基于电场强化降解吸附去除废水中苯酚的关键技术研究
发布时间：2021-01-18 20:36
苯酚是一种有毒有机物,广泛的存在于石油化工、焦化、制药、印染等工业废水中。含酚类废水污染范围广、危害大,给人体、水体、鱼类及农作物带来危害,且苯酚很难从工业废水中去除,不仅因为苯酚难降解,而且废水中还有多种无机盐与苯酚共存,如钠盐等。将静电场与传统的废水处理技术（降解法和吸附法）结合使用可以有效的提高苯酚的去除率,但是目前该技术的微观机理尚不清楚,限制了其在实际中的应用。针对这一问题,本文运用分子动力学模拟的方法,从微观层面研究了静电场对苯酚降解和吸附效率的影响机理、无机盐及无机盐作用下静电场对苯酚吸附效率的影响机理,为优化含酚类废水处理技术提供了新的思路和理论支撑。本文主要研究内容为:（1）针对目前静电场对废水中苯酚降解率影响的微观机理尚不清楚的问题,本文运用分子动力学模拟方法研究了静电场对苯酚水溶液微观结构和动力学特性的影响,通过对苯酚和水分子的径向分布函数、苯酚和水分子的自扩散系数、苯酚水溶液的粘度以及溶液氢键参数的计算,从微观角度观察苯酚分子和水分子水合作用、扩散速率在施加静电场前后变化,以此来分析静电场对苯酚降解率影响的微观机理。（2）为探究静电场强化碳纳米管吸附苯酚的微观机...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苯酚分子(a)和水分子(b)的化学结构和原子序号
燕山大学工程硕士学位论文-16-表3-2本文模拟结果与其他文献中模拟和实验结果的对比参数(单位)本文模拟结果参考值(模拟)参考值(实验)Dp(cm2s-110-5)1.2800.948[59]0.8154[60]0.847[61]ROp–Ow(nm)0.3460.330[62]——LocationoffirstpeakofthegOp–Ow(r)(nm)0.2820.275[62]——LocationofsecondpeakofthegOp–Ow(r)(nm)0.4780.455[62]——nHB0.926±0.0300.965[62]——θ9.5o9.7o[62]——从表3-2可以看出，本文中计算的ROp–Ow、苯酚中氧原子-水分子中氧原子径向分布函数第一峰值位置、苯酚中氧原子-水分子中氧原子径向分布函数第二峰值位置、nHB、θ等参数与表中其他研究结果相近。对于Dp这个参数与表中其他研究人员所获得结果有一定差距，但均处于同一个数量级上，产生此差距的主要原因是其他研究学者的计算结果0.948是根据有机分子在水溶液中的扩散系数公式计算获得的，计算公式考虑到的参数存在局限性，而本文是模拟了苯酚水溶液的运动状态计算所得。故根据以上对比结果和误差分析可以看出，本文所选的模拟方法及相关参数具有一定的合理性可以用来研究外加静电场对苯酚水溶液的热力学参数和结构参数的影响。3.2计算结果与讨论3.2.1苯酚分子和水分子的径向分布函数径向分布函数是指其他粒子在某一给定中心原子周围的分布情况(离给定粒子多远)[63-65]。可以用来研究物质的分布规律。径向分布示意图如图3-2所示。图3-2径向分布示意图
燕山大学工程硕士学位论文这部分我们计算了苯酚中氧原子和水分子中氧原子的径向分布函数（gop-ow(r)）、苯酚中氧原子第一水壳层平均半径(Rop-ow)、苯酚中氧原子周围水分子的配位数(nop-ow)来研究外加静电场作用下苯酚羟基周围水分子的结构变化。其中 Rop-ow 是gop-ow(r)出现第一个波谷时 r 的值。不同强度静电场作用下 Op-Ow 的径向分布函数如图 3-3 所示。Op 是中心原子，r 是 Op 和 Ow 的距离。不同强度静电场作用下 Rop-ow、nop-ow、苯酚与周围水分子之间的相互作用能如表 3-3 所示。苯酚与周围水分子间水合作用微观原理图如图 3-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]臭氧催化氧化法处理苯酚甲醛模拟废水的研究[J]. 赵越,蒋广安,马传军,王雪清. 现代化工. 2018(07)
[2]利用GCMC分子模拟技术研究页岩气的吸附行为和机理[J]. 卢双舫,沈博健,许晨曦,陈国辉,刘可禹,薛庆忠,方志雄,何希鹏. 地球科学. 2018(05)
[3]pH值、离子强度和共存离子对活性炭吸附Cr（Ⅵ）的影响[J]. 范明霞,赵春玲. 化学工程师. 2017(10)
[4]磁化对纳滤膜通量和软化除盐的影响[J]. 戴雨辰,张显球,杜明霞,周健珍,杨顺清. 工业水处理. 2017(01)
[5]活性污泥法降解三溴苯酚[J]. 顾雍,孙贤波,刘勇弟,邬莎娜,陈强,陈颖. 华东理工大学学报(自然科学版). 2016(05)
[6]碳纳米管对五氯苯酚的吸附性能研究[J]. 程晓圆,孙晓刚,聂艳艳,庞志鹏. 化工新型材料. 2016(07)
[7]电磁场作用下AMP水溶液氢键与介电特性研究（英文）[J]. 刘凤海,黎晓云,贾国柱. 真空电子技术. 2016(03)
[8]双酚A在氧化石墨烯表面吸附的分子动力学模拟[J]. 林文强,徐斌,陈亮,周峰,陈均朗. 物理学报. 2016(13)
[9]静电水处理技术的应用研究进展[J]. 吴雪梅. 江苏科技信息. 2015(10)
[10]四种苯酚衍生物在水溶液中扩散系数的QSAR研究[J]. 宝阿敏,肖楠,高鹰,朱永春. 分子科学学报. 2014(06)
硕士论文
[1]影响因素对厌氧微生物降解苯酚的性能研究[D]. 魏金亮.黑龙江大学 2018
[2]膜电生物反应器降解高浓度对硝基苯酚废水[D]. 王慧.天津工业大学 2016
[3]活性炭电吸附处理水中氯仿的研究[D]. 郭亚萍.东北师范大学 2002
本文编号：2985627
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苯酚分子(a)和水分子(b)的化学结构和原子序号
燕山大学工程硕士学位论文-16-表3-2本文模拟结果与其他文献中模拟和实验结果的对比参数(单位)本文模拟结果参考值(模拟)参考值(实验)Dp(cm2s-110-5)1.2800.948[59]0.8154[60]0.847[61]ROp–Ow(nm)0.3460.330[62]——LocationoffirstpeakofthegOp–Ow(r)(nm)0.2820.275[62]——LocationofsecondpeakofthegOp–Ow(r)(nm)0.4780.455[62]——nHB0.926±0.0300.965[62]——θ9.5o9.7o[62]——从表3-2可以看出，本文中计算的ROp–Ow、苯酚中氧原子-水分子中氧原子径向分布函数第一峰值位置、苯酚中氧原子-水分子中氧原子径向分布函数第二峰值位置、nHB、θ等参数与表中其他研究结果相近。对于Dp这个参数与表中其他研究人员所获得结果有一定差距，但均处于同一个数量级上，产生此差距的主要原因是其他研究学者的计算结果0.948是根据有机分子在水溶液中的扩散系数公式计算获得的，计算公式考虑到的参数存在局限性，而本文是模拟了苯酚水溶液的运动状态计算所得。故根据以上对比结果和误差分析可以看出，本文所选的模拟方法及相关参数具有一定的合理性可以用来研究外加静电场对苯酚水溶液的热力学参数和结构参数的影响。3.2计算结果与讨论3.2.1苯酚分子和水分子的径向分布函数径向分布函数是指其他粒子在某一给定中心原子周围的分布情况(离给定粒子多远)[63-65]。可以用来研究物质的分布规律。径向分布示意图如图3-2所示。图3-2径向分布示意图
燕山大学工程硕士学位论文这部分我们计算了苯酚中氧原子和水分子中氧原子的径向分布函数（gop-ow(r)）、苯酚中氧原子第一水壳层平均半径(Rop-ow)、苯酚中氧原子周围水分子的配位数(nop-ow)来研究外加静电场作用下苯酚羟基周围水分子的结构变化。其中 Rop-ow 是gop-ow(r)出现第一个波谷时 r 的值。不同强度静电场作用下 Op-Ow 的径向分布函数如图 3-3 所示。Op 是中心原子，r 是 Op 和 Ow 的距离。不同强度静电场作用下 Rop-ow、nop-ow、苯酚与周围水分子之间的相互作用能如表 3-3 所示。苯酚与周围水分子间水合作用微观原理图如图 3-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]臭氧催化氧化法处理苯酚甲醛模拟废水的研究[J]. 赵越,蒋广安,马传军,王雪清. 现代化工. 2018(07)
[2]利用GCMC分子模拟技术研究页岩气的吸附行为和机理[J]. 卢双舫,沈博健,许晨曦,陈国辉,刘可禹,薛庆忠,方志雄,何希鹏. 地球科学. 2018(05)
[3]pH值、离子强度和共存离子对活性炭吸附Cr（Ⅵ）的影响[J]. 范明霞,赵春玲. 化学工程师. 2017(10)
[4]磁化对纳滤膜通量和软化除盐的影响[J]. 戴雨辰,张显球,杜明霞,周健珍,杨顺清. 工业水处理. 2017(01)
[5]活性污泥法降解三溴苯酚[J]. 顾雍,孙贤波,刘勇弟,邬莎娜,陈强,陈颖. 华东理工大学学报(自然科学版). 2016(05)
[6]碳纳米管对五氯苯酚的吸附性能研究[J]. 程晓圆,孙晓刚,聂艳艳,庞志鹏. 化工新型材料. 2016(07)
[7]电磁场作用下AMP水溶液氢键与介电特性研究（英文）[J]. 刘凤海,黎晓云,贾国柱. 真空电子技术. 2016(03)
[8]双酚A在氧化石墨烯表面吸附的分子动力学模拟[J]. 林文强,徐斌,陈亮,周峰,陈均朗. 物理学报. 2016(13)
[9]静电水处理技术的应用研究进展[J]. 吴雪梅. 江苏科技信息. 2015(10)
[10]四种苯酚衍生物在水溶液中扩散系数的QSAR研究[J]. 宝阿敏,肖楠,高鹰,朱永春. 分子科学学报. 2014(06)
硕士论文
[1]影响因素对厌氧微生物降解苯酚的性能研究[D]. 魏金亮.黑龙江大学 2018
[2]膜电生物反应器降解高浓度对硝基苯酚废水[D]. 王慧.天津工业大学 2016
[3]活性炭电吸附处理水中氯仿的研究[D]. 郭亚萍.东北师范大学 2002
本文编号：2985627
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