【摘要】：目前,淡水的稀缺已對(duì)人類發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅。反滲透技術(shù)以其成熟、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于海水淡化、工業(yè)鍋爐補(bǔ)給水制備、污水深度回用等領(lǐng)域,但在生產(chǎn)純凈水的同時(shí)產(chǎn)生水質(zhì)更復(fù)雜、含鹽量更高的副產(chǎn)物濃水。由于環(huán)保要求及水資源短缺、零排放的需求,濃鹽水的合理處理及資源化利用成為反滲透技術(shù)應(yīng)用過程中新的難題。電容去離子技術(shù)具有低能耗、濃縮倍數(shù)高、不產(chǎn)生環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn),是一種非常有潛力,又遠(yuǎn)未發(fā)展成熟的水處理技術(shù)。目前將電容去離子技術(shù)應(yīng)用到反滲透濃水的回用處理上還沒有相關(guān)研究報(bào)道。本論文主要針對(duì)反滲透濃水零排放的減量化處理,利用自制電容去離子小試裝置探究處理效果,并優(yōu)化除鹽條件；針對(duì)三種不同水質(zhì)的反滲透濃水,研究處理反滲透濃水的適用性;探究再生液水質(zhì)和pH對(duì)反滲透濃水的處理效果研究。本研究主要結(jié)論及成果如下:自制的電容去離子小試試驗(yàn)裝置有效電極板面積為160 mm×80 mm,設(shè)計(jì)有均勻配水裝置,可以進(jìn)行涂覆厚度和極板間距、涂覆材料的調(diào)整和優(yōu)化。(1)電容去離子裝置正交試驗(yàn)結(jié)果表明:電極涂覆厚度的影響明顯高于進(jìn)水流量和工作電壓,在本試驗(yàn)設(shè)計(jì)裝置中,電極涂覆厚度0.8 mm,進(jìn)水流量38 mL/min，工作電壓1.0 V條件下,一個(gè)吸附飽和周期內(nèi)總硬度和Cl-單位電極飽和吸附量分別能達(dá)到51.18 μmol和2.31 Jμmol。(2)在正交試驗(yàn)基礎(chǔ)上,對(duì)小試裝置基本參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究,在進(jìn)水流量38 mL/min,工作電壓1.0 V,電極涂覆厚度0.8 mm條件下,既能保證最佳的脫鹽效果,又能降低制作成本。且電容去離子裝置單位體積活性炭電極對(duì)各離子的吸附量大小為:Mg2+Ca2+Na+,說明電容去離子裝置對(duì)二價(jià)離子的去除效果優(yōu)于一價(jià)離子。(3)在最佳工況條件下,對(duì)深井水反滲透濃水連續(xù)運(yùn)行五個(gè)飽和工作周期,根據(jù)試驗(yàn)處理結(jié)果知:各離子單位電極飽和吸附量為1/2Ca2+:45.16μmol,1/2Mg2+:122.17 μmol,Na+:34.98 μmol,Cl-:41.86 μmol,且各工作周期對(duì)離子飽和吸附量基本不變,說明電容去離子裝置處理反滲透濃水具有運(yùn)行穩(wěn)定,電極再生效果好的優(yōu)點(diǎn)。(4)極板間距從1 mm增大到2 mm,單位體積的電極材料對(duì)鈉離子的吸附量從40.98μmol提高到44.99μmol,提高了 4.01μmol,對(duì)Ca2+和Mg2+的吸附量降低,說明在一定范圍內(nèi)增大極板間距能夠增大鈉離子的吸附量,提高電極對(duì)離子的吸附選擇性。(5)在最佳工況條件下,電容去離子裝置處理海水淡化反滲透濃水和稀釋后海水淡化反滲透濃水的單位體積電極總硬度飽和吸附量分別為98.28 μmol和71.87μmol,并且發(fā)現(xiàn),進(jìn)水含鹽量越高,對(duì)離子的去除效果更好。(6)再生效果研究中發(fā)現(xiàn):再生液含鹽量越低,進(jìn)行下一次吸附周期時(shí),單位體積電極材料對(duì)各離子的吸附量越高,能夠增強(qiáng)再生效果,但是在實(shí)際應(yīng)用中,不能達(dá)到反滲透濃水減量化的目的,不符合實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。酸性再生液能夠顯著地提高電極再生效果,從而提高電極的脫鹽效率。(7)對(duì)工業(yè)化裝置進(jìn)行初步設(shè)計(jì)研究,采用多個(gè)吸附模塊并聯(lián)的處理方式,每個(gè)吸附模塊采用高效功能材料作為電極,每組電極設(shè)計(jì)尺寸為500 mm×300 mm×2mm,吸附模塊設(shè)計(jì)尺寸為510mm×320mm×25mm,以適應(yīng)高水量、不同水質(zhì)反滲透濃水的處理。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

吸引到陽極，導(dǎo)致離子從鹽溶液中脫除，這種電極可以多對(duì)堆疊組裝。然后從流逡逑過兩個(gè)電極之間的“間隔通道”的處理水中吸附離子，并被固定在碳材料的孔中。逡逑該過程主要基于雙電層的形成。電容去離子技術(shù)脫鹽原理圖如圖１＿１所示ｍｉ。逡逑正電梭邋ｐ0ｓ＾ｖｅ邋０ｅｃｔｆ0ｃｊｅ逡逑直流電源以0邐Ｈ逡逑產(chǎn)水＿邐原水逡逑負(fù)電極邋Ｎｅｇａｔｉｖｅ邋Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ逡逑邐工作過程示意圖邐逡逑圖丨－１電容去離子技術(shù)脫鹽原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｏｆ邋ｃａｐａｃｉｔｏｒ邋ｄｅｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ邋ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ逡逑一段時(shí)間后，所有接近碳材料顆粒內(nèi)孔體積都被離子吸附飽和，并且達(dá)到了逡逑裝置的儲(chǔ)存容量。通過反接電源、斷開電源或者短接電極的方法，使離子從電極逡逑材料中釋放，同時(shí)碳電極也得到再生。通過這種方式，電極能夠恢復(fù)到初始離子逡逑吸附能力。理想情況下，如果不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，該過程是本質(zhì)上是純粹的物理過逡逑程，并且能使電容去離子裝置具有較長的使用壽命和較低的維護(hù)成本。電容去離逡逑子技術(shù)脫鹽再生過程示意圖如圖１－２所示Ｐ１。逡逑正電極逡逑0邋e(cuò)罰哄義顯咤翁媾ㄋ義細(xì)旱緙義顯偕淌疽饌煎義賢跡保駁縟萑ダ胱蛹際跬蜒臥偕淌疽饌煎義希疲椋紓澹保插澹裕瑁邋澹潁澹紓澹睿澹潁幔簦椋錚鑠澹錚駑澹悖幔穡幔悖椋簦錚蟈澹

本文編號(hào)：2727621