專利名稱：一種基于掃頻雙頻超聲波技術降解有機磷農藥的方法
技術領域：
本發明涉及農業環境及水體保護領域，涉及一種降解有毒害物質的方法，尤其涉及一種利用掃頻雙頻超聲波降解有機磷農藥的方法。
背景技術：
頻率大于16 kHz的聲波稱為超聲波，超聲波能促進化學反應，頻率范圍16 kHz到 1 mHz的超聲波輻射會引起介質發生復雜物理化學變化。據超聲波空化理論超聲波空化形成空化泡在液體中表現為震蕩、生長、收縮和崩潰等一系列過程；空化泡在IiiTus時間內快速破裂，瞬間產生約5500°C和5X 10，1. OX IO8 Pa高溫高壓；進入空化泡內部水體中可產生· H、0 ·和· OH自由基，進而生成· OOH和H2A等高反應活性的微粒；在氣液界面區域形成超臨界水，該區域在空化泡破裂期間形成約1500°C、2.4X107 1 的高溫高壓，可為化學反應提供另一相區。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的體系。當前，農業生產中農藥的不合理使用以及農藥生產企業廢水的不合理排放，導致大量的有毒害物質進入天然水體，嚴重破壞了生態環境，進而危害人類健康。目前，對有毒害污染物的處理主要包括生物降解、化學降解等技術。但是都存在處理過程復雜、耗能、易引起二次污染等缺點。近年來，越來越多的學者致力于高級氧化技術超聲波降解農藥廢水， 并取得一定成效。但是，超聲波設備功能簡單，處理模式單一，超聲波設備以超聲波清洗機和聚能式超聲波為主，頻率單一且固定，不能充分發揮超聲波對目標物降解的作用。掃頻超聲波其聲波圍繞中心頻率以特定的周期變化，使介質發生更為復雜的物理化學變化，產生能使目標物質降解的自由基和高溫高壓微環境，并且可對目標物質產生一種強有力的剪切作用。目前，掃頻超聲波降解有毒害物質方面降解的研究尚未見報道。本研究利用自創新型掃頻超聲波設備對樂果溶液進行處理，可通過頻率選擇、頻率組合及掃頻模式作用，增進對樂果的降解，取得良好效果。
發明內容
對于難降解有機磷類農藥污染物，采用掃頻多頻超聲波的方法進行降解，克服了單頻、定頻超聲波無法單獨有效低碳降解有害物質的缺點。本發明的技術方案是
一種基于掃頻雙頻超聲波技術降解有機磷農藥的方法，按照下述步驟進行將4 L-14 L體積的有機磷農藥樂果水溶液置入超聲處理器，設定單頻掃頻或者雙頻掃頻的中心頻率和掃頻周期，進行超聲處理，處理時間為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磷農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，優選最佳降解頻率68 kHz。本發明更優選在單頻最佳條件的基礎上，該頻率與其他頻率的雙頻組合降解農藥，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。本發明方法的有益效果
(1)本方法盡大限度利用超聲波技術優勢降解有毒害污染物，達到高效、無二次污染、 節約能源的優點；
(2)得出單頻超聲波條件下有害物質的降解條件；
(3)可通過該方法對1.8^5. 4 mg/L和有機磷農藥進行降解；
(4)得出雙頻組合下降解有毒害污染物的最優條件，利用雙頻超聲波組合協同效應對有害污染物有機磷農藥進行降解。
圖1掃頻多頻超聲波降解有害污染物的設備圖，1調節桿，2溫控水出口，3處理液區域，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超聲波發生器。
具體實施例方式本發明中有機磷農藥樂果的檢測按照《樂果液相色譜與氣相色譜檢測方法的比較》(林抗美，中國農學通報，2008. 24(10) :453-456)方法測定，樣品溶液經凈化處理后，直接高效液相色譜法測定，因此，能最大程度真實測定樂果真實濃度變化。本發明掃頻處理反應裝置為江蘇大學自主研制。裝置配有五個超聲波發生器，每個發生器均能發出等頻和掃頻兩種模式的超聲波，單臺超聲波發生器功率為80 w，可根據需要進行溫度調節。如附圖1所示超聲波發生器9對應的五個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可以數字化設定超聲波各參數，通過電腦控制器8控制超聲波發生器9，設定超聲波各參數；7為本發明中設備的溫控電阻，根據工作需要調節介質溫度；冷卻水從溫控水入口 6進入，從溫控水出口 2流出；可通過調節桿1決定選用單塊振板處理或者上下振板聯用處理，同時可以用于對超聲波上下振板的距離進行調節，可根據需要將需要處理的液體置于處理液區域3中進行超聲波處理。以有機磷農藥樂果為實施例對該方法進行闡述。實施例1
用40%樂果乳油配制初始濃度為3 mg/L的樂果溶液。設定溫度25 °C，反應器處理體積為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不同頻率下樂果農藥的降解率(％)
權利要求
1.一種基于雙頻掃頻超聲波技術降解有機磷農藥的方法，其特征在于按照下述步驟進行將4廣14 L體積的有機磷農藥樂果水溶液置入超聲處理器，設定單頻掃頻或者雙頻掃頻的中心頻率和掃頻周期，進行超聲處理，處理時間為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.根據權利要求1所述的一種基于雙頻掃頻超聲波技術降解有機磷農藥的方法，其特征在于所述的有機磷農藥樂果水溶液濃度為1. 8 mg/廣5. 4 mg/L。
3.根據權利要求1所述的一種基于雙頻掃頻超聲波技術降解有機磷農藥的方法，其特征在于所述的單頻的不同的頻率為20 kHz 70 kHz。
4.根據權利要求3所述的一種基于雙頻掃頻超聲波技術降解有機磷農藥的方法，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.根據權利要求1所述的一種基于雙頻掃頻超聲波技術降解有機磷農藥的方法，其特征在于所述的不同掃頻周期為10(T900 ms。
全文摘要
本發明一種基于雙頻掃頻超聲波技術降解有機磷農藥的方法，涉及農業環境及水體保護領域。按照下述步驟進行將有機磷農藥樂果水溶液置入設備反應器，通過系統設定單頻或者雙頻的不同頻率、不同掃頻周期，設定反應器中有機磷農藥樂果水溶液總體積，進行掃頻超聲處理，有機磷農藥濃度為1.8~5.4mg/L，處理時間為40min~180min，處理溫度為25℃。本發明最大限度利用超聲波技術優勢降解有毒害污染物，達到高效、無二次污染、節約能源的優點。
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 優先權日2011年11月18日
發明者任曉鋒, 孫寶勝, 王振斌, 馬海樂 申請人:江蘇大學