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2.3　超聲頻率對甲基橙降解率的影響

本研究按0.5g/L加入TiO2催化劑配制50mg/L,pH值為3.0的甲基橙溶液800mL,在功率為40W,頻率分別為20kHz,25kHz,33kHz和40kHz的超聲波輻射下,控制反應溫度為20℃左右,催化超聲降解60min。實驗結果如圖3。結果表明,隨著超聲波頻率的增加,甲基橙的降解效果變化平緩,選用25kHz的超聲輻射效果略好于其它三種,這可能是由于隨著頻率升高,聲空化過程變得難以發生。因為頻率增高,聲波膨脹相的時間相應變短,空化核來不及增長到可產生效應的空化泡,或者即便空化泡可以形成,但由于壓縮相時間亦短,空化泡可能來不及收縮至發生崩潰。但是由于超聲催化TiO2降解有機物的機理還不清楚,因此,超聲波頻率與TiO2催化性能的關系還難于解釋。[8-9]

2.4　超聲功率對甲基橙降解率的影響

按0.5g/L加入TiO2催化劑配制50mg/LpH值為3.0的甲基橙溶液800mL,催化超聲降解60min時,控制反應溫度為20℃左右,實驗選擇降解效果好的25kHz超聲頻率,改變超聲電功率,實驗結果如圖4。

隨著超聲電功率的增加,體系的降解率均明顯提高,從本研究所選的功率參數分析,55W時系統的降解效果最好,分析其原因:當輸入到反應溶液中的聲強值大于空化閾值時,系統才可能產生空化效應,所以提高聲功率可增加超聲空化現象的發生,從而增強聲化學反應效應。然而,聲強并不能無限制地提高,在高聲強下,空化泡在聲波的膨脹相內可能增長過大以至它在聲波的壓縮相內來不及發生崩潰,從而使瞬態空化減弱;聲強增大,聲空化增強也使聲散射衰減增大;非線性引起的附加衰減也隨之增大,這都不利于聲能量的傳播。[9-10]

3　結束語

選擇超聲清洗槽式聲化學反應器對800ml的甲基橙進行降解研究,分析了超聲作用時間、TiO2的加入量、超聲波輸出頻率與功率對甲基橙降解效果的影響,實驗結果表明:隨著超聲時間的延長,甲基橙的降解率持續增大,當TiO2加入量為750mg/L,超聲頻率為25kHz,功率為55W時甲基橙降解效果最佳。實驗還證明超聲對二氧化鈦的催化氧化能力具有良好的強化作用。