Vol.29 SuppL 2 梁君等：模型沉积物中POPs的超声波降解 。9。 此.在本实验中选择了Triton X-100(CH1C6H一 率可达57.5%.而单频超声辐射，20或176kHz,其 O(CH2CH20)H,average x=9.5)作为表面活性剂. 降解率分别仅有3.67%和41.0%. 60 60 50 40 30 20 10 20 176 20+176 US US+1%TiO2 US+UV+1%TiO, 频率kHz 图7TO粒子及UV辐射对超声降解六氯苯的影响 图9双频超声波辐射的影响 不同量的表面活性剂加入到含20g模型沉积 上述结果可归结为如下三个原因.首先，当具 物的500mL蒸馏水后，先经机械搅拌装置搅拌10 有不同频率的超声波在溶液中相遇时，不仅原始频 min,然后再经超声辐射1h. 率的超声波依然存在，而且会产生各种不同频率的 如图8所示，当表面活性剂的质量分数为 超声波，这就导致了此种超声波具有较大的振 0.01%时，六氯苯的降解率并没有太大改变，而当质 幅7：其次，相对于单频超声波辐射，多频超声波辐 量分数为0.1%时，六氯苯的降解率可提高到 射可对异质反应区域产生更强烈的扰动和产生更多 49.2%.这显然是由于所添加的表面活性剂可将六 的空穴.低频超声辐射所产生的空穴气泡内爆可为 氯苯脱附到水溶液中，从而增加了有效反应表面积. 随后形成的空穴提供核子，因此利于形成更多的空 这也证明了反应表面积对于六氯苯的降解也是非常 穴气泡，而且其气泡的尺寸范围更宽：再者，由于空 重要的. 穴气泡数量的增多，双频超声波辐射可产生更有效 60 的质量传输.基于以上原因，双频超声波辐射可产 生更多的OH基，从而对六氯苯的降解更有效 10 3结论 0010 为了评价超声降解模型沉积物中的六氯苯的可 能性，本文讨论了初始pH值及沉积物浓度对其降 解的影响.为了提高其降解效率，研究集中于产生 0 更多的OH基和提高反应表面积，尝试了将超声波 0.001 0.1 表面活化剂质量分数% 辐射与其他AOPs及添加表面活性剂技术相结合 基于以上实验结果，可得到如下结论： 图8表面活性剂的影响 (1)当模型沉积物浓度增加时，六氯苯的降解 22.3双频超声波辐射 率并没有太大改变，而其降解量在成比例的增长 已经被证实，双频超声波辐射对于水溶液中的 (2)当初始pH值为3.0时，六氯苯的降解率只 五氯苯酚4，甲酸1和p一硝基酚19的降解具有增 有20%，远远低于较高pH值下的降解率.这是由 效作用.因此双频辐射对于吸附于固体表面六氯苯 于在如此低的pH值下，SO2颗粒易产生聚集而沉 的降解也许会产生类似的作用. 淀在容器底部，从而使吸附在固体沉积物表面的六 所用实验装置类似于图1所示，只是机械搅拌 氯苯与超声波辐射所产生的微激流之间的碰撞可能 装置由一角型超声波发生器（直径为7mm)代替. 性降低了 角型超声波发生器置于反应器中间并将其顶端的 (3)当超声波辐射与紫外线辐射结合时，六氯 50mm插入到反应溶液中.它的功率和频率分别为 苯的降解率与单一超声波辐射降解率几乎相同，分 250W和20kHz. 别为39.7%和40.0%：而当超声波辐射与光催化相 如图9所示，经双频超声波辐射，六氯苯的降解 结合时，由于所添加的TO2颗粒促进了空穴的形此, 在本实验中选择了 Triton X-100 ( C8H17-C6H4- O( CH2CH2O) xH, average x =9.5) 作为表面活性剂. 图 7 TiO2 粒子及 UV 辐射对超声降解六氯苯的影响 不同量的表面活性剂加入到含 20 g 模型沉积 物的 500 mL 蒸馏水后, 先经机械搅拌装置搅拌 10 min, 然后再经超声辐射 1 h . 如图 8 所示, 当表 面活性剂的质量分 数为 0.01 %时, 六氯苯的降解率并没有太大改变, 而当质 量分 数为 0.1 %时, 六氯苯的 降解率 可提高 到 49.2 %.这显然是由于所添加的表面活性剂可将六 氯苯脱附到水溶液中, 从而增加了有效反应表面积 . 这也证明了反应表面积对于六氯苯的降解也是非常 重要的. 图 8 表面活性剂的影响 2.2.3 双频超声波辐射 已经被证实, 双频超声波辐射对于水溶液中的 五氯苯酚[ 14] 、甲酸[ 15] 和 p-硝基酚[ 16] 的降解具有增 效作用.因此双频辐射对于吸附于固体表面六氯苯 的降解也许会产生类似的作用 . 所用实验装置类似于图 1 所示, 只是机械搅拌 装置由一角型超声波发生器( 直径为 7 mm) 代替 . 角型超声波发生器置于反应器中间并将其顶端的 50 mm 插入到反应溶液中.它的功率和频率分别为 250 W 和 20 kHz . 如图 9 所示, 经双频超声波辐射, 六氯苯的降解 率可达 57.5 %.而单频超声辐射, 20 或 176 kHz, 其 降解率分别仅有 3.67 %和 41.0 %. 图9 双频超声波辐射的影响 上述结果可归结为如下三个原因.首先, 当具 有不同频率的超声波在溶液中相遇时, 不仅原始频 率的超声波依然存在, 而且会产生各种不同频率的 超声波, 这就导致了此种超声波具有较大的振 幅 [ 17] ;其次, 相对于单频超声波辐射, 多频超声波辐 射可对异质反应区域产生更强烈的扰动和产生更多 的空穴 .低频超声辐射所产生的空穴气泡内爆可为 随后形成的空穴提供核子, 因此利于形成更多的空 穴气泡, 而且其气泡的尺寸范围更宽 ;再者, 由于空 穴气泡数量的增多, 双频超声波辐射可产生更有效 的质量传输.基于以上原因, 双频超声波辐射可产 生更多的OH 基, 从而对六氯苯的降解更有效 . 3 结论 为了评价超声降解模型沉积物中的六氯苯的可 能性, 本文讨论了初始 pH 值及沉积物浓度对其降 解的影响 .为了提高其降解效率, 研究集中于产生 更多的 OH 基和提高反应表面积, 尝试了将超声波 辐射与其他 AOPs 及添加表面活性剂技术相结合. 基于以上实验结果, 可得到如下结论 : ( 1) 当模型沉积物浓度增加时, 六氯苯的降解 率并没有太大改变, 而其降解量在成比例的增长 . ( 2) 当初始 pH 值为 3.0 时, 六氯苯的降解率只 有 20 %, 远远低于较高 pH 值下的降解率 .这是由 于在如此低的 pH 值下, SiO2 颗粒易产生聚集而沉 淀在容器底部, 从而使吸附在固体沉积物表面的六 氯苯与超声波辐射所产生的微激流之间的碰撞可能 性降低了. ( 3) 当超声波辐射与紫外线辐射结合时, 六氯 苯的降解率与单一超声波辐射降解率几乎相同, 分 别为 39.7 %和 40.0 %;而当超声波辐射与光催化相 结合时, 由于所添加的 TiO2 颗粒促进了空穴的形 Vol.29 Suppl.2 梁 君等:模型沉积物中 POPs 的超声波降解 · 9 ·