¿Se puede usar ultrasonido para degradar contaminantes químicos en el agua?

La contaminación del agua es uno de los problemas más urgentes que enfrentan todos los países del mundo. Los recursos hídricos de China no solo se enfrentan a la escasez y la degradación de la calidad del agua, sino que también la contaminación ambiental del agua se está volviendo cada vez más grave. En particular, el tratamiento de contaminantes orgánicos biodegradables siempre ha sido un tema de investigación importante en el campo de la protección del medio ambiente. Se han puesto en práctica algunos métodos de separación, como la filtración, el soplado de gases, la coagulación y la adsorción, generalmente transfiriendo contaminantes de la fase líquida a la fase sólida (como la adsorción de carbón activado) o de la fase líquida a la fase gaseosa (como el soplado de gas) . Los contaminantes orgánicos no se han eliminado por completo.Como un nuevo tema interdisciplinario, la sonoquímica ha hecho un progreso notable en el tratamiento de la contaminación del agua, especialmente en el tratamiento de contaminantes orgánicos tóxicos refractarios en aguas residuales, mostrando sus buenas perspectivas de aplicación.

Se ha investigado la degradación sonoquímica de una variedad de contaminantes químicos en solución acuosa. Los sustratos como hidrocarburos clorados, pesticidas, fenoles, explosivos como TNT y ésteres se transforman en ácidos orgánicos de cadena corta, CO2, e iones inorgánicos como productos finales. Se informa que las escalas de tiempo de tratamiento en reactores discontinuos simples en el rango de frecuencia de 20 a 500 Khz varían de minutos a horas para una degradación completa. La irradiación ultrasónica parece ser un método eficaz para la rápida destrucción de contaminantes orgánicos en el agua debido a las altas concentraciones localizadas de especies oxidantes como radicales hidroxilo y peróxido de hidrógeno en solución, altas temperaturas y presiones localizadas, y la formación de agua supercrítica transitoria.

Se muestra que la degradación de compuestos químicos por cavitación acústica implica tres vías distintas: 1) oxidación por radicales hidroxilo, 2) descomposición pirolítica y 3) oxidación supercrítica del agua. Se presentan mecanismos de reacción detallados para la degradación de p-nitrofenol, tetracloruro de carbono, paratión, acetato de p-nitrofenilo y trinitrotolueno.