前以叙述常规的偶氮染料处理方法，再介绍声化学反应具有高效、低能耗、少污染或无污染等特点,可望成为世纪的“绿色化学”。超声波技术是利用超声辐射所产生的“空化效应”所形成的极端物化条件和高能“微反应器”,导致水分子裂解形成自由基,将溶解于水中的有机化合物分解为环境可以接受的物质,加快反应速度,提高脱色率或降解率。
自由基由于含有未成对电子,性质活泼,具有很强的氧化污染物的能力。非极性、易挥发的疏水性溶质蒸气易进入空化泡内部发生高温热解反应。空化泡和溶液气液相界面。空化泡和溶液气液界面区域是空化泡气相和溶液
本体之间的过渡区域,虽然这个区域的温度比空化泡内低,但仍存在一定的局部高温约和高浓度的轻基自由基,水呈超临界状态。在超临界水相中,水的物理化学性质如瓢度、离子活度积、密度和热容发生突变。这种突变可加速化学反应发生,如水解反应、烃和酚的氧化等。在这个区域,难挥发的极性亲水性溶质可发生热解反应和被轻
基自由基氧化,也可发生超临界水氧化反应。常温常压的溶液本体。在溶液本体中,空化泡崩溃产生的射流和冲击波使自第章偶氮染料废水的处理方法及研究进展由基和进入整个溶液,极性、难挥发、亲水性溶质被自由基及等氧化剂氧化而降解。一般认为空化理论和自由基理论是超声降解有机物的两种主要作用机理,但超声在处理水中有机物时,还会产生一些不容忽视的作用。机械剪切作用在含有聚合物的多相体系中,由于空化泡崩灭时会使传质媒质的质点产生很大的瞬时速度和加速度,引起剧烈的振动,这种剧烈的振动在宏观上表现出强大的液体力学剪切力,会使大分子主链断裂,从而起到降解高分子的作用。
絮凝作用超声波对混凝具有促进作用,因为当超声波通过有微小絮体颗粒的液体介质时,其中的悬浮粒子开始与介质一起振动,但由于大小不同的粒子具有不同的振动速度,颗粒将相互碰撞、粘合,体积增大,最后沉淀下来。由于超声波的作用,比一般的絮凝效果好,对污染物的去除率较高。在超声波产生上述几种作用的同时,产生的冲击波会对整个溶液起到充分的搅拌混合作用。在超声降解水中有机污染物的过程中主要通过以上几种过程的协同作用,使污染物分解,变成无机物或其它无害有机小分子。因此,超声波处理染料废水是一种有效的,能够加快染料脱色和矿化速率的新技术`。它集高温热解和自由基氧化、超临界水氧化等高级氧化技术的特点于一身,降解条件温和,降解速度快、途径多,适用范围广,操作简单,可以单独或与其他水处理技术联合使用,是一种极具发展潜力和应用前景并越来越受关注的水处理技术。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
大量研究表明,超声空化作用所产生的独特的物理化学环境,可开辟新的化学反应途径,骤增化学反应速度,对偶氮染料有很强的降解能力,一般经过持续超声作用最终可达到完全矿化。单独使用超声波去除水中有机污染物具有操作简便且不引入其它试剂造成二次污染等特点。近几年来,国内外许多学者开始研究偶氮染料的超声降解,并提出其降解机理。年等报道偶氮染料酸性橙、酸性橙、直接兰、活性黑、活性橙和活性橙在的超声辐射下,一内可以被完全脱色和降解,染料降解的速度与超声波强度成正比。降解机理是·攻击偶氮染料分子,使偶氮键断裂、同时氧化氮原子和芳环上的羟基。次报道对滨苯基偶氮一,二轻基一蔡一,一二磺酸经超声辐射后完全降解,偶氮键断裂也是由于羟基的氧化作用。等提出偶氮染料活性红的超声降解符合一或一凡多相动力学模型。认为染料分子是在空化泡和水溶液气液相界面与高浓度的羟基反应而被降解。等分别用超声和光催化降解酸性橙,经降解产物的一分析,酸性橙的超声降解中间产物以低脂肪族化合物为主而光催化降解酸性橙的中间产物为蔡环化合物如一蔡酚、芳香化合物如苯乙醇、一甲基酚等和开环化合物如一乙基一一己醇等。从形成的中间产物来看,超声要比光催化降解效果好。2007年Rehorek等在超声降解酸性橙和活性橙的研究中发现,中性和酸性条件下脱色率提高,碱性条件下抑制脱色。
Okitsu等提出偶氮染料活性红22的超声降解符合Langmuir-Hinshelwood或Eley-Rideal多相动力学模型。认为染料分子是在空化泡和水溶液气液相界面与高浓度的OH·反应而被降解。等分别用超声和光催化降解酸性橙,经降解产物的一分析,酸性橙的超声降解中间产物以低脂肪族化合物为主。