滲透蒸發(fā)處理煤氣化含酚廢水

【摘要】： 滲透蒸發(fā)是一種新型的膜分離技術(shù),是近年來最活躍的研究領域之一。滲透蒸發(fā)主要用于液體混合物的分離,適用于從有機溶劑中脫除少量水或從水溶液中脫除揮發(fā)性有機物。與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比,滲透蒸發(fā)在廢水中有機物污染物脫除方面具有節(jié)能、常壓操作等突出的技術(shù)優(yōu)勢和良好的應用前景。 在課題工作中,將PDMS復合膜應用于滲透蒸發(fā)處理煤氣化含酚廢水,研究了廢水循環(huán)過程中,各種操作條件對滲透蒸發(fā)性能的影響。主要考察了預處理前后的煤氣化廢水初始濃度、系統(tǒng)運行溫度、廢水進液流量及膜反應池下腔壓力等操作條件對膜的分離性能的影響,得出最佳運行條件。 研究表明,隨著廢水初始濃度的增加,廢水中酚的滲透通量逐漸增大,且在低濃度下呈線性關系。在預處理前廢水濃度小于2500mg/L,預處理后廢水濃度小于3000mg/L條件下,滲透通量隨初始濃度呈線性增加;廢水中酚的滲透通量與溫度的關系符合Arrhenius方程,滲透通量隨溫度的增加而單調(diào)增加;增大廢水進液流量,廢水在膜面上的流動程度加劇,從而使?jié)B透通量增大;減小膜反應池下腔壓力,廢水中滲透過膜的酚在膜下側(cè)的平衡濃度降低,膜兩側(cè)的酚濃度差增大,傳質(zhì)推動力增大,滲透通量增大。 通過實驗過程得出廢水預處理前后的最佳運行條件,預處理前的廢水在初始濃度為2500mg/L、系統(tǒng)運行溫度為50℃、進液流量為3.75L/h、反應池下腔壓力為800 Pa時,滲透蒸發(fā)性能達到最優(yōu),廢水中酚類物質(zhì)滲透通量可達20275mg/h·m2;預處理后的廢水中懸浮物(SS)明顯降低,由350mg/L下降到114mg/L。在廢水初始濃度為3000 mg/L、系統(tǒng)運行溫度為50℃、進液流量為4.50L/h、反應池下腔壓力為800 Pa時,滲透蒸發(fā)性能達到最優(yōu),廢水中酚類物質(zhì)滲透通量可達22700mg/h·m2。 對構(gòu)造的PDMS平板復合膜滲透蒸發(fā)裝置對預處理后的煤氣化廢水進行處理,研究了廢水循環(huán)過程中的傳質(zhì)問題。分析了不同流動狀態(tài)對滲透蒸發(fā)過程的傳質(zhì)影響。使用Sherwood公式對滲透蒸發(fā)過程中的液相傳質(zhì)過程進行分析,得出液相傳質(zhì)系數(shù),應用串聯(lián)阻力模型和實驗數(shù)據(jù)相結(jié)合得出膜內(nèi)傳質(zhì)系數(shù)。通過實驗從膜表面液相傳質(zhì)阻力和膜內(nèi)擴散傳質(zhì)阻力中找出了對滲透蒸發(fā)系統(tǒng)起控制性作用的傳質(zhì)阻力。 【關鍵詞】：滲透蒸發(fā) 含酚廢水 PDMS復合膜 膜傳質(zhì)系數(shù) 邊界層傳質(zhì)系數(shù)
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：X703.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-22
• 1.1 煤氣化含酚廢水8-9
• 1.1.1 煤氣化廢水的來源8
• 1.1.2 煤氣化含酚廢水特點8-9
• 1.1.3 煤氣化含酚廢水的危害9
• 1.2 煤氣化含酚廢水處理工藝介紹9-15
• 1.2.1 生化法10
• 1.2.2 化學法10-12
• 1.2.3 物理法12-15
• 1.3 滲透蒸發(fā)工藝概述15-20
• 1.3.1 滲透蒸發(fā)工藝發(fā)展過程15-16
• 1.3.2 滲透蒸發(fā)工藝原理16-17
• 1.3.3 滲透蒸發(fā)工藝特點17-18
• 1.3.4 滲透蒸發(fā)性能參數(shù)18
• 1.3.5 影響滲透蒸發(fā)分離性能的因素18-20
• 1.4 本課題研究的目的及意義20
• 1.4.1 本課題研究的目的20
• 1.4.2 本課題研究的意義20
• 1.5 本論文主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 實驗材料與方法22-29
• 2.1 實驗試劑及儀器22-23
• 2.2 實驗用膜材料及膜組件23-25
• 2.2.1 膜材料23-24
• 2.2.2 膜反應池24-25
• 2.3 實驗用水25-27
• 2.4 實驗裝置及分析方法27-29
• 2.4.1 實驗裝置27
• 2.4.2 分析方法27-29
• 第3章 PDMS膜滲透蒸發(fā)處理含酚廢水性能研究29-49
• 3.1 預處理前煤氣化廢水滲透蒸發(fā)性能研究29-40
• 3.1.1 廢水初始濃度對PDMS復合膜滲透蒸發(fā)性能的影響29-33
• 3.1.2 系統(tǒng)運行溫度對PDMS復合膜滲透蒸發(fā)性能的影響33-37
• 3.1.3 進液流量對PDMS復合膜滲透蒸發(fā)性能的影響37-38
• 3.1.4 反應池下腔壓力對PDMS復合膜滲透蒸發(fā)性能的影響38-40
• 3.1.5 不同PDMS有效層厚度復合膜滲透蒸發(fā)性能40
• 3.2 預處理后煤氣化廢水滲透蒸發(fā)性能研究40-47
• 3.2.1 廢水預處理40-43
• 3.2.2 初始濃度對PDMS復合膜滲透蒸發(fā)性能的影響43-44
• 3.2.3 運行溫度對PDMS復合膜滲透蒸發(fā)性能的影響44-45
• 3.2.4 進液流量對PDMS復合膜滲透蒸發(fā)性能的影響45-46
• 3.2.5 反應池下腔壓力對PDMS復合膜滲透蒸發(fā)性能的影響46-47
• 3.3 本章小結(jié)47-49
• 第4章 PDMS膜滲透蒸發(fā)處理含酚廢水傳質(zhì)研究49-62
• 4.1 引言49
• 4.2 滲透蒸發(fā)傳質(zhì)模型49-51
• 4.2.1 經(jīng)驗模型49
• 4.2.2 半經(jīng)驗模型49-51
• 4.2.3 理論模型51
• 4.3 溶解擴散傳質(zhì)51-56
• 4.3.1 總傳質(zhì)方程及總傳質(zhì)系數(shù)51-53
• 4.3.2 液相傳質(zhì)系數(shù)的確定53-54
• 4.3.3 膜內(nèi)傳質(zhì)系數(shù)的確定54-56
• 4.4 傳質(zhì)系數(shù)計算56-61
• 4.4.1 總傳質(zhì)系數(shù)及液相傳質(zhì)系數(shù)計算56-60
• 4.4.2 膜內(nèi)傳質(zhì)系數(shù)計算60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-64
• 參考文獻64-69
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及其他成果69-71
• 致謝71

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