專利名稱：一種基于掃頻雙頻超聲波技術(shù)降解有機(jī)磷農(nóng)藥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)環(huán)境及水體保護(hù)領(lǐng)域，涉及一種降解有毒害物質(zhì)的方法，尤其涉及一種利用掃頻雙頻超聲波降解有機(jī)磷農(nóng)藥的方法。
背景技術(shù)：
頻率大于16 kHz的聲波稱為超聲波，超聲波能促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，頻率范圍16 kHz到 1 mHz的超聲波輻射會引起介質(zhì)發(fā)生復(fù)雜物理化學(xué)變化。據(jù)超聲波空化理論超聲波空化形成空化泡在液體中表現(xiàn)為震蕩、生長、收縮和崩潰等一系列過程；空化泡在IiiTus時(shí)間內(nèi)快速破裂，瞬間產(chǎn)生約5500°C和5X 10，1. OX IO8 Pa高溫高壓；進(jìn)入空化泡內(nèi)部水體中可產(chǎn)生· H、0 ·和· OH自由基，進(jìn)而生成· OOH和H2A等高反應(yīng)活性的微粒；在氣液界面區(qū)域形成超臨界水，該區(qū)域在空化泡破裂期間形成約1500°C、2.4X107 1 的高溫高壓，可為化學(xué)反應(yīng)提供另一相區(qū)。因此，形成了以自由基氧化、高溫高壓裂解和超臨界水氧化為主體的超聲波空化降解有害物質(zhì)的體系。當(dāng)前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥的不合理使用以及農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)廢水的不合理排放，導(dǎo)致大量的有毒害物質(zhì)進(jìn)入天然水體，嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而危害人類健康。目前，對有毒害污染物的處理主要包括生物降解、化學(xué)降解等技術(shù)。但是都存在處理過程復(fù)雜、耗能、易引起二次污染等缺點(diǎn)。近年來，越來越多的學(xué)者致力于高級氧化技術(shù)超聲波降解農(nóng)藥廢水， 并取得一定成效。但是，超聲波設(shè)備功能簡單，處理模式單一，超聲波設(shè)備以超聲波清洗機(jī)和聚能式超聲波為主，頻率單一且固定，不能充分發(fā)揮超聲波對目標(biāo)物降解的作用。掃頻超聲波其聲波圍繞中心頻率以特定的周期變化，使介質(zhì)發(fā)生更為復(fù)雜的物理化學(xué)變化，產(chǎn)生能使目標(biāo)物質(zhì)降解的自由基和高溫高壓微環(huán)境，并且可對目標(biāo)物質(zhì)產(chǎn)生一種強(qiáng)有力的剪切作用。目前，掃頻超聲波降解有毒害物質(zhì)方面降解的研究尚未見報(bào)道。本研究利用自創(chuàng)新型掃頻超聲波設(shè)備對樂果溶液進(jìn)行處理，可通過頻率選擇、頻率組合及掃頻模式作用，增進(jìn)對樂果的降解，取得良好效果。
發(fā)明內(nèi)容
對于難降解有機(jī)磷類農(nóng)藥污染物，采用掃頻多頻超聲波的方法進(jìn)行降解，克服了單頻、定頻超聲波無法單獨(dú)有效低碳降解有害物質(zhì)的缺點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種基于掃頻雙頻超聲波技術(shù)降解有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，按照下述步驟進(jìn)行將4 L-14 L體積的有機(jī)磷農(nóng)藥樂果水溶液置入超聲處理器，設(shè)定單頻掃頻或者雙頻掃頻的中心頻率和掃頻周期，進(jìn)行超聲處理，處理時(shí)間為40 min-180 min，處理溫度為25 °C，超聲波功率為 80 W (單頻)或者160 W (雙頻)
上述方案中所述的有機(jī)磷農(nóng)藥樂果水溶液濃度為1.8 mg/L^5. 4 mg/L。上述方案中所述的單頻的不同的頻率為20 kHz^70 kHz，優(yōu)選最佳降解頻率68 kHz。本發(fā)明更優(yōu)選在單頻最佳條件的基礎(chǔ)上，該頻率與其他頻率的雙頻組合降解農(nóng)藥，其組合為68kHz/22kHz、68 kHz/28 kHz,68 kHz/33 kHz,68 kHz/40 kHz 或 68 kHz/68 kHz，優(yōu)選最佳頻率組合為68 kHz/68 kHz。上述方案中所述的不同掃頻周期為10(T900 ms。本發(fā)明方法的有益效果
(1)本方法盡大限度利用超聲波技術(shù)優(yōu)勢降解有毒害污染物，達(dá)到高效、無二次污染、 節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)；
(2)得出單頻超聲波條件下有害物質(zhì)的降解條件；
(3)可通過該方法對1.8^5. 4 mg/L和有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行降解；
(4)得出雙頻組合下降解有毒害污染物的最優(yōu)條件，利用雙頻超聲波組合協(xié)同效應(yīng)對有害污染物有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行降解。
圖1掃頻多頻超聲波降解有害污染物的設(shè)備圖，1調(diào)節(jié)桿，2溫控水出口，3處理液區(qū)域，4超聲波上振板，5超聲波下振板，6溫控水入口，7溫控電阻，8電腦控制器，9超聲波發(fā)生器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中有機(jī)磷農(nóng)藥樂果的檢測按照《樂果液相色譜與氣相色譜檢測方法的比較》(林抗美，中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2008. 24(10) :453-456)方法測定，樣品溶液經(jīng)凈化處理后，直接高效液相色譜法測定，因此，能最大程度真實(shí)測定樂果真實(shí)濃度變化。本發(fā)明掃頻處理反應(yīng)裝置為江蘇大學(xué)自主研制。裝置配有五個(gè)超聲波發(fā)生器，每個(gè)發(fā)生器均能發(fā)出等頻和掃頻兩種模式的超聲波，單臺超聲波發(fā)生器功率為80 w，可根據(jù)需要進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。如附圖1所示超聲波發(fā)生器9對應(yīng)的五個(gè)不同頻率的可拆卸的超聲波振板上板4和超聲波下板5 ；電腦控制器8可以數(shù)字化設(shè)定超聲波各參數(shù)，通過電腦控制器8控制超聲波發(fā)生器9，設(shè)定超聲波各參數(shù)；7為本發(fā)明中設(shè)備的溫控電阻，根據(jù)工作需要調(diào)節(jié)介質(zhì)溫度；冷卻水從溫控水入口 6進(jìn)入，從溫控水出口 2流出；可通過調(diào)節(jié)桿1決定選用單塊振板處理或者上下振板聯(lián)用處理，同時(shí)可以用于對超聲波上下振板的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)，可根據(jù)需要將需要處理的液體置于處理液區(qū)域3中進(jìn)行超聲波處理。以有機(jī)磷農(nóng)藥樂果為實(shí)施例對該方法進(jìn)行闡述。實(shí)施例1
用40%樂果乳油配制初始濃度為3 mg/L的樂果溶液。設(shè)定溫度25 °C，反應(yīng)器處理體積為4 L，在22 kHz,28 kHz,33 kHz,40 kHz和68 kHz定頻條件下對樂果溶液超聲波處理。 最佳降解頻率為68 kHz, 180 min后樂果最佳降解率為34. 8 %。表1不同頻率下樂果農(nóng)藥的降解率(％)
權(quán)利要求
1.一種基于雙頻掃頻超聲波技術(shù)降解有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行將4廣14 L體積的有機(jī)磷農(nóng)藥樂果水溶液置入超聲處理器，設(shè)定單頻掃頻或者雙頻掃頻的中心頻率和掃頻周期，進(jìn)行超聲處理，處理時(shí)間為40 mirTl80 min，處理溫度為25 °C， 超聲波功率為單頻80 W或者雙頻160 W。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙頻掃頻超聲波技術(shù)降解有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于所述的有機(jī)磷農(nóng)藥樂果水溶液濃度為1. 8 mg/廣5. 4 mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙頻掃頻超聲波技術(shù)降解有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于所述的單頻的不同的頻率為20 kHz 70 kHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于雙頻掃頻超聲波技術(shù)降解有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于雙頻的不同頻率組合為68 kHz/22 kHz,68 kHz/28 kHz,68 kHz/33 kHz,68 kHz/40 kHz 或 68 kHz/68 kHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙頻掃頻超聲波技術(shù)降解有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于所述的不同掃頻周期為10(T900 ms。
全文摘要
本發(fā)明一種基于雙頻掃頻超聲波技術(shù)降解有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，涉及農(nóng)業(yè)環(huán)境及水體保護(hù)領(lǐng)域。按照下述步驟進(jìn)行將有機(jī)磷農(nóng)藥樂果水溶液置入設(shè)備反應(yīng)器，通過系統(tǒng)設(shè)定單頻或者雙頻的不同頻率、不同掃頻周期，設(shè)定反應(yīng)器中有機(jī)磷農(nóng)藥樂果水溶液總體積，進(jìn)行掃頻超聲處理，有機(jī)磷農(nóng)藥濃度為1.8~5.4mg/L，處理時(shí)間為40min~180min，處理溫度為25℃。本發(fā)明最大限度利用超聲波技術(shù)優(yōu)勢降解有毒害污染物，達(dá)到高效、無二次污染、節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C02F101/30GK102398959SQ201110368049
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者任曉鋒, 孫寶勝, 王振斌, 馬海樂 申請人:江蘇大學(xué)