2013年注册给排水工程师考试辅导精选(三)

　　什么是超声波

　　一、什么是超声波

　　声波是属于声音的类别之一，属于机械波，声波是指人耳能感受到的一种纵波，其频率范围为16Hz-20KHz。当声波的频率低于16KHz时就叫做次声波，高于20KHz则称为超声波声波。

　　超声波具有如下特性：

　　1) 超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。

　　2) 超声波可传递很强的能量。

　　3) 超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。

　　4) 超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。

　　二、什么是超声波水处理技术

　　声化学是一门新兴的交叉学科， 超声作用于水处理，是近年来声化学领域研究的新发展。超声化学作为一门边沿科学的兴起是近沿科学的兴起是近十几年的事情。超声作用于化学反应，主要来自超声空化现象，空化泡崩溃产生局部高温、高压和强烈的冲击波及射流，为在一般条件下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种新的非常特殊的物理化学环境。

　　超声波技术是指利用频率比人耳所能听到的频率范围更高(即>18 kHz)的声波作为对象的声化学方法，利用超声波来加速化学反应，提高化学反应产率。声化学反应是通过声空化过程实现的。声空化把声场能量集中起来，然后伴随空化泡崩溃而在极小的空间内将其释放出来，使之在正常温度与压力的液体环境中产生异乎寻常的高温(高于5 000 K)和高压(高于5×107 Pa)，形成“热点”(Hotspot)，从而开辟化学反应通道，增大化学反应速率。

　　自1883年Galton首次研究出人造超声波换能器以来，超声波技术被广泛地应用到检测、钻孔、清洗、乳化、化学处理等方面。其应用分为高频低强度和低频高强度两类：前者声功率范围很宽，一般为数微瓦，主要应用于超声波测试;后者能量集中，声功率可以达到上千瓦，可使介质产生剧烈振动从而引起介质变形或发生化学变化。

　　当一定强度的超声波通过媒体时，会产生一系列的物理、化学效应。早在1929年就有超声波化学效应的报道，而将其应用于水处理领域只是近10年的事情，它主要用来加速降解水中难降解的有毒有机污染物，是一种高级催化氧化水处理技术。

　　英国Coventry大学的T. J. Mason和法国PualSabater大学的Luche先后于20世纪90年代开展了应用超声声化学降解水体中难降解有毒有机物的研究，并取得良好的效果。从而引起很多学者的兴趣。美国、日本、加拿大、德国、法国等国的一些大学实验室和研究所纷纷致力于超声降解有机物的研究。我国二十世纪九十年代后期，对超声降解有机物的研究。迄今为止，超声降解已进行了包括脂肪烃类、芳香烃类、酚类、酯类、醇类、酮类、胺、酸类、天然有机物究，取得了很好的效果。

　　利用超声技术降解水中的化学污染物，尤其是难降解的有机污染物是近几年来发展起来的新型水处理技术，尤其是废水中难降解有机污染物的治理，目前已取得了不错的结果。它具有去除效率高、反应时间短、设施简单、占地面积小等优点。近年来，超声技术在处理微污染水、高浓度难降解的有机废水、污泥以及饮用水杀菌、消毒和工业废水的阻垢、除垢等方面的研究，已取得了较大的成果。与紫外线、热、压力、化学等处理方法相比，超声波对污染物的处理更直接，对设备的要求更低。