太陽能電池驅(qū)動的電化學(xué)水處理技術(shù)與設(shè)備研究

【摘要】： 隨著工業(yè)與人口的快速發(fā)展,大量含有難降解有機污染物的工業(yè)廢水、醫(yī)藥廢水與農(nóng)用化學(xué)品被排入到自然水體中,給水體造成了嚴(yán)重的污染。這些污染物,特別是藥品和個人護理用品(PPCPs),雖然在環(huán)境水體中的濃度較低,但可通過一系列的遷移與轉(zhuǎn)化作用富集在水產(chǎn)品中,人類通過食用這些水產(chǎn)品從而對健康造成不利的影響,因此亟需尋找處理此類污染物的有效可行的方法。本文嘗試用電化學(xué)技術(shù)對含氯霉素廢水進(jìn)行降解,并把太陽能光伏電池引入到水處理領(lǐng)域中,用太陽能光伏電池驅(qū)動電化學(xué)水處理設(shè)備,從而實現(xiàn)治理污染、節(jié)約能源的目標(biāo)。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下: (1)首先對電化學(xué)技術(shù)處理模擬氯霉素廢水的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果是:處理時間180min、溶液的pH=8.0(用緩沖溶液配制)、電解質(zhì)濃度為0.05 mol/L、電流密度為1mA/cm2。在此條件下,電化學(xué)技術(shù)對初始濃度為10mg/L的氯霉素模擬廢水的去除率達(dá)95%左右。在其處理能力之內(nèi),氯霉素的去除率與初始濃度無關(guān)。電化學(xué)技術(shù)降解氯霉素的過程符合一級反應(yīng)動力學(xué)。 (2)在最優(yōu)條件下,用陰陽極同槽式反應(yīng)器處理初始濃度為10m/L的實際氯霉素廢水,去除率達(dá)80%。用陰陽極隔離式反應(yīng)器處理氯霉素廢水發(fā)現(xiàn),陰極還原作用比陽極氧化作用對降解氯霉素的效果要好,陰極室氯霉素的去除率為60%,陽極室只有20%。 (3)根據(jù)實驗需要,選定了一款輸出性能合適的太陽能電池板,并對其輸出電壓、輸出電流以及輸出功率進(jìn)行了測試。光照正常時其輸出電壓范圍為16.9V至18.0V,電流范圍為0.074A至0.08A,功率范圍為1.25W至1.44W,輸出性能的穩(wěn)定性較好。再用此太陽能電池為電化學(xué)反應(yīng)器供電,考察其對氯霉素廢水的降解效果。用陰陽極同槽式反應(yīng)器處理180min后可降解掉95%的初始濃度為10 mg/L的氯霉素廢水。對于條件相同的陰陽極室來說,處理180min后陰極對氯霉素的降解率達(dá)到87%,比陽極室氯霉素的去除率提高了60%左右。 (4)根據(jù)實驗需要以及和太陽能電池相匹配,選定了以規(guī)格為12V12AH的蓄電池,并對其充放電性能進(jìn)行了測試。其最高輸出電壓為13.4V,輸出電流為5A時可放電152min,此時電壓為10.5V。在實驗用電流最大不超過0.3A,此時可放電40個小時。在正常光照條件,用太陽能電池給此蓄電池充電5小時,其電壓由10.5V升至12.7V。 (5)根據(jù)以上研究內(nèi)容,進(jìn)行了電化學(xué)反應(yīng)器的初步設(shè)計以及一體化設(shè)備的初步研究。 【關(guān)鍵詞】：水處理 藥品與個人護理用品(PPCPs) 氯霉素 電化學(xué) 太陽能電池
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1. 緒論10-23
• 1.1 引言10
• 1.2 抗生素廢水污染研究進(jìn)展10-13
• 1.3 抗生素污染治理技術(shù)13-14
• 1.4 電氧化還原技術(shù)14-19
• 1.5 太陽能光伏電池19-21
• 1.6 研究目的、意義、內(nèi)容及課題來源21-23
• 2. 電化學(xué)處理模擬氯霉素廢水的工藝條件優(yōu)化23-35
• 2.1 引言23-24
• 2.2 實驗部分24-33
• 2.3 本章小結(jié)33-35
• 3. 太陽能電池驅(qū)動的電化學(xué)反應(yīng)器模型35-42
• 3.1 引言35
• 3.2 太陽能電池供電系統(tǒng)的組成與性能35-39
• 3.3 太陽能電池驅(qū)動的電化學(xué)反應(yīng)器模型降解實際氯霉素廢水39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 4. 一體化的太陽能電池驅(qū)動的電化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計42-51
• 4.1 引言42
• 4.2 太陽能電池相關(guān)的儲能與控制元件42-46
• 4.3 電化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計46-48
• 4.4 一體化設(shè)備與性能指標(biāo)48-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 5. 全文總結(jié)與展望51-53
• 5.1 全文總結(jié)51-52
• 5.2 本文創(chuàng)新點52
• 5.3 全文展望52-53
• 致謝53-54
• 參考文獻(xiàn)54-58

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