發(fā)布時間：2017-08-12 00:20

  本文關鍵詞：多級旋轉電極電化學反應器流動特性及應用研究

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【摘要】：電化學氧化技術由于其操作簡單,處理效率高等特點常用于處理難降解有毒有機廢水,近年來引起了人們的重視,并對電極材料性能開展了較系統(tǒng)的研究,但關于電化學氧化反應器的開發(fā)及優(yōu)化研究較少。管式電化學反應器(又稱柱塞流電化學反應器,PFER)因其具有轉化率高、極水比大而廣泛應用于有機廢水的處理過程。本文所設計的多級旋轉電極電化學反應器(MRE-PFER)是一種多個網狀陽極旋轉的柱塞流電化學反應器(PFER),通過陽極旋轉使得電極表面湍動增加,強化電化學氧化降解有機物的傳質過程,加快電極表面更新,避免了電化學氧化過程析氣副反應產生的氣體附著在電極表面而使電極有效面積減少的缺陷,從而提高電化學氧化降解有機物的速率。主要研究結果如下：(1)首先在間歇電解槽中,以電化學氧化降解苯酚為實驗體系,以苯酚去除率為對比指標,對電極材料及電極間距等進行了預選。結果表明,網狀結構的陽極較板狀結構的陽極性能好；較高析氧電位的Ti/PbO2陽極去除苯酚的能力比析氧電位低的Ti/RuO2-IrO2和Ti/IrO2-Ta2O5陽極高；電極間距越小,其所需的槽電壓越低,從電極的安裝運行操作等方面考慮,選擇20 mm為較適宜的間距�；谝陨涎芯拷Y果,設計制造了新型多級旋轉電極電化學反應器(MRE-PFER)。(2)通過測定MRE-PFER的停留時間分布(RTD),研究了反應器內部的流動特性�？疾炝瞬僮鲄�(shù)等對RTD的影響,結果表明,立式安裝時的返混稍小于臥式,切向進料時的返混小于徑向進料；隨著進料量的增加,反應器返混減��；電極轉速對低流量時的流動狀況有較大的影響,在轉速小于100 rpm時,隨著轉速增加,反應器返混程度減小,此后增加轉速,返混較100 rpm時變大,說明較高的轉速阻擋了液體的軸向流動,從而使其返混比低轉速時大；在實驗所考察的范圍內,轉速為100 rpm時,流動狀況最接近于平推流。(3)以降解模擬苯酚廢水為工作體系,采用MRE-PFER為電化學氧化降解苯酚的反應裝置,考察了工藝參數(shù)及操作參數(shù)對苯酚去除率的影響。結果表明,在實驗研究范圍內,最優(yōu)工藝參數(shù)條件為初始pH小于9.0,電解質Na2SO4濃度為10g·L~(-1),電流密度為15 mA·cm-2;最優(yōu)操作參數(shù)為電極轉速為100 rpm,廢水循環(huán)量為60 L·h~(-1)。同時在最優(yōu)參數(shù)條件下考察了初始濃度為50 mg-L~(-1)的模擬苯酚廢水降解前后的可生化性(B/C),結果表明,降解120 min后,其生化性得到大幅度提高。(4)分析了沿MRE-PFER由向的苯酚濃度,并通過擬合實驗數(shù)據得到廢水中苯酚濃度隨時間的變化關系,獲知該反應器苯酚的電化學氧化降解過程為速率常數(shù)等于0.01303 min~(-1)的一級反應。比較了靜止電極和旋轉電極電化學反應器的傳質系數(shù),電極轉速為100 rpm時,其傳質系數(shù)約為1.611×1 0-5m·s~(-1),是電極靜止時的1.42倍,說明旋轉電極電化學反應器的傳質性能明顯高于傳統(tǒng)靜止電極反應器。
【關鍵詞】：電化學反應器 旋轉電極 流動特性 苯酚廢水降解 傳質性能
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X703;TQ150.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 符號說明17-19
• 第一章 文獻綜述19-31
• 1.1 有機廢水及其處理技術19-20
• 1.1.1 有機廢水來源及危害19
• 1.1.2 有機廢水處理技術19-20
• 1.2 電化學氧化法處理有機廢水20-23
• 1.2.1 電化學氧化法處理有機廢水的作用機理20-22
• 1.2.2 電化學氧化法處理有機廢水的應用22-23
• 1.3 電化學氧化反應器處理有機廢水的應用研究及發(fā)展趨勢23-26
• 1.3.1 電化學氧化反應器組成及分類23-24
• 1.3.2 管式電化學氧化反應器及其在有機廢水處理中的應用24-25
• 1.3.3 管式電化學反應器的發(fā)展趨勢25-26
• 1.4 電化學氧化法處理有機廢水過程存在的問題26
• 1.5 電化學氧化過程的傳質問題研究26-27
• 1.6 本文研究內容27-31
• 1.6.1 多級旋轉電極管式電化學反應器的提出27-28
• 1.6.2 多級旋轉電極管式電化學反應器結構及特點28-29
• 1.6.3 研究內容29
• 1.6.4 課題的創(chuàng)新性29-31
• 第二章 MRE-PFER電極材料及參數(shù)預選31-41
• 2.1 實驗體系及實驗裝置31-32
• 2.1.1 實驗試劑及材料31
• 2.1.2 實驗體系的選擇及模擬含酚廢水的配制31-32
• 2.1.3 實驗裝置32
• 2.2 儀器及分析方法32-34
• 2.2.1 實驗儀器32-33
• 2.2.2 分析方法33-34
• 2.3 電極幾何結構及材料優(yōu)選34-37
• 2.3.1 平板狀和網狀電極的優(yōu)選34
• 2.3.2 電極表面涂層材料的選擇34-36
• 2.3.3 陰極材料的選擇36
• 2.3.4 電極間距的確定36-37
• 2.4 攪拌轉速對苯酚去除率的影響37-38
• 2.5 本章小結38-41
• 第三章 MRE-PFER的設計制造及停留時間分布測定41-61
• 3.1 MRE-PFER的設計制造41
• 3.2 停留時間分布的描述及模型參數(shù)41-45
• 3.2.1 定量描述42-43
• 3.2.2 反應器的流動模型43-45
• 3.3 停留時間分布的測定及實驗流程45-49
• 3.3.1 測定方法及原理45-47
• 3.3.2 實驗裝置及實驗流程47-49
• 3.4 不同參數(shù)下的停留時間分布49-60
• 3.4.1 反應器安裝方式對停留時間分布的影響49-51
• 3.4.2 進料方式對停留時間分布的影響51-53
• 3.4.3 進料量對停留時間分布的影響53-56
• 3.4.4 電極轉速對停留時間分布的影響56-60
• 3.5 本章小結60-61
• 第四章 MRE-PFER降解模擬苯酚廢水的應用研究61-77
• 4.1 實驗體系及分析方法61-63
• 4.1.1 實驗體系61
• 4.1.2 分析方法61-63
• 4.2 實驗裝置63
• 4.3 工藝參數(shù)對苯酚去除率的影響63-69
• 4.3.1 初始pH值64-65
• 4.3.2 Na_2SO_4的質量濃度65-66
• 4.3.3 電流密度66-67
• 4.3.4 苯酚初始質量濃度67-69
• 4.4 操作參數(shù)對苯酚去除率的影響69-73
• 4.4.1 安裝方式69-70
• 4.4.2 進料方式70
• 4.4.3 循環(huán)量對苯酚去除率的影響70-71
• 4.4.4 電極轉速對苯酚去除率的影響71-73
• 4.5 模擬苯酚廢水降解前后可生化性評價73-74
• 4.6 苯酚軸向濃度分布74-75
• 4.7 MRE-PFER傳質性能研究75-76
• 4.8 本章小結76-77
• 第五章 結論與建議77-79
• 5.1 結論77
• 5.2 建議77-79
• 參考文獻79-85
• 致謝85-87
• 研究成果及發(fā)表的學術論文87-89
• 作者和導師簡介89-91
• 北京化工大學專業(yè)學位碩士研究生學位論文答辯委員會決議書91-92

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

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本文編號：658909