超聲波水處理作用機理
一、功率超聲機理
當一定強度的超聲波在媒質中傳播時，會產生力學、熱學、光學、電學和化學等一系列效應。這些效應可歸納為下列三種基本作用：
1、機械作用。超聲波是機械能量的傳播形式，與波動過程有關，會產生線性效變的振動作用。超聲波液體中傳播時，其同質點位移振幅雖然很小，超聲引起的質點加質點位移振幅雖然很小，但超聲引起的質點加速度卻非常大。若20KHz、1W/平方厘米的超聲波在水中傳播，則其產生的聲壓幅值為173Kpa，這意味著聲壓幅值每秒種內要在正負173Kpa之間變化2萬次，最大質點的加速度達144萬米每二次方秒，大約為重力加速度的1500倍，這樣激烈而快速變化的機械運動就是功率超聲的機械振動效應。
2、空化作用。超聲波在液體媒質中傳播時，當聲強達到一定期強度，液體中聲場作用區域形成局部的暫時負壓，使液體中的微氣泡生長、膨脹至突然破裂，導致氣泡周圍的液體中產生強烈的激波，形成局部點的高溫高壓，空化泡崩潰時，在空化泡周圍極小空間內產生5000K的瞬態高溫和約50mpa的應。，在空化泡周圍極小空間內產生5000K的瞬態高溫和約50mpa的高壓，且溫度冷卻率達10的9次方k/s，并伴有強烈沖擊波和時速達400Km的射流，就是超聲空化效應。
3、熱作用。超聲波在媒質中傳播，其振動能量不斷被媒質吸收轉變為熱能而使自身溫度升高。聲能不間斷的吸收可引起媒質中的整體加熱，邊界外的局部加熱和空化形成激波時，波前處的局部邊界外的局部加熱和空化形成激波時，波前處的局部加熱等，這就是功率超聲的熱作用。
二、超聲化學機理
1、超聲催化。超聲催化反應是一個新興的研究領域。目前，有關反應模型、機理的研究尚很模糊，但眾多的科研成果確認了催化反應的顯著效果。其主要作用：一是高溫高壓條件有利于反應物裂解成自由基和二階炭，形成更為活潑的物種。二是沖擊波和微射流對固體表面有吸解和清洗作用。三是沖擊波可破壞反應物結構，分散反應物系。四是超聲空化導致金屬品格的變形和內部應變區的形成，從而提高金屬化學反應活性。超聲條件下的反應速率比沒有超聲時增加了100000倍，且反應時間大且反應時間大大縮短。
2、超聲降解。超聲處理可以降解大分子，尤其是處理高分子量聚合物的降解效果更顯著。超聲降解源于超聲的機械效應、空化效應和熱效應。
三、超聲水處理機理
功率超聲的空化效應為降解水中有害有機物提供了獨特的物理化學環境從而導致超聲波污水處理目的的實現。超聲空化泡的中有害有機物提供了獨特的物理化學環境從而導致超聲波污水處理目的的實現。超聲空化泡的崩潰所產生的高能量足以斷裂化學鍵。在水溶液中，空化泡崩潰產生氫氧基（OH）和氫基（H），同有機物發生氧化反應。空化獨特的物理化學環境開辟了新的化學反應途徑，驟增化學反應速度，對有機物有很強的降解能力，經過持續超聲可以將有害有機物降解為無機離子、水、二氧化碳或有機酸等無毒或低毒的物質。
超聲降解水中有機污染物技術既可單獨使用，也可利用超聲空化效應，將超聲降解技術同其他處理技術聯用進行有機污染物的降解去除。
超聲波技術主要是指利用超聲波來加速化學反應，提高化學反應產率。目前，對超聲波技術降解水中污染物機理的認識主要是空化理論和自由基氧化機理，超聲波對有機物的降解不是直接的聲波作用，因為在液體中波長0.015~10 cm(相當于15kHz~10 MHz)遠遠大于分子的尺寸，和液體中產生的空化氣泡的崩滅有密切關系。
超聲波通過液體介質向四周傳播，當聲能足夠高時，在疏松的半周期內，液相分子間的吸引力被打破，形成空化核。空化核的壽命約為0.1μs，它在爆炸的瞬間可以產生大約4 000K和100MPa的局部高溫高壓環境，并產生速度約110 m/s的具有強烈沖擊力的微射流。然后該熱點隨之冷卻，冷卻率達109 K/s，并在液體中伴有強大的沖擊波，水分子在熱點達到超臨界狀態，并分解成羥基自由基、超氧基等。這些條件足以使有機物在空化氣泡內發生化學鍵斷裂、水相燃燒、高溫分解或自由基反應，為有機物的降解創造了一個極端的物理環境。
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