本文關(guān)鍵詞：電催化耦合納濾處理有機廢水的數(shù)值模擬和實驗研究

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【摘要】：目前,對難生物降解類有機污染廢水的處理是國內(nèi)外的研究熱點之一。電催化氧化耦合納濾過程處理有機廢水技術(shù)保留了電催化氧化和納濾過程的多項優(yōu)點: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,并通過實驗對該模型進行了驗證,得到了一些有意義的結(jié)論。本文中通過實驗研究發(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,認為凝膠層厚度恒定且忽略電催化氧化對該層的影響。實驗結(jié)果還表明,在本文的實驗條件范圍內(nèi),電滲、電泳作用相對電催化氧化作用對滲透通量的貢獻較小,在本文中的數(shù)學(xué)模型中予以忽略。在本文的實驗條件范圍內(nèi),耦合過程對酸性大紅、鹽酸四環(huán)素的截留率均達到95%以上。在這些實驗結(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和傳質(zhì)性能進行了數(shù)值模擬和較系統(tǒng)的實驗研究驗證。模型預(yù)測和實驗結(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,在本文的實驗條件范圍內(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,其滲透通量的計算結(jié)果與實驗結(jié)果的變化一致。本文中還將耦合過程應(yīng)用于實際工業(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 計算流體動力學(xué) 有機廢水 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展19-22
• 1.3.1 對物料進行預(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 超聲強化技術(shù)21
• 1.3.5 電場強化技術(shù)21-22
• 1.4 計算流體力學(xué)模擬膜分離過程的研究進展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)值模擬方法和實驗分析測試指標26-37
• 2.1 實驗儀器和實驗材料26-28
• 2.1.1 實驗儀器26-27
• 2.1.2 實驗材料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 計算步驟29
• 2.2.3 計算平臺29-31
• 2.3 實驗裝置及分析方法31-37
• 2.3.1 電催化氧化降解實驗31-32
• 2.3.2 耦合實驗裝置32-33
• 2.3.3 測試指標和分析方法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際廢水74-77
• 5.1 電催化氧化處理實際廢水74-75
• 5.2 耦合過程處理實際廢水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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