基于过冷水动态制冰的冷冻法电镀废水处理技术研究

发布时间：2023-06-01 18:22

　　电镀废水中含有的大量重金属对环境和人体有害。现有的电镀废水处理技术,主要处理方法是传统的化学沉淀法,在处理过程中投入化学药剂,产生大量的污泥,二次污染严重,实质是污染物的增加和转移,不符合清洁生产的要求。对电镀水洗废水进行浓缩后回用于电镀槽,可达到清洁生产的目的。目前国内外电镀水洗废水浓缩处理常用的方法主要是反渗透和蒸发浓缩。常用的电镀工艺中,酸铜工艺、氧化镍工艺、镀铬工艺水洗废水为pH值小于2的强酸性,碱铜工艺、锌酸盐镀锌工艺水洗废水为pH值大于12的强碱性,均超出了现有反渗透膜的容许pH值范围,使反渗透法在电镀废水处理领域适用范围很小。而蒸发浓缩法,能耗大,成本高。因此,急需研发一种适用性广、能耗低、符合清洁生产要求的电镀水洗废水处理新技术。本研究探讨采用冷冻法进行电镀水洗废水的处理,并采用了过冷水动态制冰技术,利用冷冻结晶提纯中水回用于电镀水洗槽或者电镀前处理,冷冻浓缩水洗废水形成电镀液回用于电镀槽,变废为宝。新研发的过冷水动态制冰冷冻法,相比现有的冷冻法水处理技术,具有溶质去除率高、能耗低、产水率高的特点。主要内容包括:(1)通过界面渐进静态冷冻法试验,证明了冷冻法能够处理各种...

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 电镀废水
        1.1.1 电镀简介
        1.1.2 电镀废水的来源
        1.1.3 电镀废水的危害性
    1.2 现有主要的电镀废水处理方法
        1.2.1 化学沉淀法
        1.2.2 离子交换法
        1.2.3 吸附法
        1.2.4 蒸发浓缩法
        1.2.5 膜分离法
    1.3 现有电镀废水处理面临的主要问题和解决思路
        1.3.1 电镀工业园废水处理面临的主要问题
        1.3.2 大型PCB板生产厂电镀废水处理面临的主要问题
        1.3.3 现行电镀废水处理方法的主要问题
        1.3.4 电镀废水处理战略成本管理分析
    1.4 冷冻法水处理技术
        1.4.1 冷冻法水处理技术的优势
        1.4.2 国内外现有的冷冻法水处理技术现状
    1.5 研究目的和研究内容及技术路线
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 技术路线
第二章 试验材料和仪器设备
    2.1 试验用水
        2.1.1 实际电镀液和电镀水洗废水
        2.1.2 模拟电镀水洗废水
        2.1.3 试验用NaCl溶液
    2.2 试验设备
        2.2.1 界面渐进静态冷冻法试验设备
        2.2.2 过冷水动态制冰冷冻法试验设备
    2.3 分析仪器设备
        2.3.1 主要检测内容和分析方法
        2.3.2 主要分析仪器型号
        2.3.3 主要分析仪器使用方法
第三章 界面渐进静态冷冻法初步试验
    3.1 试验方案
    3.2 实际电镀水洗废水界面渐进静态冷冻法试验
        3.2.1 酸铜工艺电镀水洗废水界面渐进静态冷冻法试验
        3.2.2 镀铬工艺电镀水洗废水界面渐进静态冷冻法试验
        3.2.3 镀镍工艺电镀水洗废水界面渐进静态冷冻法试验
        3.2.4 锌酸盐镀锌工艺电镀水洗废水界面渐进静态冷冻法试验
        3.2.5 实际电镀水洗废水界面渐进静态冷冻法试验结果讨论
    3.3 各种条件下冷冻法对硫酸铜去除率的影响
        3.3.1 溶液浓度与溶质去除率的关系
        3.3.2 冰冻率与溶质去除率间的关系
        3.3.3 溶液成分与溶质去除率间的关系
        3.3.4 pH值与溶质去除率间的关系
        3.3.5 冷冻温度与溶质去除率的关系
    3.4 本章小结
第四章 过冷水成冰机理研究
    4.1 过冷水成冰机理
        4.1.1 过冷水成冰和经典成核理论
        4.1.2 光学显微镜成相试验
    4.2 由“临界冰核”推导最小冰晶尺寸
        4.2.1 临界冰核
        4.2.2 计算最小冰晶尺寸
        4.2.3 绘制最小冰晶结构
    4.3 过冷水冰晶生长过程演示试验
    4.4 过冷水雾化试验
    4.5 “氢键角壁垒”的提出
    4.6 本章小结
第五章 过冷水动态制冰冷冻法主要技术参数研究
    5.1 冰晶尺寸与溶质去除率关系研究
        5.1.1 试验方案
        5.1.2 试验结果与讨论
    5.2 过冷水动态制冰冷冻法能耗分析
        5.2.1 卡诺循环和逆卡诺循环
        5.2.2 计算界面渐进式间接冷冻法的能效比
        5.2.3 计算过冷水动态制冰冷冻法的能效比
    5.3 冰水分离方式研究
        5.3.1 主要的冰水分离方法
        5.3.2 试验方案
        5.3.3 重力过滤分离时间与溶质去除率的关系
        5.3.4 离心脱水时间与溶质去除率的关系
    5.4 产淡水率计算
    5.5 本章小结
第六章 过冷水动态制冰冷冻法处理电镀废水流程研究
    6.1 试验方案
    6.2 试验结果和讨论
        6.2.1 实际电镀液和电镀水洗废水水质
        6.2.2 过冷水动态制冰处理效果和重力分离时间对去除率的影响
        6.2.3 离心固液分离试验
        6.2.4 浓缩比计算
        6.2.5 二次冷冻处理试验
    6.3 处理流程总述
    6.4 处理流程总能耗计算
    6.5 本章小结
第七章 过冷水动态制冰冷冻法处理电镀废水设备及系统设计
    7.1 处理设备废水处理量的确定
        7.1.1 理论废水量
        7.1.2 实测废水量
        7.1.3 处理设备设计废水量
    7.2 冷冻法处理电镀废水工艺流程设计
    7.3 过冷水动态制冰冷冻法电镀废水处理设备设计
        7.3.1 处理设备基本原理
        7.3.2 核心处理器设计
        7.3.3 整体处理系统设计
        7.3.4 处理系统和主处理器工作流程
    7.4 过冷水动态制冰冷冻法处理电镀废水经济分析
        7.4.1 以酸铜电镀工艺为例经济分析
        7.4.2 以镀镍电镀工艺为例经济分析
    7.5 本章小结
第八章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 创新点
    8.3 展望
参考文献
附录 攻读博士学位期间发表研究成果情况
致谢



本文编号：3826793