果并降低能耗,采用FS（fluid shear,流体剪切）、UC（ultrasonic cavitation,超声空化）、FS和UC联合工艺（FS-UC,UC-FS）破解剩余污泥,并应用单因素试验结合响应面法对联合工艺进行优化.结果表明:FS对剩余污泥破解效果一般,只在开始阶段具有较好效果,随作用时间延长,破解效果未有显著提高甚至下降.UC对剩余污泥破解效果明显,随作用时间延长,破解效果显著提升,但能耗也随之增大,EDR（energy disintegration ratio,效能比）明显下降.相同作用时间下,UC破解效果优于FS破解效果,UC破解剩余污泥的DD_COD（degree of disintegration,破解率）与EDR均明显高于FS方法.单因素试验得出的较优FS作用时间范围为2~8 min,较优UC作用时间范围为5~15 min.响应面法试验结果显示,联合工艺的剩余污泥破解效果和能量利用率均优于单一方法,联合工艺中FS-UC工艺的破解效果优于UC-FS工艺.FS-UC工艺的最佳参数:FS处理5.6 min再UC处理15.0 min,该条件下剩余污泥实际DD_COD为50.8%,EDR为26.8%.UC-FS工艺的最佳参数:先UC作用15.0 min再FS作用7.8 min,该条件下剩余污泥实际DD_COD为36.5%,EDR为17.1%.研究显示,以DD_COD和EDR为指标,4种工艺的高效性顺序为FS-UC > UC-FS > UC > FS,其中FS-UC工艺具有能耗低、破解效率高的特点,是4种工艺中剩余污泥破解效果最好的一种工艺.      

水力空化中雷诺数与空化数关系的研究

采用不同厚度、孔数和孔径的多洞孔板作为水力空化发生装置,通过对罗丹明B溶液的空化试验,得出了空化数与雷诺数的关系。试验结果与量纲分析相吻合。     

超声强化O3氧化技术在水处理中应用的研究

综述超声空化效应降解水中有机物的机理及超声强化Ｏ３的氧化能力，介绍超声强化Ｏ３氧化技术在水处理领域中的应用研究进展。     

超声降解十二烷基苯磺酸钠的实验研究

采用功率超声的新方法降解水体有机污染物十二烷基苯磺酸钠 (SDBS) ,实验研究了超声反应时间、超声波频率、功率、声强、溶液初始pH值、变幅杆直径和空化气体等因素的影响 .结果表明 :SDBS降解率与超声反应时间呈线性关系 ,具有一级反应动力学特征 ;低频范围内改变超声波频率 ,对SDBS降解率的影响不大 ;增大超声波功率、声强和辐照面积 ,可以明显提高SDBS降解率 ,最高为 4 2 5 % ;溶液初始pH值对SDBS降解率的影响较为显著 ;充入空化气体 ,SDBS降解率明显提高 ,其影响排序为Ar >O2 >N2 .     

低强度超声波辐射对污泥生物活性的影响机制

通过测定超声辐射前后污泥性质的变化,不同处理方式对污泥活性影响以及自由基清除剂NaHCO3加入对超声作用效果影响,初步探讨了低强度超声波辐射对污泥生物活性的影响机制.研究结果表明,低强度超声辐射的机械作用和空化作用,使污泥絮体破碎,强化了固-液对氧的传质,提高了酶活性以及增加了溶液中可利用基质,从而强化了污泥的生物活性;不过,超声辐射同时也产生大量自由基,会对污泥生物活性产生抑制或破坏.因此,低强度超声辐射对污泥活性影响是促进效应和抑制效应共同作用的综合表现.     

超声波联合PAM对污泥脱水性能的影响

以污泥脱水性能与沉降性能为指标,研究了超声波调理联合PAM对污泥脱水性能的影响。实验结果表明,单独使用超声波调理的最佳调理时间为20 s,此时污泥比阻为0.68×109s2/g;采用PAM对污泥进行调理时,在浓度为0.1%,投加量为100 mg/L时污泥比阻最小,为0.32×109s2/g;采用超声波与PAM联合调理时,利用正交试验得到最适合的组合条件为:调理时间20s、PAM投加量100 mg/L、浓度0.15%。     

海洋环境下金属材料在多场多相作用下的空蚀研究进展

首先介绍了目前空蚀的几种损伤机制,其中空化气泡以冲击波和微射流形式作用于材料表面,并导致损伤的机械作用占主要地位。在此基础上,总结归纳了影响海洋环境下金属材料空蚀的影响因素及相关研究进展,将因素按照环境外因与材料性质内因进行划分,系统分析了各种因素对空蚀损伤的作用趋势和机制,明确了各因素间存在协同效应。最后,提出了今后空蚀研究的发展方向,如调控温度、盐度等各种环境因素,进行空化气泡产生、长大、溃灭及能量释放过程的机制研究;也可以从材料性质入手,设计合成具有优良表面性能和力学性能的新材料等,对如何减少海洋工况下的空蚀损伤的科学研究和工程应用具有一定的参考和指导意义。     

土壤中13种有机氯农药超声波提取方法研究

应用超声波提取江西红壤和南京黄棕壤中的 13种有机氯农药 (α 、β 、γ 和δ HCH ,2 ,4′ DDT ,2 ,4′ DDE ,4 ,4′ DDT ,4 ,4′ DDE ,4 ,4′ DDD ,α endosulfan ,dieldrin ,endrin ,HCB) ,固相萃取柱进行纯化 ,气相色谱进行定量分析 .对不同提取溶剂 (正己烷、二氯甲烷、正己烷和甲醇、正己烷和丙酮、正己烷和二氯甲烷 )、提取时间 (0 .5～ 2h)、提取次数 (1～ 5次 )与提取效率的关系进行了研究 .研究表明以正己烷 甲醇 (4∶1)作为混合提取溶剂 ,超声提取一次 ,提取 2h能取得较高的提取效率 .此技术节省溶剂且提取方法简单 .     

混凝过程中流场结构的PIV测量与表征

采用粒子成像速度场仪(PIV)在不投加专用示踪粒子的条件下,以混凝絮体为示踪粒子,对Taylor-Couette反应器内的絮凝反应流场进行测量与表征.结果表明,内筒旋转雷诺数Re在900~2900时,流场中产生的涡具有相似的特殊波状涡结构,相邻涡旋形态大小发生周期性变化,涡间存在主流液体的移动,这种涡结构有利于絮体结合生长成较大的絮体颗粒,便于沉降而导致较高的絮凝沉淀去除率.这也证实PIV技术能够在进行混凝反应的同时,用混凝过程中的微絮体为示踪粒子对混凝过程进行流场测量,不必再额外添加示踪粒子,就能较好地反映混凝过程中涡旋的形态变化特征,从而实现对絮凝过程的同步测量与表征.     

表面活性剂修饰氧化铋形貌及其超声降解性能研究

本实验分别用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)以及两种表面活性剂耦合进行修饰氧化铋形貌,并对修饰后的样品进行XRD、EDS、XPS、SEM等表征分析;同时探讨了表面活性剂修饰后的氧化铋在超声作用下对直接大红的最佳投加量和降解性能.结果表明:催化剂的最佳投加量为75 mg,最佳降解性能的样品为阴阳离子表面活性剂耦合修饰的氧化铋;当催化剂投加量为75 mg、初始浓度为10 mg·L-1、超声频率为45 k Hz、功率为100 W时,表面活性剂SDBS与CTAB在比例为1∶1耦合时修饰的氧化铋在20 min内对直接大红的总去除率达到99.4%,比空白实验提高16倍多.     

Effect of ultrasonic pretreatment on anaerobic digestion and its sludge dewaterability

To investigate the effect of ultrasonic pretreatment on anaerobic digestion and sludge dewaterability and further to probe into the influencing factors on sludge dewaterability, sludge flocs were stratified into four fractions: (1) slime; (2) loosely bound extracellular polymeric substances (LB-EPS); (3) tightly bound EPS (TB-EPS); and (4) EPS-free pellets. The results showed that ultrasonic pretreatment increased the anaerobic digestion efficiency by 7%–8%. Anaerobic digestion without ultrasonic pretreatment deteriorated the sludge dewaterability, with the capillary suction time (CST) increased from 1.42 to 47.3 (sec L)/g-TSS. The application of ultrasonic pretreatment firstly deteriorated the sludge dewaterability (normalized CST increased to 44.4 (sec L)/g-TSS), while subsequent anaerobic digestion offset this effect and ultimately decreased the normalized CST to 23.2 (sec L)/g-TSS. The dewaterability of unsonicated sludge correlated with protein (p = 0.003) and polysaccharide (p = 0.004) concentrations in the slime fraction, while that of sonicated sludge correlated with protein concentrations in the slime and LB-EPS fractions (p < 0.05). Fluorescent excitationemission matrix analysis showed that the fluorescence matters in the LB-EPS fraction significantly correlated with sludge dewaterability during anarobic digestion.