聯(lián)合電解催化交換分離（CECE）作為一種復(fù)合式工藝,將氫-水同位素化學(xué)催化交換與電解技術(shù)結(jié)合為一體,可用于含氚廢水的氫同位素分離。采取數(shù)學(xué)方法對(duì)穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算研究極為重要,液相催化交換柱的水力學(xué)性能對(duì)整體傳質(zhì)效果意義重大。建立了穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)傳質(zhì)模型,該模型能夠分別對(duì)CECE系統(tǒng)動(dòng)態(tài)傳質(zhì)過(guò)程以及液相催化交換（LPCE）柱穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)過(guò)程完成有關(guān)模擬計(jì)算研究�？疾炝搜b填方式、催化劑性能、氣液兩相流量與溫度等因素對(duì)穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)傳質(zhì)效果的影響。另一方面,設(shè)計(jì)、搭建液相催化交換柱水力學(xué)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)架,考察了溫度、氣液相流量對(duì)LPCE柱持液量、壓力降等的影響。模擬計(jì)算研究結(jié)果表明,氣-汽-液三相傳質(zhì)模型能反映液相催化交換柱內(nèi)氫同位素穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)過(guò)程的空間分布情況;確定影響液相催化交換反應(yīng)的主要因素,包括溫度、壓力、傳質(zhì)系數(shù)等。降低電解池持液量能提高系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的速度;提高LPCE柱的分離性能及電解分離系數(shù)能夠有效增加CECE系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)。水力學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果表明,在混合裝填和分層裝填的條件下,氣相流速對(duì)壓力降的影響較液相流速效果顯著;同時(shí),隨著溫度的升高床層壓力降增大。在分層裝填方... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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壓水堆核電站液態(tài)氚釋放途徑

然水）7.儲(chǔ)罐（回流液）8.儲(chǔ)罐（原料液） 9.液相催化交換柱圖 2.1 CECE 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖圖 2.1 為 CECE 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖。CECE 系統(tǒng)由液相催化交換（LPCE）柱、電解池、增濕加熱器、貯液池、氫氧燃燒器、儲(chǔ)氣池、干燥器等主要部分組成[9]，最重要的設(shè)備為液相催化交換（LPCE）柱與電解池。LPCE 柱裝填有載帶鉑的疏水球形固體高效催化劑與高比表面積親水填料，柱內(nèi)采用氣液兩相逆流操作；電解池現(xiàn)多采用固體高分子膜（SPE）或質(zhì)子交換膜（PEM）。試驗(yàn)料液（氚化水）由 LPCE 柱中間適當(dāng)?shù)倪M(jìn)料點(diǎn)加入，在液態(tài)水沿交換柱向下均勻流動(dòng)過(guò)程中，上升氫氣與液流發(fā)生逆流交換，氚同位素由氣相轉(zhuǎn)移至液相。當(dāng)氫氣流經(jīng)濃縮段（即柱的下半段）時(shí)，會(huì)實(shí)

圖 2.2 催化劑顆粒傳質(zhì)機(jī)理圖 圖 2.3 相交換傳質(zhì)機(jī)理圖綜上所述，氫同位素交換反應(yīng)可由兩步基元反應(yīng)構(gòu)成：反應(yīng) 1 發(fā)生在疏水催化劑所有活性位點(diǎn)上，為氣相與蒸汽相的催化交換反應(yīng)（2-1），為并流過(guò)程。反應(yīng) 2 發(fā)生在所有親水填料氣液接觸面上，為蒸汽相和液相的相交換傳質(zhì)反應(yīng)（2-2），為逆流過(guò)程[9; 52]：HT(g)+H2O(v)→HTO(v)+H2(g)（2-1）HTO(v)+H2O(l)→HTO(l)+H2O(v)（2-2）將上述兩反應(yīng)合并，即為氣-液相間氫同位素交換的總反應(yīng)式（2-3）：HT(g)+H2O(l)→HTO(l)+H2(g)（2-3）其中，催化交換反應(yīng)是弱放熱反應(yīng)（△H=-15.9 J/mol），在中等溫度條件下反應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行，同時(shí)疏水性催化劑能加速反應(yīng)進(jìn)行。為了完整描述上述催化交換過(guò)程，需采用氣-汽-液三相傳質(zhì)模型。2.1.3 電解濃集理論基礎(chǔ)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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