等离子体耦合超重力反应器氧化与传递特性及应用研究

发布时间：2023-03-19 21:58

　　化学工业是我国国民经济的重要支柱产业之一,为我国社会经济发展和国防建设提供了重要基础材料和能源,在航空航天、工业生产、生命医药、信息产业等领域扮演着重要的角色。化学工业的生产过程,往往会伴随“三废污染、能源浪费”等问题,限制化学工业的绿色发展。过程强化技术在“降低三废、节能降耗”等方面展现出巨大的应用前景,其中,超重力技术作为典型的过程强化技术之一,有助于该目标的实现。超重力技术借助转子旋转产生的离心力场将液相破碎为分散的液膜、液线、液滴等流体微元,进而强化相间传递与分子混合过程,目前已广泛应用于快速反应过程强化。为进一步拓展超重力面向氧化等中/慢速反应过程,则需要同时考虑物理输运及化学反应过程耦合强化。等离子体具有高效的化学活性,可有效调变氧化反应本征速率,耦合超重力环境的物理输运(传递)过程强化优势,实现氧化反应环境与本征氧化反应过程相协调匹配。本研究首先创制了新型等离子体耦合超重力反应器(超重力通过旋转圆盘实现),研究了等离子体耦合超重力反应器的氧化规律,构建了等离子体耦合超重力反应器的传递模型,指导新型耦合场反应器的结构优化,并且协同TiO2催化剂进一步提高耦合场反应器的氧化能...

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
符号说明
第一章 文献综述
    1.1 前言
    1.2 超重力反应器发展概述
    1.3 超重力分离过程强化
        1.3.1 水脱氧
        1.3.2 脱挥
        1.3.3 精馏
    1.4 超重力反应过程强化
        1.4.1 超重力强化传质受限过程
        1.4.2 超重力强化分子混合受限过程
    1.5 超重力多场耦合强化
        1.5.1 静电场耦合超重力技术
        1.5.2 微波耦合超重力技术
        1.5.3 超声耦合超重力技术
    1.6 等离子体技术
        1.6.1 等离子体概述
        1.6.2 气液冷等离子体反应器
    1.7 研究的目的与意义
    1.8 研究思路与内容
第二章 等离子体耦合超重力反应器强化氧化研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 等离子体耦合超重力反应器的构筑策略
        2.2.2 等离子体耦合超重力反应器的创制
        2.2.3 等离子体耦合超重力反应器的放电特性
        2.2.4 实验流程
        2.2.5 分析方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 等离子体耦合超重力反应器氧化降解
        2.3.2 液膜流动特性
        2.3.3 电气特性对于氧化降解的影响
        2.3.4 气相特性对于氧化降解的影响
        2.3.5 液相特性对于氧化降解的影响
        2.3.6 特性参数对于氧化降解的经验预测模型
        2.3.7 矿化与氧化降解中间体
    2.4 本章小结
第三章 等离子体耦合超重力反应器传递模型构建与验证
    3.1 引言
    3.2 臭氧传递模型构建
        3.2.1 液相臭氧浓度解析解
        3.2.2 传递质量守恒方程
        3.2.3 质量守恒方程函数转变
    3.3 实验部分
        3.3.1 实验流程
        3.3.2 分析方法
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 转速对于气相臭氧浓度的影响
        3.4.2 液体流量对于气相臭氧浓度的影响
        3.4.3 电气特性对于气相臭氧浓度的影响
        3.4.4 水质特性对于气相臭氧浓度的影响
        3.4.5 特性参数对于气相臭氧浓度的经验预测模型
        3.4.6 臭氧传递模型验证
        3.4.7 臭氧传递模型指导反应器优化
    3.5 本章小结
第四章 等离子体耦合超重力反应器多相催化氧化研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验流程
        4.2.2 测试方法
        4.2.3 催化剂表征方法
        4.2.4 能效分析方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 等离子体耦合超重力反应器强化产生羟基自由基
        4.3.2 操作参数对于氧化降解和能效的影响
        4.3.3 协同催化氧化强化
        4.3.4 催化剂特性
        4.3.5 协同催化氧化降解路径
        4.3.6 协同催化氧化降解机理
    4.4 本章小结
第五章 等离子体耦合超重力反应器灭菌应用初探
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 灭菌策略
        5.2.2 微生物培养与分析方法
        5.2.3 实验流程
        5.2.4 分析方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 等离子体耦合超重力反应器强化灭菌
        5.3.2 电气特性对于灭菌的影响
        5.3.3 初始浓度对于灭菌的影响
        5.3.4 氧气流量对于灭菌的影响
        5.3.5 液体流量对于灭菌的影响
        5.3.6 电导率对于灭菌的影响
        5.3.7 酸碱协同强化灭菌
        5.3.8 灭菌模型
        5.3.9 灭菌机理
        5.3.10 能效对比
    5.4 本章小结
第六章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢
攻读博士期间的研究成果
作者和导师简介
附件



本文编号：3766060