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2. 6 超聲波頻率對降解效果的影響

不同超聲波頻率對GeO2改性TiO2的催化超聲降解活性紅染料廢水的影響見圖7。

催化劑的投量為2 g/L、分別用20、25、40 和80kHz 的超聲波照射pH 為2. 5、初始COD 濃度為438mg / L 活性紅染料廢水，降解率總體趨勢是隨著照射時間的增加而提高，但整個降解過程中25 kHz 頻率的超聲波的降解效果優(yōu)于其他3 種頻率的超聲波。這主要是由于超聲波的空化效應(yīng)的大小，與超聲波的頻率有關(guān)［13］。超聲波的頻率增加，液體介質(zhì)中的空化氣泡減少，空化作用強度下降，超聲化學(xué)效應(yīng)也相應(yīng)地下降; 當(dāng)超聲波頻率很高時，膨脹和壓縮循環(huán)的時間則非常短，由于膨脹循環(huán)的時間太短，以致不能等到微泡長到足夠大而引起液體介質(zhì)的破裂、形成空化氣泡，這些空化氣泡潰陷所需要的時間比壓縮半循環(huán)所要的時間將要長得多。因此，當(dāng)超聲波的強度一定時，其頻率越高，空化作用越小; 對難降解的有機分子，其降解途徑主要是在空化氣泡及其表面層·OH 的氧化，當(dāng)頻率較高時，空化氣泡半徑較小，空化氣泡內(nèi)的·OH 不致于在氣泡內(nèi)又重新與·H 結(jié)合而形成H2O，而易于擴散到氣泡表面層，從而利于降解; 但當(dāng)頻率過高時，空化氣泡內(nèi)能量較小而不利于H2O 分解釋放·OH 和·H，故頻率有一個最優(yōu)值。

3 結(jié)論

( 1) 采用經(jīng)GeO2改性的TiO2催化超聲降解活性紅染料廢水，效果良好; 流程簡單、操作簡便，具有實用性; 超聲波與改性的TiO2催化劑兩者具有明顯的協(xié)同作用，且優(yōu)于一般的光催化降解處理效果。

(2) 用XRD、SEM 等技術(shù)對催化劑進(jìn)行了表征，結(jié)果表明: 經(jīng)GeO2改性的TiO2催化劑晶粒粒度明顯變小，比表面積會增大，催化劑中有更多的活性較高的微晶粒存在，催化活性隨之增大。

( 3) 在一定實驗條件下，催化劑投量、廢水的pH、超聲波頻率都有一個最佳值。本實驗結(jié)果是:當(dāng)催化劑用量為1. 5 ～2 g/L，pH 為2．5，采用輸出功率為1 W 和頻率為25 kHz 的超聲波照射COD為438 mg / L 的活性紅染料廢水，80 min 的COD 降解率可達(dá)95%，基本可以徹底礦化廢水中的有機物。