水力空化强化效应的实验研究

应用建立的多孔板水力空化装置,分析管路入口压力、液体温度、空化作用时间、孔板过流面积、孔径等相关参数和亚甲基蓝溶液浓度、空化数等对羟自由基产量的影响;研究空化自由基产量与空化强度的关系.寻求最优空化强化条件,以促使空化发生以及提高空化作用强度.     

水力空化装置的优化设计

根据水力学原理,本试验设计并建立了一套实用有效的水力空化装置.采用了不同几何尺寸的孔板作为水力空化发生器,研究了进口压力、流量、孔内流速、孔板的厚度与孔径之比及孔板过流总面积与管道横截面积的比值对空化数的影响;分析了本实验装置的水流空化状态:本实验装置能产生空化现象.亚甲基蓝分光光度计法,能成功捕捉到水力空化产生羟自由基,是定量检测空化自由基简易可行的有效方法;空化程度随空化数的减小而增强;分析了空化数对羟自由基浓度的影响,寻求最优空化强化条件;水力空化系统的压力、孔内流速等参数及空化器结构的优化设计对空化强化效应的影响表明:进口压力越大,孔内流速控制在14 m/s,/δd为3,为0.07时,空化效果较好.图8,表4,参10.     

孔板型空化器羟自由基产量影响因素分析

 利用空化释放出的能量对过程进行强化是能量利用的新途径,羟自由基·OH产量直接反应了空化的强度和效果,为了提高·OH产量,寻求最优空化条件,对水力空化·OH产量的影响因素进行了实验研究。以多孔孔板作为空化的发生元件,采用亚甲基蓝作为·OH的捕捉剂,利用紫外-分光光度法间接测量·OH产量。分析了亚甲基蓝溶液浓度、入口压力、溶液温度、氧气混合速度和反应时间对·OH产量的影响规律。研究表明,亚甲基蓝溶液浓度在16~19μmol/L时对·OH的捕捉有较高的灵敏度和精确度;入口压力、溶液温度和氧气混合速度分别为0.2MPa、30℃和45L/h的条件时,OH产量最高;反应时间与·OH产量呈近似线性关系。     

茜素紫光度法检测超声波辐照水体系产生的羟自由基

为了了解超声作用与羟自由基产量的关系,利用茜素紫能被羟自由基及过氧化氢(H2O2)所氧化而改变颜色的性质,用紫外-可见分光光度计测定超声作用后茜素紫溶液在515 nm波长处吸光度的变化,从而间接地检测羟自由基的产量.研究结果表明,羟自由基的产量随单位体积超声输出功率增加而增加.在输出体积功率约为12 W/cm3时羟自由基的产量基本达到饱和,同时,在该输出功率下超声波作用产生的羟自由基与超声作用时间呈良好的线性关系.     

一种新的羟自由基生成方法及其在亚甲基蓝降解中的应用

对苯二甲酸是一种羟自由基捕获剂,它与羟自由基作用后生成有荧光的羟基对苯二甲酸,通过测定超声前后对苯二甲酸荧光强度的变化间接测定超声所产生的羟自由基的量.对时间、功率、pH等因素进行初步的研究,考察它们对超声产生羟基自由基的影响,发现超声时间越长、超声功率越大,产生的羟自由基的量越多,在超声时间为10min、超声功率为100W时250mL对苯二甲酸溶液中产生羟自由基浓度31.14μmol/L,且羟自由基产生量与时间呈现出一定的量化关系;此外,pH值对羟自由基的产生量影响不大.本方法可检测到超声产生的羟自由基最短时间为2min,最低检出限达到0.063μmol/L,稳定性好、操作简便,测定快速.采用超声处理亚甲基蓝溶液,亚甲基蓝逐渐被降解,进一步证实羟自由基的产生,为超声降解提供理论依据.     

分光光度法测定胆红素对羟自由基的体外清除作用

次甲基蓝在662 nm处有强烈吸收,它与·OH反应后,使体系的吸光度降低.胆红素可以清除溶液中的·OH,从而使溶液吸光度下降的程度降低.据此原理建立了一种测定胆红素对·OH清除率的新方法.确定了体系最佳实验条件为pH 8.5,次甲基蓝浓度1.6×10-5 mol·L-1,Fe2 浓度4.0×10-5mol·L-1,H2O22.56×10-5 mol·L-1,反应时间15 min以上.测定胆红素、抗坏血酸、苯甲酸清除·OH的效果,结果表明:三者对羟自由基均有较好的清除率;浓度相同时,它们对羟自由基的清除效果,苯甲酸>胆红素>抗坏血酸.     

空化及其在杀菌中的应用

空化是一种非常复杂的现象,空化能够产生极高的瞬时压强与温度,从而能够带来众多的应用,但超声空化用于杀菌却仅仅停留在实验室研究阶段,超声杀菌的处理量是比较少的。描述了超声及水力空化杀菌机理,进行了不同条件下超声和水力空化杀菌实验。结果表明,超声空化与水力空化都有很好的杀菌效果,水力空化的处理量要比超声空化处理量大。     

水力空化及其研究现状

本文概述了对水力空化在废水处理领域国内外的研究进展,介绍了水力空化机理以及影响空化的因素,指出了今后的研究方向和应用前景。     

多孔板水力空化器的优化和应用

采用多孔板作为水力空化发生器,研究了孔板几何参数、孔布置方式对孔板空化特性的影响,并结合废水处理实验确定最佳孔板.实验结果表明,孔交错布置的多孔板空化效果较径向布置的好;过流率越小空化数越小;对于相同孔径的孔板,孔数增加过流率和空化数均增大;对于相同过流率的孔板,孔径越小空化数较小.空化数接近1的孔板体系,处理废水的效果最好.在实验条件下,96×1交错布置孔板体系处理废水的效果最好.     

内孔式旋转空化发生器的数值计算研究

采用数值计算方法研究了内孔式旋转空化发生器的空化机理,并讨论了不同孔结构对其空化流动的影响.研究结果表明:当孔内压力降低到水的饱和蒸汽压时,孔内将发生剧烈空化现象;孔内存在明显的水汽交界面,由于转子的高速旋转,交界面附近水汽交换显著;结构参数中孔深L、孔径D和孔倾角α对空化区域大小及水汽交换效果有显著的影响,在转速为2 850 r/min的条件下,孔倾角为30º,孔径为23 mm,孔深为35 mm时空化和水汽交换效果最好.