超重力强化臭氧高级氧化技术的研究进展

臭氧高级氧化技术因其绿色高效、适用性广、操作简便等优势，成为当前水处理领域前沿技术之一，但臭氧在传统反应器内普遍存在吸收效果差，臭氧利用率低等缺陷。旋转填料床（RPB）利用高速旋转的填料产生超重力场，将液体剪切破碎为细小的液膜、液丝或液滴，其较高的相界面积、不断更新的界面以及内部流体的强制湍动，加快了臭氧的传质与分解，该技术对于传质受限的臭氧高级氧化过程的强化有着突出的优势。本文简述了超重力强化臭氧氧化过程的原理，介绍了RPB与O₃、O₃/H₂O₂、O₃/Fenton、O₃/PS（过硫酸盐）、催化臭氧氧化等高级氧化法耦合应用处理有机废水的研究现状，并对超重力技术的优势及技术突破进行了述评，总结了超重力应用臭氧高级氧化技术的潜在经济效益和环境效益，提出功能化填料及大型RPB的开发需求，以期为超重力技术在废水处理领域的拓展应用提供理论基础和技术参考。     

超声波/超重力-臭氧法处理DNT废水的实验研究

常温下使用超声波/超重力-臭氧法对DNT废水进行处理,考察了超重力因子β、初始pH值、液气比(L/G)、臭氧浓度以及处理时间等因素对硝基化合物和COD去除率的影响。实验结果表明:该技术对DNT废水的处理效果较好,在最佳工艺条件β=130,pH=12,L/G=2,臭氧浓度为40mg/L时,处理5h后,硝基化合物和COD去除率分别达到94.28%、86.5%。     

碳纸负载铅电极的制备及其催化顺丁烯二酸电还原合成丁二酸

通过一步电沉积法制备CP@Pb电极,并将其用于催化顺丁烯二酸（C₄H₄O₄）电还原反应合成丁二酸（C₄H₆O₄）。利用SEM、TEM、XRD等手段对CP@Pb电极表面结构、物相组成等进行表征,通过CV及CP等方法研究CP@Pb电极在酸性环境中对C₄H₄O₄的电还原催化行为。结果表明,CP@Pb电极对C₄H₄O₄电还原具有良好的催化性能;反应温度为318.15 K时,在0.25 mol/L H₂SO₄+0.30 mol/L C₄H₄O₄中还原电流密度达到191.3 mA/cm²（-1 V）;当还原电流密度为120 mA/cm²时,合成丁二酸的纯度为96%。     

旋转填料床强化Fenton试剂处理DNT废水实验研究

采用旋转填料床强化Fenton试剂处理DNT废水,确定了最佳工艺条件:Fe2+投加量为0.07mol/L,H2O2的投加量为0.53mol/L,pH值为1,温度为40℃,反应时间为5h,旋转填料床转速为1 500r·min-1;该条件下处理DNT废水,COD去除率达到98.57％,硝基化合物去除率达到97.64％,BOD/COD为0.62,后续处理可采用一般生化法;并对该最佳工艺条件进行放大化研究,为该法的工业化应用奠定基础.     

甲醇柴油乳液稳定性研究

在20℃下,研究了复配乳化剂及助乳化剂的含量、HLB值、甲醇含量、乳化时间及转速等对甲醇柴油乳液稳定性的影响规律。研究结果表明,随着复配乳化剂及助乳化剂的含量、HLB值和转速的增大,乳液的稳定性呈现先升高后降低的趋势。随着乳化时间的延长,稳定性先升高后趋于基本稳定。随着甲醇含量的增大,乳液的稳定性逐渐降低。实验得到的适宜操作参数:乳化时间为2 min、转速为5×2 800 r·min-1、HLB值为4.5、乳化剂及助乳化剂质量分数均为3%、甲醇质量分数为15%。测得Sauter平均直径D=13μm。     

铁炭微电解法处理DNT生产废水

针对DNT生产废水毒性大和难生物降解的特点,采用铁炭微电解法对DNT生产废水进行处理。研究了初始pH值、铁和活性炭质量比、电解质浓度与反应时间对DNT生产废水中硝基化合物及COD去除率的影响。用扫描电镜研究了微电解实验前后铁炭表面的形貌变化。结果表明,在铸铁与活性炭组成的微电解体系中,pH值为1、铁与活性炭的质量比为1.5:1.0、电解质Na_2SO_4质量浓度为300mg/L、反应时间为90min的操作条件下,硝基化合物和COD去除率分别为82.16%和68.43%,BOD_5/CODc,由0.035提高到0.280。反应后的铁炭表面被絮状体及片状晶体覆盖,从而抑制了微电解反应的进行。     

不同填料错流旋转填料床气液传质特性研究

为了探索不同填料错流旋转填料床的传质性能,以Na2CO3水溶液吸收空气中硫化氢为实验体系,对装有不锈钢丝网、塑料波纹孔板和θ环填料的错流旋转填料床的气液传质性能进行研究。实验确定的适宜操作条件为:超重力因子7.8,气体流量2 m3/h,液气比20 L/m3,碳酸钠质量浓度12 g/L;在此条件下,3种填料的脱硫率均可达到90%以上。在相同操作条件下,不锈钢丝网填料的脱硫率及气相总体积传质系数大于塑料孔板填料大于θ环填料;错流旋转填料床中,规整填料的气液传质效果优于乱堆填料。文中的研究结果为错流旋转填料床填料的选取及在脱硫方面的应用提供了依据。     

旋转填料床用于气体除湿的研究

考虑到传统的冷却除湿法存在诸多不足,提出了采用旋转填料床对气体进行除湿的新方法并进行实验研究。以冷水为冷却介质对高温高湿气体进行除湿处理实验。实验结果表明,在超重力因子100,进气量12m3/h,气液体积比650,相对湿度100%的条件下,除湿效率达到56.7%以上,有明显的处理效果。该实验为旋转填料床除湿工业化的实现提供了基础理论与数据支持。     

超重力法脱除气体中硫化氢

采用超重力设备--旋转填料床替代传统湿法脱硫工艺中的脱硫塔,以PDS为脱硫催化剂,对工业过程中产生的含硫化氢气体进行了脱硫实验研究,考察了气液比、转速、碱废、温度、PDS含量等对脱硫率的影响规律.在适宜的条件下,获得了99.0%以上的脱硫率.与塔式脱硫技术相比,该技术具有脱硫效率高、液气比小、脱硫设备体积小等优点.     

塑料孔板旋转填料床吸收性能研究

目前旋转填料床已在天然气中选择性除硫和脱硫除尘等方面得到了较好的应用。塑料孔板填料与金属填料相比，具有气阻小、造价低、堆密度小和加工简便等优点。为此，以CO₂-NaOH为系统，研究了塑料孔板错流旋转填料床的吸收性能，重点考查了液量、超重力因子和气量等对流体力学和传质性能的影响。试验结果表明：塑料孔板错流旋转填料床的压降随气量和超重力因子的增加而增大，与液量几乎无关；传质性能随气量、液量和超重力因子的增加而增大，其综合传质性能比传统填料塔设备高1～2个数量级。应用MATLAB语言编制了应用程序，并通过对试验数据的回归分析得出了体积传质系数的关联式。