電化學處理含聚污水過程中電極及反應器的研究
發(fā)布時間：2023-03-05 13:30
近年來,隨著石油需求的越來越大,油田采油進入到了三次采油階段,三次采油過程中產生的含聚丙烯酰胺(HPAM)污水量逐漸增大,如何行之有效地處理該污水已成為各大油田面臨的難題。HPAM是一種高分子化合物,常規(guī)的生化方法難以有效降解。電化學技術作為一種用于污水處理的高級氧化技術,可以有效降解污水中的污染物并提高污水的可生化性,已經(jīng)廣泛應用于處理各種難降解的工業(yè)廢水。目前,我國采用電化學工藝處理含HPAM油田污水的研究較少,在HPAM降解效率和機理研究方面更少。因此,本課題探究了不同陽極材料對含聚污水的降解性能和機理,分別采用以鐵電極為代表的電絮凝工藝和以Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2為代表的電催化氧化工藝對HPAM進行降解實驗研究。采用鐵板作為陽極、不銹鋼板作為陰極,選擇反應時間、電壓、電流密度、電極間距、初始pH、反應溫度等進行了單因素實驗。在單因素的基礎上篩選出三個主要因素:反應時間、電壓和初始pH,再利用響應曲面法對該三個因素進行優(yōu)化實驗。通過響應曲面法模擬獲得的最佳工藝參數(shù)為:電壓7.6...
【文章頁數(shù)】：98 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題研究來源、研究背景及意義
1.1.1 課題來源
1.1.2 課題研究背景
1.1.3 課題研究意義
1.2 含聚污水處理研究進展
1.2.1 物理法
1.2.2 熱降解
1.2.3 生物降解法
1.2.4 化學氧化法
1.2.5 高級氧化法
1.3 電化學水處理工藝
1.3.1 pH的影響
1.3.2 電流密度的影響
1.3.3 電流間距的影響
1.3.4 電解質的影響
1.3.5 電源的影響
1.3.6 電極材料的影響
1.4 本論文的主要研究內容
1.5 技術路線
第2章 實驗儀器和方法
2.1 實驗試劑和儀器
2.1.1 實驗試劑和材料
2.1.2 實驗儀器
2.2 實驗方法
2.2.1 聚丙烯酰胺檢測方法:淀粉-碘化鎘法
2.2.2 電極表征方法
2.2.3 其它分析方法
第3章 基于鐵電極降解聚丙烯酰胺污水
3.1 實驗設計
3.1.1 電極處理與實驗裝置
3.1.2 模擬污水配置
3.2 Fe電極處理HPAM模擬污水
3.2.1 反應時間對HPAM去除效果的影響
3.2.2 電壓對HPAM去除效果的影響
3.2.3 電流密度對HPAM去除效果的影響
3.2.4 電極間距對HPAM去除效果的影響
3.2.5 初始p H對 HPAM去除效果的影響
3.2.6 溫度對HPAM去除效果的影響
3.3 響應曲面法優(yōu)化實驗
3.3.1 模型建立及方差分析
3.3.2 ANOVA分析及二次回歸擬合
3.3.3 Pareto分析
3.3.4 響應曲面交互作用分析
3.3.5 驗證實驗
3.4 鐵電極降解HPAM機理分析實驗
3.5 能耗計算
3.6 本章小結
第4章 基于Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 電極降解聚丙烯酰胺
4.1 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 電極制備
4.1.1 鈦片預處理
4.1.2 錫銻中間層制備
4.1.3 二氧化鉛活性層制備
4.2 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 電極表征
4.2.1 SEM分析
4.2.2 XRD分析
4.2.3 線性掃描伏安曲線
4.3 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 電極降解HPAM實驗
4.3.1 電流密度對HPAM降解率的影響
4.3.2 電極間距對HPAM降解率的影響
4.3.3 初始p H對 HPAM降解率的影響
4.3.4 電解質濃度對HPAM降解率的影響
4.3.5 動力學分析
4.3.6 能耗計算
4.4 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 電極降解HPAM機理分析實驗
4.4.1 脫氨分析
4.4.2 TOC分析
4.4.3 熒光分析
4.4.4 紅外光譜分析
4.4.5 GC/MS分析
4.5 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 電極降解實際含油含聚污水
4.6 本章小結
第5章 含聚污水電化學處理工藝及主要設備設計
5.1 電化學污水處理工藝
5.2 電化學工藝流程
5.2.1 電氧化污水處理系統(tǒng)
5.2.2 脫氣系統(tǒng)
5.2.3 供電電源
5.3 電氧化污水處理系統(tǒng)設計
5.3.1 電化學反應器結構設計
5.3.2 電極的設計與計算
5.3.3 供電電源計算與選型
5.3.4 輔助設備選型
5.4 脫氣系統(tǒng)設計
5.4.1 罐體設計
5.4.2 封頭設計
5.4.3 人孔設計
5.4.4 攪拌器設計與計算
5.4.5 真空泵選型
5.4.6 液堿量計算
5.5 成本計算
5.5.1 設備成本
5.5.2 運行費用
5.6 本章小節(jié)
第6章 結論與展望
6.1 結論
6.2 展望
參考文獻
研究成果及發(fā)表的學術論文
致謝
本文編號：3756282
【文章頁數(shù)】：98 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題研究來源、研究背景及意義
1.1.1 課題來源
1.1.2 課題研究背景
1.1.3 課題研究意義
1.2 含聚污水處理研究進展
1.2.1 物理法
1.2.2 熱降解
1.2.3 生物降解法
1.2.4 化學氧化法
1.2.5 高級氧化法
1.3 電化學水處理工藝
1.3.1 pH的影響
1.3.2 電流密度的影響
1.3.3 電流間距的影響
1.3.4 電解質的影響
1.3.5 電源的影響
1.3.6 電極材料的影響
1.4 本論文的主要研究內容
1.5 技術路線
第2章 實驗儀器和方法
2.1 實驗試劑和儀器
2.1.1 實驗試劑和材料
2.1.2 實驗儀器
2.2 實驗方法
2.2.1 聚丙烯酰胺檢測方法:淀粉-碘化鎘法
2.2.2 電極表征方法
2.2.3 其它分析方法
第3章 基于鐵電極降解聚丙烯酰胺污水
3.1 實驗設計
3.1.1 電極處理與實驗裝置
3.1.2 模擬污水配置
3.2 Fe電極處理HPAM模擬污水
3.2.1 反應時間對HPAM去除效果的影響
3.2.2 電壓對HPAM去除效果的影響
3.2.3 電流密度對HPAM去除效果的影響
3.2.4 電極間距對HPAM去除效果的影響
3.2.5 初始p H對 HPAM去除效果的影響
3.2.6 溫度對HPAM去除效果的影響
3.3 響應曲面法優(yōu)化實驗
3.3.1 模型建立及方差分析
3.3.2 ANOVA分析及二次回歸擬合
3.3.3 Pareto分析
3.3.4 響應曲面交互作用分析
3.3.5 驗證實驗
3.4 鐵電極降解HPAM機理分析實驗
3.5 能耗計算
3.6 本章小結
第4章 基于Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 電極降解聚丙烯酰胺
4.1 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 電極制備
4.1.1 鈦片預處理
4.1.2 錫銻中間層制備
4.1.3 二氧化鉛活性層制備
4.2 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 電極表征
4.2.1 SEM分析
4.2.2 XRD分析
4.2.3 線性掃描伏安曲線
4.3 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 電極降解HPAM實驗
4.3.1 電流密度對HPAM降解率的影響
4.3.2 電極間距對HPAM降解率的影響
4.3.3 初始p H對 HPAM降解率的影響
4.3.4 電解質濃度對HPAM降解率的影響
4.3.5 動力學分析
4.3.6 能耗計算
4.4 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 電極降解HPAM機理分析實驗
4.4.1 脫氨分析
4.4.2 TOC分析
4.4.3 熒光分析
4.4.4 紅外光譜分析
4.4.5 GC/MS分析
4.5 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 電極降解實際含油含聚污水
4.6 本章小結
第5章 含聚污水電化學處理工藝及主要設備設計
5.1 電化學污水處理工藝
5.2 電化學工藝流程
5.2.1 電氧化污水處理系統(tǒng)
5.2.2 脫氣系統(tǒng)
5.2.3 供電電源
5.3 電氧化污水處理系統(tǒng)設計
5.3.1 電化學反應器結構設計
5.3.2 電極的設計與計算
5.3.3 供電電源計算與選型
5.3.4 輔助設備選型
5.4 脫氣系統(tǒng)設計
5.4.1 罐體設計
5.4.2 封頭設計
5.4.3 人孔設計
5.4.4 攪拌器設計與計算
5.4.5 真空泵選型
5.4.6 液堿量計算
5.5 成本計算
5.5.1 設備成本
5.5.2 運行費用
5.6 本章小節(jié)
第6章 結論與展望
6.1 結論
6.2 展望
參考文獻
研究成果及發(fā)表的學術論文
致謝
本文編號：3756282
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