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1．1 聲化學反應的動力一一聲空化超聲波是指頻率在15 kHz以上的聲波，它在溶液中以一種球面波的形式傳遞，而頻率在0．015一1 MH。的超聲輻照溶液，被公認為會引起許多化學變化。超聲波對有機污染物的降解并不是來自聲波與有機物分子的直接作用，而是主要來源于聲空化現(xiàn)象。超聲空化是液體中的一種極其復雜的物理現(xiàn)象，它是指液體中的微小泡核在超聲波作用下被激化，表現(xiàn)為泡核的振蕩、生長、收縮及崩潰等一系列動力學過程。在聲波負壓半周期，當足夠強度的超聲波通過液體時，如果聲壓幅值超過液體內部靜壓強，存在于液體中的微小氣泡(空化核)就會迅速增大；在相繼而來的聲波正壓周期中，氣泡又絕熱壓縮而崩潰，在崩潰瞬間產生極短暫的強壓力脈沖，氣泡中間會產生5 oooK以上的高溫，局部壓力在5×107Pa以上，氣泡與水界面處溫度也可達2 000 K。由于這種局部的高溫、高壓存在的時間僅幾微秒，所以溫度變化率高達109K／s，同時還伴有強大的沖擊波和時速達400 km／h的射流，這就為有機物的降解創(chuàng)造了一個極端的物理化學環(huán)境。聲化學反應主要源于聲空化一一液體中空腔的形成、振蕩、生長、收縮至崩潰及其引發(fā)的物理、化學變化。聲空化產生的高溫高壓條件足以打開結合力很強的化學鍵，并且促進“水相燃燒”反應。在超聲空化作用過程中產生的高溫、高壓條件下，水分子可以裂解產生自由基：H20→·OH+·H自由基含有未配對電子，化學性質活潑，可與氣泡中揮發(fā)性溶質反應，或在氣泡界面區(qū)以及溶液中與可溶性溶質反應，形成最終產物，從而使常規(guī)條件下難處理的污染物得到降解。總之，聲化學反應的本質是同時有熱解(即燃燒)和自由基反應(特別是高濃度溶液)，在溶液其它地方(液相)所發(fā)生反應為自由基反應，本質上與常規(guī)自由基反應沒有區(qū)別。1．2 影響空化作用的因素1．2．1 超聲系

統(tǒng)超聲系統(tǒng)包括頻率和聲強或聲功率。研究表明，高頻超聲波有助于提高超聲降解速度，這是由于羥基自由基的產率隨聲源頻率的增加而增加，但頻率還與超聲波的衰減有關。增加聲強強度，有利于氧化反應，增大降解速度。如利用探頭式超聲波發(fā)生器降解農藥甲胺磷水溶液時，隨著聲強的增加，空化程度增加，甲胺磷的降解率增大，但聲能太大，空化泡會在聲波的負相長得很大而形成聲屏蔽，系統(tǒng)可利用的聲場能量反而降低，降解速度也隨之下降””。1．2．2 體系性質體系性質主要包括體系蒸汽壓、溫度，溶劑、溶液中飽和氣體的種類等。溫度對超聲空化的強度和動力學過程具有非常重要的影響，會造成超聲降解的速率和程度的變化。溫度升高會導致氣體溶解度減小、表面張力降低和飽和蒸汽壓增大，這些變化對超聲空化不利。一般聲化學效率隨溫度的升高呈指數(shù)下降，因此，聲化學過程在低溫下(＜20℃)進行較為有利，超聲降解試驗一般都在室溫下進行。水中溶解的氣體，分散的小氣泡，或由于熱擾動產生的氣泡以及固體微粒等，都有可能促進空化作用。反應體系中溶解性氣體的存在可提供空化核，以穩(wěn)定空化效果。溶解氣體的絕熱指數(shù)越大，聲化學效應越明顯。因此，在聲化學中，單原子氣體(He、Ne、Ar)比雙原子氣體和空氣(N2、02)用得多一些。用頻率為20 kHz的超聲波降解溶解h、Ar、He、0，四種氣體水溶液時，由于溶解氣體的不同，H202和·OH的生成速度變化約為一個數(shù)量級。