[發明專利]一種超聲協同臭氧降解農藥的實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201310072600.4
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103112924A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 龔潤航;朱昌平;王斌;何貞兵;朱進;趙俊陽;陳秉巖;韓慶邦;單鳴雷;李建
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: C02F1/36
• 分類號: C02F1/36;C02F1/78
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種農藥降解實驗裝置及方法，特別是涉及一種超聲協同臭氧降解農藥的實驗裝置及方法。

背景技術

化學合成農藥是人類20世紀的重大發明，在農作物病蟲害防治、提高農作物產量等方面發揮過巨大貢獻。但與此同時，由于長期過度使用農藥，農產品中農藥殘留量、微生物、微菌毒素增加，農藥廢水大量排放等問題也日益嚴重。如何有效去除農產品中的農藥殘留物，降解農藥廢水，確保食品安全，成為當代科技工作者研究的熱點。目前農藥殘留的降解方法主要有生物法、化學法和物理法。

生物法是指通過微生物的酶促作用和非酶促作用來降解農藥殘留，最終將農藥完全降解或分解成小分子量的無毒或毒性較小的化合物的方法。

化學法是指通過向農藥廢水中添加化學試劑或進行化學反應，從而去除有機污染物質的方法。降解農藥殘留最常用的化學試劑是臭氧。臭氧是一種強氧化劑，具有較高的還原電位，在水中發生還原反應，產生氧化能力極強的單原子氧（O）和羥基自由基（·OH），可使有機物發生連鎖反應，且反應十分迅速。市面上農藥殘留的成分大多為有機磷農藥，臭氧水降解有機磷農藥的途徑主要有兩種：（1）P＝S鍵被氧化成P＝O鍵；（2）打斷與磷相連的鍵，形成磷酸脂，并最終形成H₃PO₄。這種打斷連接鍵和基團氧化的雙重作用使得物質的分子結構發生徹底改變，從而起到解毒、降低農藥殘留的作用。

物理法主要包括吸附法、萃取法、超聲波法等。吸附法是指通過一些具有吸附性的物質吸附來減少農產品和環境中殘留的農藥。萃取法主要是利用與水不互溶而能很好溶解污染物的萃取劑的萃取作用達到分離、提取污染物目的。超聲波降解法主要應用于農藥廢水處理，其原理是利用超聲空化效應加速化學反應。超聲空化是液體中由于超聲的物理作用，在液體內的某一區域會形成局部的暫時的負壓區，于是在液體中產生空穴或氣泡，這些充有蒸氣或空氣的氣泡處于非穩定狀態，當它們突然閉合時，會產生激波。因而在局部微小區域產生很大的壓力，把聚集起來的聲場能量在液體中極小的空間內迅速釋放出來，形成高溫(可高達5000K以上)、高壓(可高達5x10⁷pa)以及強沖擊波和射流等極端的物理條件，為在一般條件下難以實現的化學反應開啟了新的化學反應通道，從而使水中難降解的有機污染物被分解為對環境無害的小分子。

上述方法中，由于農藥廢水中COD的濃度高、毒性大、可生化性差，而且微生物對環境敏感，故用生物法來降解農藥殘留只適于特定種類農藥。化學法中的臭氧氧化法，能在一定程度上降解農藥廢水，但單獨使用時受劑量和時間限制明顯，若提高進氣濃度則設備成本較高。吸附法、萃取法一般用作生化工藝的預處理，很少用于處理農藥廢水。超聲技術清潔無二次污染，但單獨使用時對農藥殘留降解效果有限。

超聲對臭氧氧化能力具有良好的強化作用，若使用兩者協同降解農藥，既能高效清除污物，又能有效殺滅病菌、降解農藥殘留。發明人團隊根據以上理論研制了基于超聲波與臭氧的蔬果藥殘降解儀。但在進行降解實驗時若想得到有效的數據，需對實驗變量進行嚴格控制，而送檢專門檢測機構成本又比較高。該領域并無專門針對探究超聲協同臭氧降解農藥規律及驗證降解效果的實驗裝置與實驗方法。

發明內容

為了解決探究超聲協同臭氧降解農藥規律及驗證降解效果時變量控制困難、成本高以及缺少專門實驗裝置與實驗方法的問題，本發明提供了一種運用傳感器技術，變量控制方便、實驗誤差小、工作穩定的超聲協同臭氧降解農藥的實驗裝置及方法。

為了解決上述問題，本發明所采取的技術方案是：一種超聲協同臭氧降解農藥的實驗裝置，其特征在于，包括：

一個用于盛裝農藥溶液的實驗反應容器；

一個置于所述實驗反應容器上方，用于冷凝降解時外逸水蒸氣的冷凝器；

一個用于測量實驗前后農藥溶液濃度的紫外分光光度計；

一個用于連接所述紫外分光光度計、處理并顯示實驗數據的計算機；

一個置于所述實驗反應容器底部，用于測量農藥溶液質量的稱重傳感器；

一個緊密嵌于所述實驗反應容器壁上，用于測量農藥溶液pH值的酸堿度傳感器；

一個緊密嵌于所述實驗反應容器壁上，用于測量農藥溶液溫度值的溫度傳感器；

一個用于產生超聲掃頻信號的掃頻信號產生電路；

一個用于產生超聲驅動信號并與所述掃頻信號產生電路相連的超聲信號產生器；

與所述超聲信號產生器連接，用于放大超聲驅動信號的超聲功率放大器；