發(fā)布時(shí)間：2017-10-02 03:35

  本文關(guān)鍵詞：電催化耦合納濾處理有機(jī)廢水的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：目前,對難生物降解類有機(jī)污染廢水的處理是國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一。電催化氧化耦合納濾過程處理有機(jī)廢水技術(shù)保留了電催化氧化和納濾過程的多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn):不產(chǎn)生重金屬離子和沉淀物、截留率高、無二次污染等,是一項(xiàng)非常有發(fā)展前景的新技術(shù)。本文將具有催化活性的DSA電極置于納濾膜表面,研究電催化氧化降解作用對濃差極化的影響,建立耦合過程數(shù)學(xué)模型從機(jī)理上研究電催化氧化降解作用對耦合過程的影響,并通過實(shí)驗(yàn)對該模型進(jìn)行了驗(yàn)證,得到了一些有意義的結(jié)論。本文中通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),酸性大紅和鹽酸四環(huán)素作為難生物降解類有機(jī)廢水的代表污染物,其被電催化氧化的降解過程均符合一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律,電催化氧化反應(yīng)常數(shù)隨著電流密度的增加而增大。在使用電催化氧化耦合納濾技術(shù)進(jìn)行水處理過程中,酸性大紅和鹽酸四環(huán)素廢水的濃差極化層阻力占總的滲透阻力的比例較大,而凝膠層的阻力占總的滲透阻力的比例較小。故在本文中對該耦合過程建立數(shù)學(xué)模型時(shí),認(rèn)為凝膠層厚度恒定且忽略電催化氧化對該層的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明,在本文的實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi),電滲、電泳作用相對電催化氧化作用對滲透通量的貢獻(xiàn)較小,在本文中的數(shù)學(xué)模型中予以忽略。在本文的實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi),耦合過程對酸性大紅、鹽酸四環(huán)素的截留率均達(dá)到95%以上。在這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析假設(shè)的基礎(chǔ)上,文中結(jié)合二維濃差極化模型和層流狀態(tài)下N-S方程建立一般情況下耦合過程模型,對這種耦合過程的流動(dòng)和傳質(zhì)性能進(jìn)行了數(shù)值模擬和較系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證。模型預(yù)測和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明,耦合過程中電催化氧化對減弱濃差極化阻力起積極作用,在本文的實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi),電催化作用可以將濃差極化阻力最多減弱85%。電催化氧化通過氧化濃差極化層的有機(jī)污染物降低納濾過程的滲透阻力,從而使?jié)B透通量增加,其滲透通量的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化一致。本文中還將耦合過程應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)廢水處理,結(jié)果表明耦合技術(shù)在廢水處理方面有較好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：濃差極化 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) 有機(jī)廢水 電催化氧化 納濾
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X703;TQ028.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-26
• 1.1 污水的來源、特點(diǎn)和危害9-11
• 1.2 幾種傳統(tǒng)水處理方法11-19
• 1.2.1 分解類水處理技術(shù)11-16
• 1.2.2 分離類水處理技術(shù)16-18
• 1.2.3 混合類水處理技術(shù)18-19
• 1.3 膜分離過程聯(lián)合其他水處理方法的研究進(jìn)展19-22
• 1.3.1 對物料進(jìn)行預(yù)處理19-20
• 1.3.2 膜表面改性20
• 1.3.3 改善膜面的流體力學(xué)條件20-21
• 1.3.4 超聲強(qiáng)化技術(shù)21
• 1.3.5 電場強(qiáng)化技術(shù)21-22
• 1.4 計(jì)算流體力學(xué)模擬膜分離過程的研究進(jìn)展22-24
• 1.5 本文的研究意義和研究內(nèi)容24-26
• 1.5.1 研究意義24-25
• 1.5.2 主要研究內(nèi)容25-26
• 第二章 數(shù)值模擬方法和實(shí)驗(yàn)分析測試指標(biāo)26-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)材料26-28
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器26-27
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)材料27-28
• 2.2 CFD模擬方法原理28-31
• 2.2.1 數(shù)值方法28-29
• 2.2.2 計(jì)算步驟29
• 2.2.3 計(jì)算平臺29-31
• 2.3 實(shí)驗(yàn)裝置及分析方法31-37
• 2.3.1 電催化氧化降解實(shí)驗(yàn)31-32
• 2.3.2 耦合實(shí)驗(yàn)裝置32-33
• 2.3.3 測試指標(biāo)和分析方法33-37
• 第三章 電催化氧化耦合納濾過程的數(shù)值模擬37-67
• 3.1 納濾過程傳質(zhì)機(jī)理模型37-43
• 3.1.1 濃差極化模型37-39
• 3.1.2 滲透壓模型39-41
• 3.1.3 凝膠層模型41-42
• 3.1.4 細(xì)孔模型42-43
• 3.2 電催化氧化耦合納濾過程模型的建立43-52
• 3.2.1 耦合過程作用機(jī)理43-45
• 3.2.2 耦合過程的滲透壓和電催化降解速率45-48
• 3.2.3 網(wǎng)格劃分和計(jì)算方式48-52
• 3.3 耦合過程的簡化模型52-55
• 3.4 耦合過程模型的驗(yàn)證與分析55-65
• 3.5 本章小結(jié)65-67
• 第四章 電催化氧化耦合納濾過程處理鹽酸四環(huán)素廢水67-74
• 4.1 電催化氧化耦合納濾處理鹽酸四環(huán)素廢水的參數(shù)測定67-71
• 4.1.1 電催化氧化降解鹽酸四環(huán)素廢水的反應(yīng)速率67-69
• 4.1.2 耦合過程處理鹽酸四環(huán)素廢水時(shí)各層阻力69-70
• 4.1.3 耦合過程處理鹽酸四環(huán)素廢水的截留率70-71
• 4.2 電催化氧化耦合納濾過程處理鹽酸四環(huán)素廢水的通量驗(yàn)證71-73
• 4.3 本章小結(jié)73-74
• 第五章 電催化氧化耦合納濾處理實(shí)際廢水74-77
• 5.1 電催化氧化處理實(shí)際廢水74-75
• 5.2 耦合過程處理實(shí)際廢水75-76
• 5.3 本章小結(jié)76-77
• 第六章 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-94
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明94-95
• 符號表95-97
• 致謝97-98

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