[發(fā)明專利]一種低噪音多頻超聲化學(xué)反應(yīng)器及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810564596.6
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108706682B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜棟棟;王成會;孫啊朋;孫永潔;鄧青松;李雁鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類號: C02F1/36
• 分類號: C02F1/36;G10K11/16
• 代理公司: 西安佩騰特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61226
• 代理人: 曹宇飛

本發(fā)明提供了一種低噪音多頻超聲化學(xué)反應(yīng)器，屬于難降解工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，其主要是利用多種不同頻率超聲波發(fā)生器產(chǎn)生水平與垂直方向上三種不同頻率的超聲波形成超聲波輻照網(wǎng)，通過圓弧面形聚焦將三種不同頻率的超聲波進(jìn)行復(fù)合疊加作用可達(dá)到比單方向單一頻率超聲波輻照更顯著的空化效應(yīng)和機(jī)械強(qiáng)度，本發(fā)明的超聲輻照均勻、噪音低且有機(jī)物降解速率快，廢水處理效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于難降解工業(yè)廢水處理領(lǐng)域所涉及的超聲廢水處理裝置，具體涉及一種低噪音多頻超聲化學(xué)反應(yīng)器及多頻超聲化學(xué)廢水處理方法。

背景技術(shù)

隨著人類生產(chǎn)生活的發(fā)展，大量有機(jī)污染物的廢水、染料廢水排放進(jìn)入水體當(dāng)中，城市水污染日益嚴(yán)重。其中大多數(shù)的廢水來自于純堿、氯堿、染料制造、造紙、化工、涂料、食品和飲料等行業(yè)，特別是化工、印染行業(yè)排放的難降解高濃度有機(jī)廢水，成分復(fù)雜，有機(jī)物濃度高，給處理工藝和設(shè)備提出了更高的要求。

超聲技術(shù)作為一種物理手段和工具，在處理難降解有機(jī)污染物有著自身獨(dú)特的優(yōu)勢。近年來，超聲降解作為一種高級氧化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于處理有機(jī)染料廢水的研究當(dāng)中。超聲降解作用的主要機(jī)理是超聲空化，而空化現(xiàn)象是指當(dāng)液體內(nèi)部局部壓力降低至液體溫度對應(yīng)的飽和蒸汽壓力時，在液體中或固液界面上蒸汽或氣體空穴(空化泡)的形成、生長及潰滅的過程。研究表明，空化泡急劇潰滅瞬間會在液體介質(zhì)中形成局部高溫高壓環(huán)境，并伴有強(qiáng)烈沖擊波和高速射流，同時釋放出大量的能量。該能量使得空化泡內(nèi)部的水蒸氣在高溫、高壓的環(huán)境下發(fā)生裂解反應(yīng)，產(chǎn)生高活化性的自由基和氧化劑。空化泡崩潰形成的微射流使得這些自由基和氧化劑進(jìn)入液相與液體混合，從而與液體里的有機(jī)污染物發(fā)生氧化反應(yīng)，將水中絕大多數(shù)有機(jī)污染物氧化為無害物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)染料廢水的處理。

現(xiàn)有的文獻(xiàn)報道當(dāng)中，絕大多數(shù)是采用單頻超聲輻照的方法，然而，單頻超聲波的傳播波形都是有一系列波峰和波谷，波峰代表聲壓振幅最大，其空化效果也最強(qiáng)，波谷代表生壓振幅最小，即空化效果最弱。所以，為了使超聲波在處理液中處處都是空話效果強(qiáng)，就需要有另一頻率超聲波來彌補(bǔ)前一超聲波的波谷，既讓后一頻率超聲波波峰彌補(bǔ)前一超聲波波谷，前一超聲波的波峰彌補(bǔ)后一超聲波的波谷，雙/多頻復(fù)合超聲收到了越來越多的關(guān)注。雙/多頻超聲產(chǎn)生的諧波疊加增強(qiáng)了氣泡的徑向運(yùn)動，加強(qiáng)了整流的擴(kuò)散，進(jìn)而增加了空化的強(qiáng)度。

申請?zhí)?01420857585.4的中國實(shí)用新型專利申請?zhí)岢隽恕半p頻超聲波農(nóng)藥降解實(shí)驗平臺”。其中的反應(yīng)器使用低頻的超聲波發(fā)生器的變幅桿探頭伸入底部貼有高頻超聲波發(fā)生器的水槽當(dāng)中，只是進(jìn)行了簡單的上下自行組合而成，只有兩個不同頻率的超聲發(fā)生器，結(jié)構(gòu)過于簡單，不能滿足實(shí)驗廢水的連續(xù)、長期要求。

申請?zhí)?00410024548.6的中國發(fā)明專利申請?zhí)岢隽恕半p頻超聲波吹脫廢水中揮發(fā)性污染物的方法”，其中，使用的反應(yīng)器為器皿底部設(shè)有兩組不同頻率的超聲波換能器的開口容器，但這也只是在傳統(tǒng)的單一頻率槽式反應(yīng)器底部增加了一組高頻率的超聲波換能器，即從同一水平面的開口容器底部向上發(fā)射兩股不同頻率的超聲波，考慮的是同向雙頻超聲對廢水處理效果的影響，并未涉及異向雙頻超聲耦合后對廢水處理效果的影響，無法最大化發(fā)揮雙頻超聲的廢水處理效果。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中超聲波處理廢水所存在的同方向單一頻率超聲波輻照不均，·OH自由基的產(chǎn)率低、工作產(chǎn)生噪音大的問題，本發(fā)明提供了一種工作噪音低和多頻超聲波輻照均勻且產(chǎn)生·OH自由基產(chǎn)率高的低噪音多頻超聲化學(xué)反應(yīng)器。

同時，本發(fā)明還提供了一種利用上述低噪音多頻超聲化學(xué)反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)的低噪音多頻超聲化學(xué)廢水處理方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：