生物大分子型水凝胶的制备及光热蒸馏影响因素模拟分析
发布时间：2021-12-24 01:37
水凝胶是用于光热蒸馏的一种新兴材料。光热蒸馏目前主要用于处理高盐水,它是一种环保、绿色且节能的水处理方法。目前水凝胶用于光热蒸馏存在的问题是制备方法复杂、成本高。此外水凝胶蒸馏过程中各个因素的影响并没有得到全面的阐述。本论文通过将发泡技术运用到水凝胶的制备过程中,制备出了生物大分子型水凝胶。该制备方法具有能耗低、费用低以及操作简便的特点。本论文主要通过光热蒸发实验测试制备条件、环境条件对于生物大分子型水凝胶蒸发率的影响,从而确定其是否适用于处理高盐废水。采用COMSOL软件对水凝胶蒸发过程进行数值模拟,确定各种内部因素、环境因素、反应器因素对于水凝胶光热蒸发效能的影响。通过改变DA（盐酸多巴胺）的用量以及发泡剂的种类和用量来确定制备水凝胶的最佳条件。经过光热蒸发实验,确定生物大分子型水凝胶在一个太阳光照强度下的蒸发率最高可以达到约2.6 kg/（m2（13）h）。生物大分子型水凝胶对于含盐量的变化以及重金属离子的存在都具有很好的适应性。但是在易挥发性有机物存在的情况下,水凝胶的蒸发率会出现显著的降低。经实验表明这种水凝胶仅适用于处理弱酸性和碱性的水体,强酸性的水体会极大的抑制其蒸发效果...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种不同形式的光热蒸馏（3）底部加热型所谓的底部加热型[15]就是将光热材料放置于容器的下部，太阳能的吸收与转换都发生在底部，而水的蒸发发生在水与空气的接触层
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-19-使滤纸润湿。之后将上述搅拌均匀的原料液倒入注射器中，将活塞的活塞头去除，外包滤纸，之后缓慢地推动活塞，将原料液中的水分挤压出去，直到不能再进行压缩为止。之后在常温下放置2h进行凝胶化过程。（3）发泡过程将上述已经凝胶好的水凝胶连同针管一起放在95℃水浴锅中进行水浴加热2h。为了发泡的完全，要将水凝胶完全浸泡在水中，之后将材料，在常温下冷却。将制备好的水凝胶浸泡在去离子水中一个晚上之后，即得到了可以进行实验的生物大分子型水凝胶。2.4水凝胶蒸发率的测试方法2.4.1水凝胶蒸发率测试装置水凝胶光热蒸馏是以太阳能作为主要的驱动力，将水凝胶放置于太阳光的直接照射之下进行光热蒸馏，实验装置的示意图见图2-1。图2-1光热蒸馏装置示意图本实验采用界面蒸发，在实验装置中，由于实验光照面积的限制以及水凝胶密度的影响，所以本实验需要采用支撑材料，支撑材料需要有以下一些特性：第一是密度要小，由于水凝胶在完全润湿的情况下，密度要大于蒸发液的密度，使得水凝
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-20-胶无法悬浮在蒸发液的表面，所以需要选取密度小的支撑材料来保证水凝胶的位置在蒸发过程中不会发生改变。第二就是不透气不透水，由于蒸发液接受到了水凝胶向其传导的热量，所以蒸发液的温度会有一定的变化，从而促进了蒸发液自身的蒸发，为了避免这部分质量造成的误差，所以需要支撑材料还需要具有不透水不透气的性质。图2-2两种蒸馏方式示意图第三就是隔热作用，由于支撑材料会与水凝胶有接触，所以不可避免的会出现水凝胶向支撑材料的热传导，为了避免这部分能量的传递对于水凝胶蒸发率的影响，选用的支撑材料必须具有隔热的性质。最后是需要具有良好的反光性，由于支撑材料在水凝胶蒸发过程中也会受到光的辐射，为了避免这部分能量产生的影响。综上所述，采用泡沫塑料作为支撑材料。由于此实验中所有水凝胶的上表面都与支撑材料的上表面平齐，所以本文根据支撑材料与水面是否接触将水凝胶蒸发形式分为悬浮型和架空型两种，具体的示意图见图2-2。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电渗析-厌氧膜生物反应器处理含甘油高盐废水[J]. 李腾飞,颜丙花,谭明,张杨,佘宗莲. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2019(08)
[2]喷雾蒸发技术在化工浓盐水处理中的应用[J]. 李建法,赵利鑫,盖媛媛,乔世杰. 当代化工. 2017(06)
[3]内凹气液界面毛细压力在界面蒸发中的作用[J]. 张金涛,王补宣,彭晓峰. 中国科学E辑:技术科学. 2002(01)
硕士论文
[1]石墨烯基光热水凝胶的制备及其海水淡化脱盐特性研究[D]. 刘东青.哈尔滨工业大学 2019
[2]高性能正渗透—膜蒸馏耦合技术处理高盐废水的研究[D]. 龙婉晓.湘潭大学 2017
[3]高盐废水低温多效蒸发工艺模拟与控制研究[D]. 穆国庆.中国石油大学(华东) 2016
[4]锐孔—凝固浴法壳聚糖凝胶小球制备及其应用研究[D]. 毛炳和.华南理工大学 2014
[5]电渗析—生化组合方法处理高盐废水[D]. 王郁.天津大学 2013
[6]MBR工艺处理高盐废水的试验研究[D]. 张哲.青岛大学 2009
本文编号：3549575
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种不同形式的光热蒸馏（3）底部加热型所谓的底部加热型[15]就是将光热材料放置于容器的下部，太阳能的吸收与转换都发生在底部，而水的蒸发发生在水与空气的接触层
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-19-使滤纸润湿。之后将上述搅拌均匀的原料液倒入注射器中，将活塞的活塞头去除，外包滤纸，之后缓慢地推动活塞，将原料液中的水分挤压出去，直到不能再进行压缩为止。之后在常温下放置2h进行凝胶化过程。（3）发泡过程将上述已经凝胶好的水凝胶连同针管一起放在95℃水浴锅中进行水浴加热2h。为了发泡的完全，要将水凝胶完全浸泡在水中，之后将材料，在常温下冷却。将制备好的水凝胶浸泡在去离子水中一个晚上之后，即得到了可以进行实验的生物大分子型水凝胶。2.4水凝胶蒸发率的测试方法2.4.1水凝胶蒸发率测试装置水凝胶光热蒸馏是以太阳能作为主要的驱动力，将水凝胶放置于太阳光的直接照射之下进行光热蒸馏，实验装置的示意图见图2-1。图2-1光热蒸馏装置示意图本实验采用界面蒸发，在实验装置中，由于实验光照面积的限制以及水凝胶密度的影响，所以本实验需要采用支撑材料，支撑材料需要有以下一些特性：第一是密度要小，由于水凝胶在完全润湿的情况下，密度要大于蒸发液的密度，使得水凝
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-20-胶无法悬浮在蒸发液的表面，所以需要选取密度小的支撑材料来保证水凝胶的位置在蒸发过程中不会发生改变。第二就是不透气不透水，由于蒸发液接受到了水凝胶向其传导的热量，所以蒸发液的温度会有一定的变化，从而促进了蒸发液自身的蒸发，为了避免这部分质量造成的误差，所以需要支撑材料还需要具有不透水不透气的性质。图2-2两种蒸馏方式示意图第三就是隔热作用，由于支撑材料会与水凝胶有接触，所以不可避免的会出现水凝胶向支撑材料的热传导，为了避免这部分能量的传递对于水凝胶蒸发率的影响，选用的支撑材料必须具有隔热的性质。最后是需要具有良好的反光性，由于支撑材料在水凝胶蒸发过程中也会受到光的辐射，为了避免这部分能量产生的影响。综上所述，采用泡沫塑料作为支撑材料。由于此实验中所有水凝胶的上表面都与支撑材料的上表面平齐，所以本文根据支撑材料与水面是否接触将水凝胶蒸发形式分为悬浮型和架空型两种，具体的示意图见图2-2。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电渗析-厌氧膜生物反应器处理含甘油高盐废水[J]. 李腾飞,颜丙花,谭明,张杨,佘宗莲. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2019(08)
[2]喷雾蒸发技术在化工浓盐水处理中的应用[J]. 李建法,赵利鑫,盖媛媛,乔世杰. 当代化工. 2017(06)
[3]内凹气液界面毛细压力在界面蒸发中的作用[J]. 张金涛,王补宣,彭晓峰. 中国科学E辑:技术科学. 2002(01)
硕士论文
[1]石墨烯基光热水凝胶的制备及其海水淡化脱盐特性研究[D]. 刘东青.哈尔滨工业大学 2019
[2]高性能正渗透—膜蒸馏耦合技术处理高盐废水的研究[D]. 龙婉晓.湘潭大学 2017
[3]高盐废水低温多效蒸发工艺模拟与控制研究[D]. 穆国庆.中国石油大学(华东) 2016
[4]锐孔—凝固浴法壳聚糖凝胶小球制备及其应用研究[D]. 毛炳和.华南理工大学 2014
[5]电渗析—生化组合方法处理高盐废水[D]. 王郁.天津大学 2013
[6]MBR工艺处理高盐废水的试验研究[D]. 张哲.青岛大学 2009
本文编号：3549575
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