氣流床煤氣化水系統(tǒng)中絮凝物的絮凝過程及分形特性研究

【摘要】：本文利用高嶺土懸浮液和煤細(xì)渣水樣模擬煤氣化過程中的黑水,以聚丙烯酰胺(CPAM)為絮凝劑,探究影響其絮凝效果的外界因素,通過不同外界條件下的絮凝實(shí)驗(yàn),確定CPAM的最佳投加量、投放溫度以及水體pH值,引入分形理論對(duì)絮凝過程圖像進(jìn)行分析,揭示分形維數(shù)變化所表征的絮凝效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在CPAM添加量為6 ppm,水溫為60℃時(shí),高嶺土懸浮液中絮體的平均粒徑最大,此時(shí)有較好的絮凝效果。在CPAM添加量為6 ppm,水溫為50℃,水體pH值為5時(shí),煤氣化細(xì)渣黑水模擬樣樣中的絮體有著較大的平均粒徑,相對(duì)應(yīng)有著較好的絮凝效果。酸性環(huán)境比較有利于CPAM發(fā)揮它的絮凝作用。不論是高嶺土懸浮液還是煤細(xì)渣黑水模擬樣樣,改變CPAM的添加量、水溫和水體pH值后,沉淀后上層清液濁度和下層沉淀絮凝體的分形維數(shù)呈現(xiàn)出良好的相關(guān)性,在CPAM添加量較低時(shí),隨著CPAM添加量的增加、水溫的升高和pH值的下降,絮體的分形維數(shù)增大,結(jié)構(gòu)趨向密實(shí),沉降后的上層清液濁度降低。但達(dá)到一個(gè)峰值后隨著CPAM投加量繼續(xù)增加、水溫的持續(xù)升高和水體pH值的增大,絮體的分形維數(shù)減小,.結(jié)構(gòu)趨向松散,沉降后的水濁度變大。因此絮凝體的分形維數(shù)在反映絮凝效果方面具有較好的代表性。通過實(shí)驗(yàn)與推導(dǎo),本文建立了絮體沉降速度和絮體結(jié)構(gòu)與分形維數(shù)之間的關(guān)系,可以比較直觀的通過絮體的分形維數(shù)來判斷其沉降性能的好壞。 【關(guān)鍵詞】：絮凝過程 絮凝體 分形維數(shù) 濁度
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X784
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-13
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 研究目的及意義12
• 1.3 研究?jī)?nèi)容12-13
• 第2章 文獻(xiàn)綜述13-28
• 2.1 煤氣化灰水的概述13-15
• 2.2 絮凝劑15-17
• 2.2.1 無機(jī)絮凝劑15-16
• 2.2.2 無機(jī)高分子絮凝劑16-17
• 2.2.3 有機(jī)高分子絮凝劑17
• 2.3 絮凝動(dòng)力學(xué)17-18
• 2.4 絮凝原理18-21
• 2.4.1 電荷中和19-20
• 2.4.2 聚合物橋接20
• 2.4.3 靜電簇20-21
• 2.5 幾種絮凝模型21-23
• 2.5.1 傳統(tǒng)絮凝模型21
• 2.5.2 層流模型21
• 2.5.3 湍流模型21-22
• 2.5.4 直線和曲線模型22-23
• 2.5.5 絮凝體破碎模型23
• 2.6 分形理論23-25
• 2.6.1 分形幾何學(xué)23-24
• 2.6.2 分形維數(shù)24-25
• 2.6.3 分形維數(shù)的計(jì)算方法25
• 2.7 影響絮凝效果的若干因素25-26
• 2.7.1 水體溫度的影響25
• 2.7.2 絮凝劑的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)影響25
• 2.7.3 原水pH值的影響25-26
• 2.7.4 絮凝劑投加量的影響26
• 2.7.5 水力條件的影響26
• 2.8 絮凝劑的發(fā)展展望26-28
• 第3章 氣流床煤氣化細(xì)渣黑水模擬樣的絮凝過程影響因素實(shí)驗(yàn)研究28-34
• 3.1 引言28
• 3.2 實(shí)驗(yàn)試劑和裝置28-29
• 3.3. 實(shí)驗(yàn)過程29
• 3.4 結(jié)果與討論29-33
• 3.4.1 絮凝劑添加量對(duì)固體懸浮物含量的影響29-31
• 3.4.2 水溫下對(duì)固體懸浮物濃度的影響31-32
• 3.4.3 水體pH值對(duì)固體懸浮物濃度的影響32
• 3.4.4 攪拌速度和攪拌時(shí)間對(duì)固體懸浮物濃度的影響32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第4章 高嶺土黑水模擬樣中CPAM動(dòng)態(tài)絮凝過程及絮體分形特性研究34-45
• 4.1 引言34
• 4.2 實(shí)驗(yàn)試劑和裝置34-36
• 4.3 實(shí)驗(yàn)過程36-37
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論37-43
• 4.4.1 絮體平均粒徑的變化37-39
• 4.4.2 絮體形貌及分形維數(shù)39-41
• 4.4.3 CPAM添加量對(duì)絮凝體系殘余濁度的影響41-42
• 4.4.4 濁度與分形維數(shù)的關(guān)系42-43
• 4.5 本章小結(jié)43-45
• 第5章 煤氣化細(xì)渣黑水模擬樣中CPAM絮凝過程及絮體分形特性研究45-56
• 5.1 引言45
• 5.2 實(shí)驗(yàn)試劑和裝置45-47
• 5.3 實(shí)驗(yàn)過程47-48
• 5.4 結(jié)果與討論48-55
• 5.4.1 FBRM和PVM的測(cè)試結(jié)果48-50
• 5.4.2 絮凝體的分形維數(shù)50-51
• 5.4.3 濁度的測(cè)定51-53
• 5.4.4 濁度和分形維數(shù)的關(guān)系53
• 5.4.5 分形維數(shù)與絮體形狀特性系數(shù)的關(guān)系53-55
• 5.5 本章小結(jié)55-56
• 第6章 氣化黑水模擬樣中絮體的結(jié)構(gòu)與沉降性能56-63
• 6.1 引言56
• 6.2 絮體的質(zhì)量56
• 6.3 絮體的體積56-57
• 6.4 絮體的密度57
• 6.5 絮體的空隙率57-58
• 6.6 絮體的粒徑分布58
• 6.7 絮體的沉降速率58-59
• 6.8 實(shí)驗(yàn)結(jié)果59-61
• 6.9 本章小結(jié)61-63
• 第7章 結(jié)論與展望63-65
• 7.1 結(jié)論63
• 7.2 展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 致謝70

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