超声空化对水中有机物的消解作用研究(3)
1.2.2.1 光催化氧化
近年来，为了增强Fenton试剂的氧化能力，人们向Fenton试剂中引入了紫外光（UV）。这一改进的另一明显效果就是减少了在配制Fenton氧化体系时所需要的过氧化氢的用量。周雅莉[14]等的研究表明，在25W紫外灯照射的条件下，Fenton反应体系能更有效地除去水体中的黑索金。在过氧化氢浓度为0.5-1.5g/L，紫外线波长为254nm的UV/H2O2体系中，RDX及其中间有机产物[15]都被迅速而完全地破坏了。张东翔[16]等人通过对UV/TiO2、UV/TiO2/H2O2和UV/H2O2/Fenton等方法降解处理黑索金废水的研究和比较得出了这样的结论：当污染物的初始浓度较低时，光催化氧化法的效果十分明显。刘秀华[17]等模拟了日光下利用Pt/TiO2光催化剂催化降解水中黑索金的情况，得出了以下结论：在光催化氧化条件下，黑索金的氧化降解效率与催化剂没有关系。
1.2.2.2 湿式催化氧化
湿式催化氧化法（CWO）是传统湿式氧化处理工艺的一种改进，即向传统的湿式氧化处理工艺中加入适当的催化剂。这种催化剂既能优化反应条件，提高反应能力和改变反应速率，也能起到保护设备的作用。方琦[18]为了找出湿式催化氧化法的最优条件，进行了大量实验，最后分析认为T=50℃、活性炭m=1.0g、H2O2 V=1.0mL、pH=2和FeSO4 m=0.035g是最优条件。在最优条件下对黑索金模拟废水进行验证性实验，最终的结果表明RDX降解率达97.35%，完全符合国家最高排放标准。这表明湿式催化氧化法是一种处理RDX废水的有效方法。
1.2.3 生物处理技术
与化学法和物理法相比，生物氧化技术在处理有机污染物方面有其先天的优势，比如成本较低、能用于很多类型的有机物等，这使得水处理生物氧化技术从上世纪90年代起就一直得到人们更多的关注，也就得到了更快的发展。
膜生物反应器（MBR）是一种将膜分离技术与生物反应器相结合的新型水处理技术。该方法在操作时使用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，使生物反应器内保持较高的混合液悬浮固体浓度，这样就能实现反应区内产物和副产物的连续分离，从而打破原有的反应平衡，进而使得反应的氧化效率大大提高。与其他方法相比，这种方法相对而言更环保、更有效。随着MBR的发展[19]，它的处理对象已不仅仅局限于日常生活废水，而是向高浓度的有机废水和难降解的工业废水扩展。
1.3 超声空化技术
声空化是指液体中的微小泡核在声波作用下被激活，表现为泡核的震荡、生长、收缩乃至崩溃等一系列动力学过程。超声空化的研究包括理论研究[20]和应用研究，然而目前世界各国研究人员在理论上的研究并不十分成熟，许多理论甚至还停留在假设和辩论阶段，所以超声空化理论还有很广大的未知区域需要去探索。也正是由于理论研究方面的不足，超声空化技术能成熟应用到实践中的例子比较少。但随着理论研究的进步，超声空化的应用研究必将得到很大的进展。
1.4 超声空化的降解机理
超声波是指频率在15kHz以上的声波，它在液体中的传播方式为球面波。目前大多数学者在研究时都采用频率在15kHz~1MHz的超声，他们认为只有这一范围内的超声才能引起空化效应进而降解水中的有机污染物。超声空化是指液体中的微小气泡核在超声波作用下被激化，表现为泡核的震荡、生长、收缩及崩溃等一系列动力学过程。在该过程中，来自声场的能量被液体大量吸收并几乎是在瞬间进行释放，是一个绝热过程。在空化气泡爆裂的瞬间，空化气泡及其周围极小空间范围内出现热点，产生高达1900~5200K的高温和超过50662kPa的高压。水体中的有机物质正是在这样的极端条件下实现了氧化降解[21]。
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