一种超声协同臭氧降解农药的实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声协同臭氧降解农药的实验装置及方法。该实验装置将称重传感器、酸碱度传感器和温度传感器与实验反应容器相结合，用于严格控制实验变量，监测降解反应前后的溶液质量变化、酸碱度变化和温度变化，从而减小实验误差，提高实验结果的可靠性。通过规范化的实验方法步骤，引导研究人员使用实验装置有效、快速、低成本地进行超声协同臭氧的农药降解实验，为探究超声协同臭氧降解农药规律及验证降解效果提供了可靠的途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种农药降解实验装置及方法，特别是涉及。
技术介绍
化学合成农药是人类20世纪的重大专利技术，在农作物病虫害防治、提高农作物产量等方面发挥过巨大贡献。但与此同时，由于长期过度使用农药，农产品中农药残留量、微生物、微菌毒素增加，农药废水大量排放等问题也日益严重。如何有效去除农产品中的农药残留物，降解农药废水，确保食品安全，成为当代科技工作者研究的热点。目前农药残留的降解方法主要有生物法、化学法和·物理法。生物法是指通过微生物的酶促作用和非酶促作用来降解农药残留，最终将农药完全降解或分解成小分子量的无毒或毒性较小的化合物的方法。化学法是指通过向农药废水中添加化学试剂或进行化学反应，从而去除有机污染物质的方法。降解农药残留最常用的化学试剂是臭氧。臭氧是一种强氧化剂，具有较高的还原电位，在水中发生还原反应，产生氧化能力极强的单原子氧(O)和羟基自由基(.0Η)，可使有机物发生连锁反应，且反应十分迅速。市面上农药残留的成分大多为有机磷农药，臭氧水降解有机磷农药的途径主要有两种=(I)P = S键被氧化成P = O键；(2)打断与磷相连的键，形成磷酸脂，并最终形成Η3Ρ04。这种打断连接键和基团氧化的双重作用使得物质的分子结构发生彻底改变，从而起到解毒、降低农药残留的作用。物理法主要包括吸附法、萃取法、超声波法等。吸附法是指通过一些具有吸附性的物质吸附来减少农产品和环境中残留的农药。萃取法主要是利用与水不互溶而能很好溶解污染物的萃取剂的萃取作用达到分离、提取污染物目的。超声波降解法主要应用于农药废水处理，其原理是利用超声空化效应加速化学反应。超声空化是液体中由于超声的物理作用，在液体内的某一区域会形成局部的暂时的负压区，于是在液体中产生空穴或气泡，这些充有蒸气或空气的气泡处于非稳定状态，当它们突然闭合时，会产生激波。因而在局部微小区域产生很大的压力，把聚集起来的声场能量在液体中极小的空间内迅速释放出来，形成高温(可高达5000Κ以上)、高压(可高达5xl07pa)以及强冲击波和射流等极端的物理条件，为在一般条件下难以实现的化学反应开启了新的化学反应通道，从而使水中难降解的有机污染物被分解为对环境无害的小分子。上述方法中，由于农药废水中COD的浓度高、毒性大、可生化性差，而且微生物对环境敏感，故用生物法来降解农药残留只适于特定种类农药。化学法中的臭氧氧化法，能在一定程度上降解农药废水，但单独使用时受剂量和时间限制明显，若提高进气浓度则设备成本较高。吸附法、萃取法一般用作生化工艺的预处理，很少用于处理农药废水。超声技术清洁无二次污染，但单独使用时对农药残留降解效果有限。超声对臭氧氧化能力具有良好的强化作用，若使用两者协同降解农药，既能高效清除污物，又能有效杀灭病菌、降解农药残留。专利技术人团队根据以上理论研制了基于超声波与臭氧的蔬果药残降解仪。但在进行降解实验时若想得到有效的数据，需对实验变量进行严格控制，而送检专门检测机构成本又比较高。该领域并无专门针对探究超声协同臭氧降解农药规律及验证降解效果的实验装置与实验方法。
技术实现思路
为了解决探究超声协同臭氧降解农药规律及验证降解效果时变量控制困难、成本高以及缺少专门实验装置与实验方法的问题，本专利技术提供了一种运用传感器技术，变量控制方便、实验误差小、工作稳定的超声协同臭氧降解农药的实验装置及方法。为了解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是:一种超声协同臭氧降解农药的实验装置，其特征在于，包括:一个用于盛装农药溶液的实验反应容器；一个置于所述实验反应容器上方，用于冷凝降解时外逸水蒸气的冷凝器；一个用于测量实验前后农药溶液浓度的紫外分光光度计；一个用于连接所述紫 外分光光度计、处理并显示实验数据的计算机；一个置于所述实验反应容器底部，用于测量农药溶液质量的称重传感器；一个紧密嵌于所述实验反应容器壁上，用于测量农药溶液pH值的酸碱度传感器；一个紧密嵌于所述实验反应容器壁上，用于测量农药溶液温度值的温度传感器；一个用于产生超声扫频信号的扫频信号产生电路；一个用于产生超声驱动信号并与所述扫频信号产生电路相连的超声信号产生器；与所述超声信号产生器连接,用于放大超声驱动信号的超声功率放大器；与所述超声功率放大器连接，紧密嵌于所述实验反应容器底部，用于产生超声波的第一超声降解换能器；与所述超声功率放大器连接，紧密嵌于所述实验反应容器底部，用于产生超声波的第二超声降解换能器；一个用于显示实验参数、输入控制指令的人机交互界面；一个用于控制实验装置运行并与所述人机交互界面、超声信号产生器、酸碱度传感器、温度传感器和称重传感器相连的核心处理器；与所述核心处理器连接，用于产生臭氧的臭氧发生器；与所述臭氧发生器连接，紧密嵌于所述实验反应容器底部，用于释放臭氧的臭氧曝气头。进一步的技术方案是:所述实验反应容器形状为敞口圆柱形，材质为不锈钢。所述冷凝器为双层倒漏斗形，材质为不锈钢，所述冷凝器夹层中的冷凝液为低温蒸馏水。所述紫外分光光度计的扫描波长范围为190 llOOnm。所述称重传感器为电阻应变型。 所述臭氧发生器为空气高压放电型。所述臭氧曝气头为橡胶膜片微孔曝气型。一种超声协同臭氧降解农药的方法，其特征在于，包括以下步骤:(I)将待降解溶液加入上述实验反应容器中；(2)按下上述人机交互界面上参数显示键，记录显示的实验前溶液的质量、pH值和温度值；(3)用上述紫外分光光度计测定实验前待降解溶液成分的吸收光谱，由上述紫外分光光度计将吸收光谱数据传送至计算机，处理、显示并保存数据；(4)通过上述人机交互界面输入超声作用时间及臭氧通气时间，启动实验装置的降解功能，对上述实验反应容器中溶液进行超声、臭氧协同降解处理；(5)计时完毕，实验装置停止降解工作后，待上述人机交互界面所显示的温度值下降到与实验前溶液的温度值一致，对比实验前后溶液的质量，向实验反应容器中添加蒸馏水至溶液质量与实验前一致，记录溶液的pH值；(6)用上述紫外分光光度计测定实验反应后实验反应容器中溶液成分的吸收光谱，由紫外分光光度计将吸收光谱数据传送至上述计算机，处理、显示并保存数据；(7)记录实验前后吸收光谱中对应吸收峰的吸光度值，代入吸光度-浓度转换公式，计算出实验前后溶液的浓度；(8)将实验前后溶液的浓度值代入浓度-降解率转换公式，计算出超声协同臭氧对特定农药成分的降解率。进一步的技术方案是:所述吸光度-浓度转换公式为: 样品浓度=0.0159*样品吸光度-0.00014。所述浓度-降解率转换公式为:降解率=(降解前浓度-降解后浓度)/降解前浓度*100%。本专利技术的有益效果是:本专利技术具有变量控制方便、实验误差小、工作稳定的特点，方便研究人员有效、快速、低成本地得出降解实验数据，为探究超声协同臭氧降解农药规律及验证降解效果提供了可靠的途径。附图说明图1为超声协同臭氧降解农药的实验装置示意图；图2为超声协同臭氧降解农药的实验实施例中，每隔十分钟溶液的光谱扫描曲线图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术的一种超声协同臭氧降解农药的实验装置包括计算机1，紫外分光光度计2，核心处理器3，人机交互界面4，扫频信号产生电路5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声协同臭氧降解农药的实验装置，其特征在于，包括：一个用于盛装农药溶液的实验反应容器；一个置于所述实验反应容器上方，用于冷凝降解时外逸水蒸气的冷凝器；一个用于测量实验前后农药溶液浓度的紫外分光光度计；一个用于连接所述紫外分光光度计、处理并显示实验数据的计算机；一个置于所述实验反应容器底部，用于测量农药溶液质量的称重传感器；一个紧密嵌于所述实验反应容器壁上，用于测量农药溶液pH值的酸碱度传感器；一个紧密嵌于所述实验反应容器壁上，用于测量农药溶液温度值的温度传感器；一个用于产生超声扫频信号的扫频信号产生电路；一个用于产生超声驱动信号并与所述扫频信号产生电路相连的超声信号产生器；与所述超声信号产生器连接，用于放大超声驱动信号的超声功率放大器；与所述超声功率放大器连接，紧密嵌于所述实验反应容器底部，用于产生超声波的第一超声降解换能器；与所述超声功率放大器连接，紧密嵌于所述实验反应容器底部，用于产生超声波的第二超声降解换能器；一个用于显示实验参数、输入控制指令的人机交互界面；一个用于控制实验装置运行并与所述人机交互界面、超声信号产生器、酸碱度传感器、温度传感器和称重传感器相连的核心处理器；与所述核心处理器连接，用于产生臭氧的臭氧发生器；与所述臭氧发生器连接，紧密嵌于所述实验反应容器底部，用于释放臭氧的臭氧曝气头。...

【技术特征摘要】
1.一种超声协同臭氧降解农药的实验装置，其特征在于，包括: 一个用于盛装农药溶液的实验反应容器； 一个置于所述实验反应容器上方，用于冷凝降解时外逸水蒸气的冷凝器； 一个用于测量实验前后农药溶液浓度的紫外分光光度计； 一个用于连接所述紫外分光光度计、处理并显示实验数据的计算机； 一个置于所述实验反应容器底部，用于测量农药溶液质量的称重传感器； 一个紧密嵌于所述实验反应容器壁上，用于测量农药溶液pH值的酸碱度传感器； 一个紧密嵌于所述实验反应容器壁上，用于测量农药溶液温度值的温度传感器； 一个用于产生超声扫频信号的扫频信号产生电路； 一个用于产生超声驱动信号并与所述扫频信号产生电路相连的超声信号产生器； 与所述超声信号产生器连接，用于放大超声驱动信号的超声功率放大器； 与所述超声功率放大器连接，紧密嵌于所述实验反应容器底部，用于产生超声波的第一超声降解换能器； 与所述超声功率放大器连接，紧密嵌于所述实验反应容器底部，用于产生超声波的第二超声降解换能器； 一个用于显示实验参数、输入控制指令的人机交互界面； 一个用于控制实验装置运行并与所述人机交互界面、超声信号产生器、酸碱度传感器、温度传感器和称重传感器相 连的核心处理器； 与所述核心处理器连接，用于产生臭氧的臭氧发生器； 与所述臭氧发生器连接，紧密嵌于所述实验反应容器底部，用于释放臭氧的臭氧曝气头。2.根据权利要求1所述的一种超声协同臭氧降解农药的实验装置，其特征在于:所述实验反应容器形状为敞口圆柱形，材质为不锈钢。3.根据权利要求1所述的一种超声协同臭氧降解农药的实验装置，其特征在于:所述冷凝器为双层倒漏斗形，材质为不锈钢，所述冷凝器夹层中的冷凝液为低温蒸馏水。4.根据权利要求1所述的一种超声协同臭氧降解农药的实验装置，其特征在于:所述紫外分光光度计的扫描波长范围为190 llOOnm。5.根据权利要求1所述的一种超声协同臭氧降解农药的实验...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚润航，朱昌平，王斌，何贞兵，朱进，赵俊阳，陈秉岩，韩庆邦，单鸣雷，李建，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：