多孔介质中油类污染物搅拌脱附研究

发布时间：2017-08-16 07:37

  本文关键词：多孔介质中油类污染物搅拌脱附研究

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【摘要】：多孔介质是由固体物质组成的骨架和由骨架分隔成大量密集成群的微小空隙所构成的物质。活性炭、催化剂、土壤等都属于多孔介质。随着石油化工行业的高速发展,多孔介质中吸附大量的石油类污染物不能恰当处理不仅会造成资源的浪费,还将对生态环境造成危害。并且近年来研究者对含油土壤、污泥的油类污染物的脱附研究,取得了一定进展。通过开展水热脱附,达到对于多孔介质中的石油类污染物的脱除,具有重大的社会和经济效益。课题基于湍流场对颗粒作用的剪切力,提出了引入剪切力强化多孔介质水热脱附过程中的石油类污染物的脱除。模拟搅拌槽内剪切流场,设计四种不同的搅拌桨类型。四种不同类型的搅拌桨的湍动能和湍流强度呈现对称分布,六直叶圆盘涡轮式搅拌桨能形成两股上下大小不一的漩涡,形成双循环排出流,循环特性较其余桨型要佳；四种搅拌桨在搅拌槽内部的剪切应力最大值基本分布在Z=O高度处,能使颗粒表面的不同位置受到流体的强剪切应力作用。通过剪切力强化基础,以多孔活性氧化铝球和活性炭颗粒为研究对象,对多孔介质的颗粒性质结合micro-CT、扫描电镜方法,对两者的微观结构进行检测,且对石油类污染物的脱附进行测试,开展优选水热搅拌脱附操作条件的实验研究。研究表明,油类污染物得到了很好的脱除,得出水热温度90℃、搅拌强度300r/min、液固比75：1、搅拌时间15min、表面活性剂浓度1 g/L和通气量1 m3/h的最佳搅拌脱附工况实验条件,为之后的搅拌放大及搅拌旋流一体化设备设计提供依据。
【关键词】：水热脱附 多孔颗粒 剪切力场 数值模拟 搅拌桨
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X505;TB383.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题来源10-11
• 1.2 多孔介质中油类污染物的残留和脱附规律11-12
• 1.3 多孔介质中含油污染物的脱附技术的研究进展12-14
• 1.3.1 不同脱附技术对污染物脱附的研究12-13
• 1.3.2 表面/界面张力对污染物脱附的影响13-14
• 1.3.3 脱附温度对于污染物的脱附影响14
• 1.4 搅拌器的工业用途及分类14-16
• 1.4.1 搅拌器的工业用途14-15
• 1.4.2 搅拌器的分类15-16
• 1.5 湍流特性研究16-18
• 1.5.1 湍流的产生17
• 1.5.2 湍流的时均速度和脉动速度17
• 1.5.3 湍流动能耗散率17-18
• 1.6 湍流计算模型18-19
• 1.7 存在问题19
• 1.8 研究意义19-20
• 1.9 研究内容20-21
• 第2章 理论基础及设备设计21-28
• 2.1 多孔介质中油类污染物21-22
• 2.1.1 含油多孔介质中油相的分类21-22
• 2.1.2 搅拌槽中剪切应力的分布规律22
• 2.2 流体流动的控制方程22-25
• 2.3 湍流模型的选用25-26
• 2.4 固-液搅拌设备的设计26-28
• 第3章 搅拌槽内三维流场的数值模拟28-44
• 3.1 计算方法28-32
• 3.1.1 计算域28-30
• 3.1.2 网格划分30-31
• 3.1.3 模拟的边界条件及初始条件31-32
• 3.1.4 定义实体区域32
• 3.1.5 模型设置及求解32
• 3.2 数值模拟结果与分析32-39
• 3.2.1 速度云图分布32-33
• 3.2.2 轴向速度分布33-35
• 3.2.3 速度矢量分布35-37
• 3.2.4 湍流特性的数值模拟37-39
• 3.3 剪切力场的分布39-42
• 3.3.1 搅拌槽中的剪切应力39-40
• 3.3.2 剪切应力的分布40-42
• 3.4 固液两相模拟42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 多孔介质的搅拌脱附实验研究44-70
• 4.1 实验内容和方法44-47
• 4.1.1 搅拌脱附实验44
• 4.1.2 水热搅拌脱附的实验方法44-45
• 4.1.3 实验装置45-46
• 4.1.4 含油率定义46
• 4.1.5 含油率分析方法46-47
• 4.2 实验物料47-58
• 4.2.1 活性氧化铝球47-49
• 4.2.2 椰壳活性炭49-50
• 4.2.3 micro-CT 3D检测50-54
• 4.2.4 油相54-58
• 4.3 实验结果与分析58-68
• 4.3.1 水热温度对脱附效果的影响58-59
• 4.3.2 搅拌强度对脱附效果的影响59-60
• 4.3.3 水热脱附时间对脱附效果的影响60-61
• 4.3.4 表面活性剂对脱附效果的影响61-65
• 4.3.5 通气量对脱附效果的影响65-68
• 4.4 本章小结68-70
• 第5章 结论与展望70-72
• 5.1 总结70
• 5.2 展望70-72
• 参考文献72-78
• 致谢78-79
• 附录79

【参考文献】

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本文编号：682110