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。     

超重力强化处理硝基苯类废水的研究进展

硝基苯类化合物广泛存在于火炸药、石化、染料等行业，在其生产过程中产生大量硝基苯类废水，因其结构稳定、毒性大、可生化性差等特点备受广大科技工作者关注。传统废水处理方法存在传质受限、处理效率低等问题，利用超重力技术强化处理硝基苯类废水成为一种新的颇具潜力的方法。本文综述了超重力强化物理法、还原法、臭氧高级氧化法等处理硝基苯类废水方法研究进展，包括强化传质过程、材料制备、催化降解等方面，并对超重力强化处理硝基苯类废水放大过程中应关注的关键问题以及今后对优化结构、延长液体停留时间的研究方向进行了阐述和展望。     

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。     

新型填料结构旋转床流体力学特性

以空气-水为工作介质,研究了填料特性、超重力因子、气体流景和液体流量等对不同填料结构旋转床床层压降特性的影响.实验结果表明,离心压降、干床压降、湿床压降与填料的材质、板间距、空隙率等密切相关;床层压降随超重力因子、气体流量的增加而增大,与液体流量几乎无关;在相近的操作条件下,床层压降与文献报道丝网错流旋转床的相近,为逆流床的十分之一;运用最小二乘法对实验数据回归得出了干湿床压降的关联式,计算的干湿床压降与实验值的平均误差小于15%.