2013年注冊給排水工程師考試輔導(dǎo)精選(三)

　　什么是超聲波

　　一、什么是超聲波

　　聲波是屬于聲音的類別之一，屬于機械波，聲波是指人耳能感受到的一種縱波，其頻率范圍為16Hz-20KHz。當聲波的頻率低于16KHz時就叫做次聲波，高于20KHz則稱為超聲波聲波。

　　超聲波具有如下特性：

　　1) 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質(zhì)中有效傳播。

　　2) 超聲波可傳遞很強的能量。

　　3) 超聲波會產(chǎn)生反射、干涉、疊加和共振現(xiàn)象。

　　4) 超聲波在液體介質(zhì)中傳播時，可在界面上產(chǎn)生強烈的沖擊和空化現(xiàn)象。

　　二、什么是超聲波水處理技術(shù)

　　聲化學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科， 超聲作用于水處理，是近年來聲化學(xué)領(lǐng)域研究的新發(fā)展。超聲化學(xué)作為一門邊沿科學(xué)的興起是近沿科學(xué)的興起是近十幾年的事情。超聲作用于化學(xué)反應(yīng)，主要來自超聲空化現(xiàn)象，空化泡崩潰產(chǎn)生局部高溫、高壓和強烈的沖擊波及射流，為在一般條件下難以實現(xiàn)或不可能實現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)提供了一種新的非常特殊的物理化學(xué)環(huán)境。

　　超聲波技術(shù)是指利用頻率比人耳所能聽到的頻率范圍更高(即>18 kHz)的聲波作為對象的聲化學(xué)方法，利用超聲波來加速化學(xué)反應(yīng)，提高化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)率。聲化學(xué)反應(yīng)是通過聲空化過程實現(xiàn)的。聲空化把聲場能量集中起來，然后伴隨空化泡崩潰而在極小的空間內(nèi)將其釋放出來，使之在正常溫度與壓力的液體環(huán)境中產(chǎn)生異乎尋常的高溫(高于5 000 K)和高壓(高于5×107 Pa)，形成“熱點”(Hotspot)，從而開辟化學(xué)反應(yīng)通道，增大化學(xué)反應(yīng)速率。

　　自1883年Galton首次研究出人造超聲波換能器以來，超聲波技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到檢測、鉆孔、清洗、乳化、化學(xué)處理等方面。其應(yīng)用分為高頻低強度和低頻高強度兩類：前者聲功率范圍很寬，一般為數(shù)微瓦，主要應(yīng)用于超聲波測試;后者能量集中，聲功率可以達到上千瓦，可使介質(zhì)產(chǎn)生劇烈振動從而引起介質(zhì)變形或發(fā)生化學(xué)變化。

　　當一定強度的超聲波通過媒體時，會產(chǎn)生一系列的物理、化學(xué)效應(yīng)。早在1929年就有超聲波化學(xué)效應(yīng)的報道，而將其應(yīng)用于水處理領(lǐng)域只是近10年的事情，它主要用來加速降解水中難降解的有毒有機污染物，是一種高級催化氧化水處理技術(shù)。

　　英國Coventry大學(xué)的T. J. Mason和法國PualSabater大學(xué)的Luche先后于20世紀90年代開展了應(yīng)用超聲聲化學(xué)降解水體中難降解有毒有機物的研究，并取得良好的效果。從而引起很多學(xué)者的興趣。美國、日本、加拿大、德國、法國等國的一些大學(xué)實驗室和研究所紛紛致力于超聲降解有機物的研究。我國二十世紀九十年代后期，對超聲降解有機物的研究。迄今為止，超聲降解已進行了包括脂肪烴類、芳香烴類、酚類、酯類、醇類、酮類、胺、酸類、天然有機物究，取得了很好的效果。

　　利用超聲技術(shù)降解水中的化學(xué)污染物，尤其是難降解的有機污染物是近幾年來發(fā)展起來的新型水處理技術(shù)，尤其是廢水中難降解有機污染物的治理，目前已取得了不錯的結(jié)果。它具有去除效率高、反應(yīng)時間短、設(shè)施簡單、占地面積小等優(yōu)點。近年來，超聲技術(shù)在處理微污染水、高濃度難降解的有機廢水、污泥以及飲用水殺菌、消毒和工業(yè)廢水的阻垢、除垢等方面的研究，已取得了較大的成果。與紫外線、熱、壓力、化學(xué)等處理方法相比，超聲波對污染物的處理更直接，對設(shè)備的要求更低。