射流曝气耦合超声强化臭氧传质及应用

利用臭氧射流曝气耦合超声,探讨了操作因素对溶解O3含量与传质系数的影响,并利用超声、臭氧射流曝气、臭氧射流曝气耦合超声降解对氯苯甲酸废水。结果表明,臭氧投加量32.38 mg/L,液相、臭氧进气体积流量分别为122、50 L/h时,单独射流曝气的臭氧表观传质系数(K_La)为0.645 min^-1;引入超声后,K_La可达1.289 min^-1,表明射流曝气耦合超声可明显增强臭氧的传质效果,K_La增大了约2倍。射流曝气与超声的协同降解对氯苯甲酸废水的协同因素E可达1.546,两者具有良好的协同协应。射流曝气耦合超声是增强臭氧传质的有效方法,可为后续水处理技术提供技术支撑。     

吸附-催化臭氧氧化去除印染废水中特征污染物

研究了活性炭吸附-催化臭氧氧化技术对印染废水特征污染物的去除效果,探讨了臭氧进气流量、活性炭投加量、pH对特征污染物去除效果的影响,并考察了活性炭-臭氧的协同作用。结果表明,苯乙酮被筛选为印染废水的特征污染物;活性炭吸附-催化臭氧氧化技术对苯乙酮的去除率随臭氧进气流量、活性炭投加量的增加而提高;臭氧进气流量50 mg/L、活性炭投加量200 mg/L、pH=10为最优工艺条件,反应20 min苯乙酮去除率即可达92.3%。     

微通道内离子液体/乙醇混合溶液吸收CO2的传质特性

采用高速摄像仪对微通道内离子液体/乙醇混合溶液吸收CO₂的传质行为进行了实验研究。考察了弹状流型下气液两相流量比和离子液体浓度对液侧体积传质系数k_La和液侧传质系数k_L的影响。当离子液体浓度不变时,k_La、k_L均随气液流量比的升高而增大并逐渐趋于恒定。当液相流量不变时,对于不同浓度的离子液体溶液,液侧体积传质系数k_La和液侧传质系数k_L随气液流量比的变化曲线出现了交叉点。在交叉点之前,k_La和k_L均随着离子液体浓度的增大而减小;在交叉点之后,k_La和k_L均随着离子液体浓度的增大而增大。提出了用于预测液侧体积传质系数k_La的新的量纲1经验关联式,预测效果良好。     

静态螺旋切割强化臭氧液相传质研究

为解决臭氧在水中的溶解度低、应用受到限制的问题,开发了一种新型的变螺距的静态螺旋切割器,考察了臭氧气体流量、液体流量以及变螺距系数对强化传质效果的影响,并与常规曝气、循环气液喷射混合接触方式下的传质进行了对比。结果表明,在相同的时间内,液相O_3含量随着气液流量的增加而增加,变螺距系数m对于强化效果也有一定影响,采用螺距均匀变化的腔芯结构有助于臭氧在水中的溶解。采用新型螺旋切割器通气10 min后液相O_3的质量浓度可达16.2 mg/L,传质系数高达0.400 min~(-1),是相同条件下常规曝气和循环气液喷射混合方式的9.5和7.0倍。采用变螺距螺旋切割装置强化臭氧在水中的传质,能够显著提高传质速率和传质效率。     

功能陶瓷膜催化臭氧氧化处理页岩气压裂废水

采用功能陶瓷膜催化臭氧氧化处理页岩气压裂废水，考察了不同功能陶瓷膜、初始pH、臭氧投加量、反应时间等因素对压裂废水处理效果和膜污染控制效果的影响。结果表明：氧化锰陶瓷膜、氧化钛陶瓷膜和氧化铝陶瓷膜具有良好的臭氧催化功能，与臭氧组合促进了氧化反应系统中羟基自由基（·OH）的产生，明显增强了废水处理效果，相比单独臭氧氧化COD去除率最高提升了21.65%。在初始pH为7.5、臭氧投加量为80 mg/L、反应时间为60 min时，氧化锰陶瓷膜与臭氧组合处理压裂废水COD去除率为79.17%；臭氧可有效控制氧化锰陶瓷膜污染，随着臭氧浓度的增加，?TMP明显下降，当臭氧投加量为80 mg/L时，?TMP达到最大下降比率72.78%。     

微泡强化臭氧传质及其对产生羟基自由基的影响

为提高臭氧在水中的传质效率,设计了微泡反应器强化臭氧传质,考察了在该反应器中不同压力、温度、臭氧进口浓度及流量对液相中臭氧浓度以及羟基自由基产生的影响。结果表明,液相中臭氧浓度受压力影响较小,反应器压力增加可使液相中羟基自由基产生量增大;进口臭氧浓度及流量的增加,可使液相中臭氧浓度以及羟基自由基产生量增大;液相温度升高导致液相中臭氧浓度降低,但可以提高液相中羟基自由基产生量。同时还将该微泡反应体系与传统鼓泡反应器进行对比研究,结果表明,微泡反应器能有效地提高传质效率,液相中臭氧浓度达到稳定状态时约为14 mg/L,比鼓泡反应器高约10%。微泡加压反应器中羟基自由基产生效果更好,臭氧通入5 min,微泡反应器中羟基自由基浓度高达121.45×10~(-6)mol/L,比鼓泡反应器提高了约11倍,且微泡反应器中废水脱色及矿化效率都高于传统鼓泡反应器。     

超声波对臭氧消毒过程中传质效率影响研究

为改善污水臭氧消毒过程中臭氧传质效率低的缺点,采用超声波来提高液相中臭氧浓度及其传质效率。通过改变超声波辐射时间、功率和频率3个参数,考察其对臭氧浓度及传质效率的影响。结果表明,当超声波辐射75 s时,臭氧传质系数最大;超声波功率由0增加到110 W时,液相臭氧浓度和传质系数随功率升高而增大,当达到110W时,不再增长;传质系数和液相臭氧浓度随频率的增长而增大。     

超重力旋转填充床氧解吸过程的数值模拟

基于旋转填充床流体流动的可视化结果,建立了超重力旋转填充床气液传质过程的数学模型,模拟氮气解吸水中溶解氧的传质过程。模拟结果表明,缩短液相停留时间、提高液相扩散系数都能增大液相传质分系数k_L;总体积传质系数K_La随超重力因子的增加而增大、随温度的上升而增大、随气相流率的增加略有下降、随液相流率的增加明显增大;空腔区传质贡献率随空腔区的增大而增大,随超重力因子的增大而减小;且短暂的停留时间是超重力旋转填充床对传质过程强化的本质原因。模型较好地符合文献的实验数据,误差在±16%以内。     

陶瓷膜接触器化学吸收氮氧化物的传质过程与阻力分析

针对选择性催化还原技术(SCR)存在装置大、运行费用高、催化剂中毒失活等问题,将平均孔径为100 nm的Al₂O₃陶瓷膜进行疏水改性并组装成膜接触器,以NaClO₂水溶液为吸收液,开展陶瓷膜接触器在烟气脱硝领域的应用研究。考察了陶瓷膜接触器在化学吸收脱硝中的稳定性,以及气体流量、吸收液浓度、吸收液流量、吸收液pH等因素对NO脱除率和传质通量的影响,基于阻力串联模型,建立总传质系数方程。研究表明,陶瓷膜接触器在连续600 min运行过程中,NO的脱除效率及传质通量分别稳定在99%和0.038 mol·m^-2·h^-1左右。进气流量的增加会促进NO的吸收,吸收液pH=3时具有最高的氧化吸收性能,同时提高吸收液的浓度会增强NO的脱除效果。NO的传质过程同时受气、液、膜三相阻力控制,传质阻力分析结果表明,可以通过增加气体流速减小气相阻力,增加吸收液浓度同时降低pH减小液相阻力。本研究在烟气脱硝领域具有良好的应用前景。     

中空纤维膜无泡充氧特性研究

使用材质为聚四氟乙烯(PTFE)和聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)的两种中空纤维膜组件进行无泡充氧特性研究，分析回流量、进气压力和温度等因素对氧传质系数、氧传质速率(OTR)的影响。结果表明：当操作模式为错流，回流量为100 L/h，温度为34℃，进气压力为2、3 k Pa时，PTFE中空纤维膜的氧传质系数分别为0.302 4、0.388 9 h^-1,OTR分别为0.107、0.133 g/(m²·h),PMP中空纤维膜组件的氧传质系数分别为0.248 2、0.302 4 h^-1,OTR分别为0.085、0.102 g/(m²·h)，两种膜组件的氧传质系数和OTR都随着进气压力的增大而增大；当进气压力为3 k Pa时，在回流量为25～100 L/h、温度为4～34℃范围内，随着回流量和温度的增大，氧传质系数与OTR均增大；实验选用的PTFE和PMP两种中空纤维膜组件无泡充氧性能，均明显优于传统微孔曝气方式，可为新型曝气方式的开发提供参考。     

疏水性中空纤维膜的臭氧曝气传质试验

对疏水性中空纤维膜有泡曝气进行了试验研究,得到了疏水性中空纤维膜的泡点,以及臭氧在pH=6和pH=8的水中的自分解系数,考察了疏水性中空纤维膜在不同pH水中的臭氧传质特性。试验表明疏水性中空纤维膜泡点较低;臭氧在pH=6的水中的自分解系数为0．036min^-1,在pH=8的水中为0．070min^-1;臭氧容积传质系数KLa值与曝气流量成正相关关系,在曝气流量相同时,pH=8条件下的臭氧KLa值约高出pH=6条件下0．1min^-1。该研究为将来疏水性中空纤维膜在水处理厂的设计应用提供了一定依据。     

外循环气升式膜反应器中的体积传质系数

传质系数是决定气升式反应器传质特性的主要参数之一,文中介绍了一种新型的将陶瓷膜曝气系统与外环流反应器耦合的外环流膜反应器,考察了不同曝气气量,曝气压力,曝气方式以及曝气位置条件下反应器中体积传质系数的变化情况。结果表明,曝气气量,曝气压力,曝气孔孔径都能影响体积传质系数,孔径的影响尤为显著,采用膜微孔曝气,体积传质系数相比曝气头曝气提高近2倍。将膜管曝气和曝气头曝气耦合起来,可在获得良好气液循环的条件下有较大的气液接触面,从而优化气液传质。     

MgO催化臭氧氧化水中氨氮的研究

采用沉淀法制备的MgO催化剂催化臭氧氧化水中氨氮,研究了pH、臭氧流量、催化剂投加量、时间和温度等因素对处理效果的影响。结果表明,500℃下煅烧得到的MgO的催化活性最高;在pH为9,MgO投加量为1 g/L,臭氧流量为12 mg/min,曝气时间为2 h,反应温度为60℃的条件下,当初始氨氮质量浓度为50 mg/L时,氨氮去除率可以达到96%,处理出水达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的5类标准。叔丁醇抑制实验表明,MgO催化臭氧氧化氨氮的机理为MgO催化O_3分解产生·OH,从而使氨氮得到降解。动力学分析显示,该反应符合准一级动力学方程,相关系数为0.994 6。     

聚丙烯中空纤维支撑液膜提溴研究

以聚丙烯为膜材料、煤油为有机溶剂构成支撑液膜体系,研究了工艺条件对提溴传质过程的影响。结果表明,吸收液甲酸钠的浓度为0.1 mol/L时吸收效果较好;脱溴效率和传质系数均随原料液pH的增大而明显下降;原料液流量和吸收液流量越大,传质系数增大,脱溴率升高,在原料液体积流量达到80 L/h时,传质系数稳定在3.0×10-6m/s;原料液温度升高,溴在煤油和水中的分配系数升高,传质速度加快,脱溴率增加。     

疏水性单管陶瓷膜接触器在SO2吸收中的应用

对平均孔径200 nm的氧化锆陶瓷膜进行疏水改性与表征,并将其组装制成疏水性单管陶瓷膜接触器,采用清水作为低成本吸收液,开展了陶瓷膜接触器在废气脱硫方面应用的研究。比较了亲、疏水陶瓷膜接触器的传质性能,考察了进气流量、吸收液流量、进气浓度和吸收液温度等因素对SO₂脱除率和传质速率的影响,并对陶瓷膜接触器进行了长期稳定性测试。研究表明,疏水改性只改变陶瓷膜的表面性质（接触角达到132°）,对形貌结构影响较小;与未改性的陶瓷膜相比具有更高的脱硫效率和总传质系数。SO₂的脱除率和传质速率随吸收液流量的增加均增加;SO₂的脱除率随进气流量和进气浓度的增加而降低,但传质速率增加;吸收液温度的升高不利于SO₂的吸收;原料气中的CO₂对SO₂的脱除率影响较小。与传统的填料塔相比,陶瓷膜接触器具有更小的传质单元高度（HTU）值。陶瓷膜接触器脱硫效率高,可稳定操作,在废气脱硫方面具有良好的应用前景。     

臭氧催化氧化对固定床蒸氨脱酚废水COD去除效果研究

为了获得最佳的臭氧催化氧化工艺参数,采用1 t/h臭氧催化氧化装置利用单因素及正交试验法研究了臭氧通气量、臭氧浓度及催化剂投加量对COD去除效果的影响规律,确定了工艺条件的影响主次顺序及最佳工艺参数。最后在最佳工艺参数下进行连续试验80 h,进一步考察了最佳工艺参数下COD的去除效果。结果表明:3种工艺条件(即臭氧浓度、臭氧通气量、催化剂投加量)对COD去除率均有很大影响。通过单因素试验发现,随着臭氧通气量、臭氧、催化剂投加量增加,在同等条件下COD去除率越大,但相应的处理成本会增加,最终选择臭氧通气量为1.5 m3/h≤臭氧通气量≤2.5 m3/h,臭氧浓度为150 mg/L≤臭氧浓度≤250 mg/L,催化剂投加量选择为20 kg/t≤催化剂投加量≤30 kg/t。通过正交试验发现,3种臭氧氧化条件对COD去除率影响的主次顺序为臭氧浓度通气量催化剂投加量,验证了上述单因素试验结果,得到最佳工艺参数为:臭氧通气量2.0 m3/h,臭氧浓度250 mg/L,催化剂投加量30 kg/t。最后采用1 t/h臭氧氧化装置,在最佳工艺参数下对脱酚蒸氨后废水进行连续臭氧氧化试验80 h,COD去除率稳定在43.5%左右,反应后可生化性(B/C)稳定至0.4以上,减轻了后续生化处理的负荷及难度。证明臭氧氧化工艺实际应用效果良好。     

羟基氧化镍催化臭氧氧化水中草酸

本试验采用过硫酸钾作为氧化剂,氢氧化镍为原料,利用液相氧化法制备羟基氧化镍,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外变换光谱(FT-IR)以及热重分析(TGA)对制得产品的理化性质进行分析。采用催化臭氧试验,并控制单一变量,考察羟基氧化镍作为催化剂对草酸的臭氧氧化去除效果,探究不同条件下草酸的去除率,研究了催化剂投加量、臭氧浓度、pH对草酸去除效果的影响。结果表明:与单独臭氧氧化相比,催化臭氧法可以大大提高草酸去除率,反应遵循羟基自由基机理,当催化剂投加量为100 mg/L、臭氧浓度为12.2 mg/L、pH值为3.4时,60 min内草酸去除率最高可以达到92%。     

臭氧-曝气生物滤池工艺深度处理石化废水

采用臭氧-曝气生物滤池(BAF)工艺对广东某石化废水经一般生化处理后进行深度处理,以提高废水的可生化性,探讨了废水的初始pH、臭氧投加量和催化剂等因素对臭氧氧化的影响,以及曝气生物滤池不同停留时间对废水COD去除率的影响。结果表明,进水COD约60~80 mg/L,臭氧投加量55.56 mg/L,BAF水力停留时间1.5 h,经组合工艺处理后出水COD低于30 mg/L,达到中水回用标准。     

RPB-O3/Fe2+法深度处理黑索今废水的实验研究

常温下使用RPB-O3/Fe2+法对黑索今(RDX)废水进行处理,考察了Fe2+投加量及投加次数、超重力因子β、初始pH值、臭氧浓度、液体流量以及处理时间等因素对黑索今去除率的影响。实验结果表明,在最佳工艺条件:Fe2+总投加量为0.5mmol/L(分2次投加),β=95,pH=4,臭氧浓度为42.7mg/L,气体流量为75L/h,液体流量为140L/h时,700mL的黑索今废水处理15min后,RDX去除率达到93.4%,RDX含量为4.6mg/L(<5mg/L),COD为48mg/L,达国家二级排放标准。     

微通道中气-液-液三相流流型及传质研究

使用双T型微通道,以体积分数为30%的磷酸三丁酯（TBP）的环己烷溶液-乙酸水溶液为萃取体系,研究了不同油水两相流量比及油水两相总流量条件下,气相的引入及气相流量分率α对流型及传质的影响,并获得总体积传质系数k_La与油水两相流量比q、气相雷诺数Re_g、液相平均雷诺数Re_M的关系式。研究结果表明,第1个T型接口处气相的引入所带来的气相剪切作用能促进第2个T型接口处分散相液滴的形成,可使液-液并行流转化为气-液-液三相弹状流;同时,由于气-液-液弹状流具有较高的相接触面积及内循环作用,传质系数k_La得到显著提高。