撞擊流作為一種過程強化技術,其優(yōu)勢在于能夠顯著強化相間傳遞和微觀混合,可應用于環(huán)保工藝、設備中,以達到提高污染物去除效率的目的。本文在簡述撞擊流基本原理和特性的基礎上,詳細闡述了國內(nèi)外撞擊流技術在細顆粒物(PM_2.5)脫除、煙氣脫硫脫硝、廢水處理、廢氣吸收等方面的應用現(xiàn)狀,分析了該技術的應用效果和優(yōu)勢,同時介紹了一種可用于廢水處理的新型雙組分層式撞擊流反應器。最后指出,深入探究撞擊流復雜體系的機理以及耦合其他新型技術是未來研究的主要方向。 

【文章來源】：化工環(huán)保. 2020,40(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

撞擊流氣液反應器結構示意圖

撞擊流(Impinging Stream)技術的理論最早由ELPERIN[3]教授提出,但其工業(yè)應用要追溯到1953年Koppers-Totzek粉煤氣化爐的開發(fā),目的是為了滿足強化相間傳遞的需求。圖1為撞擊流基本原理示意圖,兩股氣-固兩相流同軸高速相向流動撞擊,在撞擊區(qū)形成高度湍動并達到極高的相間相對速度,從而強化相間熱、質(zhì)的傳遞。經(jīng)過理論初創(chuàng)和深化階段后,撞擊流的高效微觀混合和強烈壓力波動性質(zhì)被發(fā)現(xiàn)[4],成為該領域一個里程碑式的進展,自此開啟了撞擊流技術研究應用的新階段。2 撞擊流技術在環(huán)保領域的應用

苯酚是廢水中常見的一類高毒性和難降解的有機物,目前廣泛采用的處理方法為溶劑萃取法[28]。為進一步提高萃取率,汪鐵林等[29]用撞擊流反應器對含苯酚廢水進行萃取除酚的研究,結果表明,相同條件下,與傳統(tǒng)反應器相比,撞擊流反應器的單級萃取分配比可提高20%。ROYAEE等[30]利用撞擊流反應器光催化降解苯酚,消除了光催化過程中光子轉(zhuǎn)移和傳質(zhì)的限制,探究了催化劑負載量、pH、苯酚濃度和光強等因素對降解效果的影響規(guī)律[31],與傳統(tǒng)裝置數(shù)據(jù)進行比較表明,其降解效率更高、性能更好。JAFARIKOJOUR等[32]設計了一種在撞擊區(qū)安裝了包覆TiO2的不銹鋼圓盤的反應器,用其光催化降解苯酚,結果表明,210 min內(nèi)30 mg/L的苯酚溶液被完全降解,降解效率較好。撞擊流與超重力技術的耦合開拓了新的液-液接觸機制與反應技術,衍生出撞擊流旋轉(zhuǎn)填料床(IS-RPB),其結構示意圖見圖3。祁貴生等[33]利用IS-RPB作為萃取設備,磷酸三丁酯作為萃取劑,煤油作為稀釋劑,對含酚廢水進行了萃取實驗,發(fā)現(xiàn)IS-RPB具有操作簡單、處理能力大(相同處理量下可減小設備體積從而降低成本)、萃取率高(優(yōu)化操作參數(shù)后除酚率在95%以上)等特點。楊利銳等[34-35]利用IS-RPB作為制乳、提取設備,開展了含酚廢水的液膜分離研究,討論了制乳轉(zhuǎn)速、水油比、水乳比、床層填料等對制乳率和提取率的影響并得出較優(yōu)條件,制乳率可達99.9%,苯酚提取率達99%,證實IS-RPB是一種制乳時間短、乳液穩(wěn)定性好、提取效率高、可連續(xù)化操作的先進設備。IS-RPB也可作為輔助設備,用于沉淀法連續(xù)制備納米顆粒。CHANG等[36]利用IS-RPB作為反應器,制備可降解苯酚用光催化劑,并對其性能進行評價,發(fā)現(xiàn)苯酚降解率可達99%。此外,LI等[37-39]將空化射流與撞擊流技術耦合,設計了一種廢水處理用空化撞擊流反應器,其反應速率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)裝置,并在此基礎上進行改進,如圖4所示,實現(xiàn)了空化撞擊流與微電解技術的耦合,解決了傳統(tǒng)微電解法處理廢水時存在的鈍化、板結、處理效率低、能耗高等問題,具有良好的協(xié)同增效作用,為處理高濃度有機廢水提供了一種新途徑。LI等[40-41]開發(fā)了一種可促進曝氣操作氧吸收速率、流動結構簡單、適用于快速好氧生物法的高效節(jié)能污水處理裝置——內(nèi)循環(huán)撞擊流生物膜反應器,如圖5所示,在其廢水處理性能的初步研究中,得到了良好的去除效果。單一的傳統(tǒng)廢水處理方法在與撞擊流技術耦合后,較耦合前均體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。

【參考文獻】：
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本文編號：3503814