2.3 超声频率对甲基橙降解率的影响
本研究按0.5g/L加入TiO2催化剂配制50mg/L,pH值为3.0的甲基橙溶液800mL,在功率为40W,频率分别为20kHz,25kHz,33kHz和40kHz的超声波辐射下,控制反应温度为20℃左右,催化超声降解60min。实验结果如图3。结果表明,随着超声波频率的增加,甲基橙的降解效果变化平缓,选用25kHz的超声辐射效果略好于其它三种,这可能是由于随着频率升高,声空化过程变得难以发生。因为频率增高,声波膨胀相的时间相应变短,空化核来不及增长到可产生效应的空化泡,或者即便空化泡可以形成,但由于压缩相时间亦短,空化泡可能来不及收缩至发生崩溃。但是由于超声催化TiO2降解有机物的机理还不清楚,因此,超声波频率与TiO2催化性能的关系还难于解释。[8-9]
2.4 超声功率对甲基橙降解率的影响
按0.5g/L加入TiO2催化剂配制50mg/LpH值为3.0的甲基橙溶液800mL,催化超声降解60min时,控制反应温度为20℃左右,实验选择降解效果好的25kHz超声频率,改变超声电功率,实验结果如图4。
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随着超声电功率的增加,体系的降解率均明显提高,从本研究所选的功率参数分析,55W时系统的降解效果最好,分析其原因:当输入到反应溶液中的声强值大于空化阈值时,系统才可能产生空化效应,所以提高声功率可增加超声空化现象的发生,从而增强声化学反应效应。然而,声强并不能无限制地提高,在高声强下,空化泡在声波的膨胀相内可能增长过大以至它在声波的压缩相内来不及发生崩溃,从而使瞬态空化减弱;声强增大,声空化增强也使声散射衰减增大;非线性引起的附加衰减也随之增大,这都不利于声能量的传播。[9-10]
3 结束语
选择超声清洗槽式声化学反应器对800ml的甲基橙进行降解研究,分析了超声作用时间、TiO2的加入量、超声波输出频率与功率对甲基橙降解效果的影响,实验结果表明:随着超声时间的延长,甲基橙的降解率持续增大,当TiO2加入量为750mg/L,超声频率为25kHz,功率为55W时甲基橙降解效果最佳。实验还证明超声对二氧化钛的催化氧化能力具有良好的强化作用。
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