【摘要】：隨著水資源的日益缺乏.廢水回用成為迫切的需求,但廢水中的鹽類和低濃度難降解有機物的存在制約著其回用�，F(xiàn)階段對于脫鹽和去除難降解有機物均有不同的技術(shù),但是脫鹽的技術(shù)普遍不能降解有機物,而降解有機物的技術(shù)無法實現(xiàn)脫鹽。本文將有序介孔碳材料(OMC)分別用于電吸附除鹽(CDI)和非均相Fenton降解有機物,并且首次將CDI和電化學高級氧化技術(shù)耦合,發(fā)展了一種同步除鹽和礦化難降解有機物的新方法。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：(1)以三嵌段共聚物F127、resol型酚醛樹脂和正硅酸乙酯(TEOS)為原料,通過溶劑揮發(fā)誘導自組裝制備OMC,系統(tǒng)考察了三組分攪拌時間、鹽酸濃度、三組分比例、揮發(fā)乙醇溫度等因素對OMC的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響。結(jié)果表明鹽酸濃度是最重要的影響因素,優(yōu)化的條件為：攪拌時間不超過8 h,鹽酸濃度為0.2 mol/L,揮發(fā)乙醇溫度為60℃, TEOS/resol/F127的質(zhì)量比為2.08：0.5：1.0。(2)將OMC用于CDI實驗,對比研究了OMC、活性碳(AC)和中空活性碳纖維(ACHF)的電吸附行為,結(jié)果表明：OMC的電吸附等溫線符合Langmuir或者Freundlich方程,最大吸附量達10.1 mg/g；吸附過程用近似一級動力學方程擬合,速率常數(shù)可達0.085 min-1。相比AC和ACHF, OMC的優(yōu)勢主要在于電吸附速率和脫附速率更快。系統(tǒng)研究了除鹽工作條件和OMC材料性能對CDI的影響,其中電壓和流速過高或者過低都不利于除鹽,電極片厚度薄有利于除鹽。表面基團對初期電吸附除鹽影響較大,但對長期穩(wěn)定性影響不明顯。比表面積和孔徑影響除鹽長期穩(wěn)定性。(3)考察了膜-電吸附除鹽(MCDI)和非對稱CDI裝置的除鹽效果。結(jié)果表明：MCDI裝置的除鹽量可達25 mg/g,是CDI的2.5-3倍,電流效率甚至高于100%,循環(huán)50次除鹽量幾乎沒有衰減,而CDI循環(huán)50次除鹽量下降50%。另外,正極采用未改性的碳材料,負極采用氧化改性的碳材料構(gòu)成非對稱CDI可以提高除鹽效果。(4)考察了OMC和AC負載金屬催化劑用于非均相Fenton反應(yīng)降解對氯苯酚的效果。結(jié)果表明：介孔比微孔更有利于Fe氧化物的分散。在優(yōu)化的工作條件下(催化劑焙燒溫度300℃,反應(yīng)pH為3,H202為6.6 mmol/L,反應(yīng)溫度30℃),使用OMC負載Fe催化劑反應(yīng)270 min,對氯苯酚去除率可達96%,總有機碳(TOC)去除率47%,催化劑可重復利用。羥基自由基主要是通過固體催化劑溶解產(chǎn)生的鐵離子與H2O2反應(yīng)生成。另外,OMC負載Fe、Cu雙金屬催化劑的催化性能比Fe單金屬催化劑更好,但金屬離子溶出較多。(5)在以上研究基礎(chǔ)上研究了一種同步除鹽和礦化難降解有機物的電化學新方法,深入研究了鹽和苯酚的去除機理以及電極的重復利用性能。在合適的實驗條件下(NaCl濃度1000mg/L,苯酚濃度100mg/L,溫度40℃,外加電壓2.0V,通500 mL/minO2)反應(yīng)300min除鹽量達到40mg/g,苯酚去除率為91%,TOC去除率為65%。去除TOC和NaCl的能耗分別為89 kWh/(kg TOC)和4.2 kWh/(kg NaCl),即單位電耗能去除0.011 kg TOC和0.24 kg NaCl.苯酚的去除機理歸結(jié)為電極物理吸附、電化學直接氧化和間接氧化,而鹽的去除主要是電吸附作用。通過倒極的方式有利于電極重復利用。本文提出的同時脫鹽和礦化有機物的方法,對開發(fā)含鹽和有毒難降解有機物廢水的低成本回用技術(shù)具有理論指導意義。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(過程工程研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X703.1

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 本刊編輯部;;《水的除鹽方法與工程應(yīng)用》出版[J];工業(yè)用水與廢水;2008年06期

2 ;《水的除鹽方法與工程應(yīng)用》出版[J];工業(yè)水處理;2008年12期

3 趙雪娜;倪文;陳兆林;;結(jié)垢對電吸附除鹽的影響及其控制[J];過程工程學報;2008年05期

4 徐宗];;732、717混合樹脂除鹽在細胞色素C生產(chǎn)中的應(yīng)用[J];臟器生化制藥;1982年01期

5 段玲玲;潘咸峰;黃斌;梁明;;化工污水適度除鹽技術(shù)研究[J];齊魯石油化工;2013年02期

6 陳兆林;宋存義;孫曉慰;郭洪飛;;電吸附除鹽技術(shù)的研究與應(yīng)用進展[J];工業(yè)水處理;2011年04期

7 朱興寶;除鹽水的予處理與除鹽調(diào)試技術(shù)(二)[J];凈水技術(shù);1998年03期

8 李定龍;申晶晶;姜晟;孫曉慰;;電吸附除鹽技術(shù)進展及其應(yīng)用[J];水資源保護;2008年04期

9 ;反滲透除鹽的原理[J];工業(yè)水處理;2011年09期

10 李志勛,耿愛平;除鹽工藝存在問題及改造[J];河南化工;2003年05期

相關(guān)會議論文 前8條

1 付靈剛;呂忠軍;;反滲透除鹽工藝的應(yīng)用及控制[A];第三屆全國冶金節(jié)水、污水處理技術(shù)研討會暨萊鋼現(xiàn)場節(jié)水經(jīng)驗交流會文集[C];2007年

2 冷廷雙;范麗娜;劉旭明;;一種新型除鹽技術(shù)在首鋼的試驗研究[A];第四屆中國金屬學會青年學術(shù)年會論文集[C];2008年

3 劉紅維;;反滲透在除鹽預處理技術(shù)改造中的應(yīng)用[A];全國火電大機組（300MW級）競賽第38屆年會論文集[C];2009年

4 張建紅;吳禮云;劉正發(fā);王元葵;林小利;李蔚然;吳立婷;;鋼鐵企業(yè)污水除鹽站運行標準的制定[A];第三屆膜分離技術(shù)在冶金工業(yè)中應(yīng)用研討會論文集[C];2009年

5 王春芹;李文濤;劉訓峰;梁振國;范紀濤;;膜法除鹽技術(shù)的分析與改進[A];2014年十一�。ㄊ校┙饘伲ㄒ苯穑⿲W會冶金安全環(huán)保學術(shù)交流會論文集[C];2014年

6 宋恩民;王峰;李鳳山;武愛國;;電吸附除鹽技術(shù)在礦井水深度處理工程中的應(yīng)用[A];2010中國環(huán)境科學學會學術(shù)年會論文集(第三卷)[C];2010年

7 朱廣東;郭洪飛;孫曉慰;;電吸附除鹽技術(shù)在中水回用中的應(yīng)用研究[A];2012(第六屆)水業(yè)高級技術(shù)論壇論文集[C];2012年

8 孫旭偉;;淺析首秦公司水處理工藝[A];冶金循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展論壇論文集[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前7條

1 華凌;新型便攜凈水裝置可同步除鹽[N];科技日報;2013年

2 吳俠;淺除鹽工藝處理循環(huán)水治污增效[N];中國化工報;2011年

3 郝玉娟;干熄焦鍋爐水處理工藝如何選擇[N];中國冶金報;2011年

4 王艷明;河西走廊“地下畫廊”保護有新法[N];中國旅游報;2004年

5 王艷明;魏晉墓磚畫病害有了“醫(yī)治良方”[N];甘肅日報;2004年

6 賀慧宇;我國電吸附水凈化技術(shù)引領(lǐng)國際水處理技術(shù)新潮流[N];中國建設(shè)報;2008年

7 記者 錢鐘武　方盈;首套濃水回用裝置在濟南煉化建成投用[N];中國石化報;2009年

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 段鋒;有序介孔碳電化學同步除鹽和礦化難降解有機物[D];中國科學院研究生院(過程工程研究所);2015年

相關(guān)碩士學位論文 前6條

1 甄樹瑜;基于極端頂點法碳電極組分優(yōu)化及電吸附除鹽性能研究[D];北京理工大學;2015年

2 陸國乾;碳電極制備工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計及其電吸附除鹽性能研究[D];北京理工大學;2015年

3 王霄;電廠給水處理中不同除鹽工藝研究、經(jīng)濟性比較與針對不同水質(zhì)的方案設(shè)計[D];青島科技大學;2015年

4 李娜;電吸附除鹽技術(shù)及其在煉化企業(yè)二級出水深度處理中的應(yīng)用研究[D];蘭州交通大學;2014年

5 胡冰君;活性炭纖維電極電吸附除鹽的研究[D];西安建筑科技大學;2013年

6 王先鋒;高濃度酸性染料廢水除鹽工藝可行性研究[D];陜西科技大學;2012年

，

本文編號：2695597