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超声技术(Technology of Ultrasound);目 录;声 波;超声波特性;超声波是如何工作的 ？;超声与媒质作用的机制;溶液体系中超声技术作用机理;空化现象——定义;2. 空化阈;稳态空化;瞬态空化;空化泡生长标识图;气泡的形成、成长与崩溃;Neppiras “热点”理论可得： （1） 空化泡内最大压力 　 Pmax —— 空化泡内最大压力； Pg —— 起始半径时泡内的压力； Pm —— 空化泡在崩溃过程中受到的总压力； r —— 气体的比热比γ值。;◎ 估算得到的高温和高压分别可达5500℃和50662～101325 kPa。 ◎ 在气泡被压缩到极小之后，又有一个反弹，气泡极度地变形，发生破裂，形成许多新的小气泡，并伴有微射流现象。 ◎ 处于正常温度与压力的液体环境中就产生了异常的高温高压，即形成所谓的“热点”，这就是所说的“热点理论”。;稳态空化和瞬态空化;3.超临界水氧化;三大机理下的去除图示;2. 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。 水溶液中的超声作用是以上几种过程的协同作用。;原理：由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡（空化气泡）在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压力，破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中，当粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子即脱离，从而达到清洗件表面净化的目的。;一 超声场;2.声能强度;其原因为： 1. 虽然声能强度越大，产生的空化气泡的数量越多，但是只有崩溃空化气泡的数量才是有效的。当声压值达到一定程度时，许多空化气泡不会崩溃，只是在做共振或者上升到液面自行破灭，造成了能量的浪费。 2. 声强太高时，空化泡会在负压相长得过大而形成声屏蔽，在随后的正压相不能瞬间完全崩溃，使系统可利用的声场能量降低，降解速度反而下降。;二 反应体系性质的影响;1.空化气体; 空化气体的比热比r越大，气体的导热率越大，则发生瞬态空化产生的Tmax和Pmax也越大，越有利于超声空化。;用空气和氩气饱和的聚苯乙烯的超声降解曲线;2.溶液pH;3.粘滞系数;4.表面张力系数;5.蒸汽压;6.溶液温度;7.声化学反应器类型;（1）超声清洗槽式声化学反应器 超声清洗槽式声化学反应器是由一个不锈钢水槽和若干个固定在水槽底部的超声换能器所组合。装有反应溶液的容器直接放入清洗槽中接受超声辐照，所使用的超声频率多在几百kHz。 缺点：这种反应器声强较低，降解有机物的效果不高;（2）超声变幅杆浸入式声化学反应器;（2）超声变幅杆浸入式声化学反应器 超声变幅杆浸入式声化学反应器是将发射超声波的“探头”直接浸入反应液体中，这是声化学反应器系统中将超声能量传递到反应液体中的一种很有效的方法，在超声辐射端面上可以获得较大的声强。 缺点：需要实行温控，一般控制在10-30℃左右；发射超声波的“探头”直径较小（一般10-30mm），声波辐照表面小，能量效率较低；其实际应用局限在地下水的处理或有害工业废水的预处理方面。;（3）平行板近场声处理器; 矩形空间内的超声声强是单一金属板发射的超声声强的两倍以上，被处理液体从矩形空间的一端流入，另一端流出，当液体流经上下两块金属板构成的区域时，即会受到超声波的辐射。 平行板近场声处理器为超声降解水中有机污染物技术从实验室研究走向较大规模实际应用提供了技术支持。;8.超声波辐射时间;综上所述，提高有机污染物降解速率和降解程度应尽量遵循以下原则： （1）适当的超声频率； （2）适当提高声能强度； （3）溶液用气体饱和； （4）控制体系温度。;1.声化学氧化降解水中CS2;2. 超声预处理提高酿酒废水的可生化性 ;3.超声作为造纸厂和垃圾填埋厂渗滤液处理的前或后氧化工序 ;4.超声处理染料废水;5.超声降解甲胺磷农药废水;6.超声空化效应降解焦化废水; 焦化废水超声处理前的色谱-质谱图;1. 适用性：现有研究多为实验室的单组分模拟体系，超声技术是否能有效处理实际废水，有待进一步研究； 2. 工程性：研究多处于实验室阶段，降解机理、反应动力学、反应器设计放大等方面的研究开展不充分，缺少定量化放大准则； 3. 经济性：能量利用率低，费用高，需要进一步通过参数优化改进反应器结构，提高降解效率，降低成本。