[发明专利]一种基于扫频双频超声波技术降解有机磷农药的方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业环境及水体保护领域，涉及一种降解有毒害物质的方法，尤其涉及一种利用扫频双频超声波降解有机磷农药的方法。

背景技术

频率大于16 kHz的声波称为超声波，超声波能促进化学反应，频率范围16 kHz到1 mHz的超声波辐射会引起介质发生复杂物理化学变化。据超声波空化理论：超声波空化形成空化泡在液体中表现为震荡、生长、收缩和崩溃等一系列过程；空化泡在ns~us时间内快速破裂，瞬间产生约5500℃和5×10⁷~1.0×10⁸ Pa高温高压；进入空化泡内部水体中可产生·H、O·和·OH自由基，进而生成·OOH和H₂O₂等高反应活性的微粒；在气液界面区域形成超临界水，该区域在空化泡破裂期间形成约1500℃、2.4×10⁷ Pa的高温高压，可为化学反应提供另一相区。因此，形成了以自由基氧化、高温高压裂解和超临界水氧化为主体的超声波空化降解有害物质的体系。

当前，农业生产中农药的不合理使用以及农药生产企业废水的不合理排放，导致大量的有毒害物质进入天然水体，严重破坏了生态环境，进而危害人类健康。目前，对有毒害污染物的处理主要包括生物降解、化学降解等技术。但是都存在处理过程复杂、耗能、易引起二次污染等缺点。近年来，越来越多的学者致力于高级氧化技术超声波降解农药废水，并取得一定成效。但是，超声波设备功能简单，处理模式单一，超声波设备以超声波清洗机和聚能式超声波为主，频率单一且固定，不能充分发挥超声波对目标物降解的作用。

扫频超声波其声波围绕中心频率以特定的周期变化，使介质发生更为复杂的物理化学变化，产生能使目标物质降解的自由基和高温高压微环境，并且可对目标物质产生一种强有力的剪切作用。目前，扫频超声波降解有毒害物质方面降解的研究尚未见报道。本研究利用自创新型扫频超声波设备对乐果溶液进行处理，可通过频率选择、频率组合及扫频模式作用，增进对乐果的降解，取得良好效果。

发明内容

对于难降解有机磷类农药污染物，采用扫频多频超声波的方法进行降解，克服了单频、定频超声波无法单独有效低碳降解有害物质的缺点。

本发明的技术方案是：

一种基于扫频双频超声波技术降解有机磷农药的方法，按照下述步骤进行：将4 L-14 L体积的有机磷农药乐果水溶液置入超声处理器，设定单频扫频或者双频扫频的中心频率和扫频周期，进行超声处理，处理时间为40 min-180 min，处理温度为25 ℃，超声波功率为80 W（单频）或者160 W（双频）

上述方案中所述的有机磷农药乐果水溶液浓度为1.8 mg/L~5.4 mg/L。

上述方案中所述的单频的不同的频率为20 kHz~70 kHz，优选最佳降解频率68 kHz。

本发明更优选在单频最佳条件的基础上，该频率与其他频率的双频组合降解农药，其组合为：68kHz/22kHz、68 kHz/28 kHz、68 kHz/33 kHz、68 kHz/40 kHz或68 kHz/68 kHz，优选最佳频率组合为68 kHz/68 kHz。

上述方案中所述的不同扫频周期为100~900 ms。

本发明方法的有益效果：

（1）本方法尽大限度利用超声波技术优势降解有毒害污染物，达到高效、无二次污染、节约能源的优点；

（2）得出单频超声波条件下有害物质的降解条件；

（3）可通过该方法对1.8~5.4 mg/L和有机磷农药进行降解；

（4）得出双频组合下降解有毒害污染物的最优条件，利用双频超声波组合协同效应对有害污染物有机磷农药进行降解。

附图说明

     图1 扫频多频超声波降解有害污染物的设备图，1调节杆，2温控水出口，3处理液区域，4超声波上振板，5超声波下振板，6温控水入口，7温控电阻，8电脑控制器，9超声波发生器。

具体实施方式

本发明中有机磷农药乐果的检测按照《乐果液相色谱与气相色谱检测方法的比较》（林抗美，中国农学通报，2008.24(10):453-456）方法测定，样品溶液经净化处理后，直接高效液相色谱法测定，因此，能最大程度真实测定乐果真实浓度变化。