电化学作用强化煤基炭膜及其担载金属氧化物催化剂处理有机废水的性能研究

发布时间：2022-07-03 19:39

　　随着人口的不断增长以及工业化的迅速发展,水资源短缺已成为全球面临的严重挑战之一,控制废水的排放以减轻其对环境的污染和危害成为急需解决的问题。近年来,膜分离作为一项高效、节能的新型分离技术,已在水处理领域有广阔的应用前景。然而在处理有机废水时,有相当一部分有机污染物具有高浓度、高化学需氧量（COD）等特性,对膜法水处理系统造成了极大的负荷,严重影响了处理系统的效率和使用寿命。针对有机废水难处理的问题,本文采用孔隙丰富、性能稳定、导电性能良好的微滤炭膜为分离膜,通过耦合电化学作用来强化膜分离处理有机废水过程。在此基础之上,通过在炭膜上担载金属氧化物催化剂来进一步提升其电化学活性,探究了膜分离和电催化协同作用对废水中有机污染物的去除性能及膜抗污染性能的影响。主要研究成果如下:（1）探究了电化学作用强化对导电炭膜处理含油废水的分离性能和膜抗污染性能的影响。结果表明,电化学作用强化下膜的渗透性得到显著地提升,在最优操作参数下（电压为2.0 V、电极间距为4.25 cm、电解质浓度为5 g/L、流速为1.2 mL/min）,炭膜的初始通量几乎为未加电时的2倍,处理8 h后的通量下降率仅为28.52... 

【文章页数】：164 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
创新点摘要
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 有机废水处理
        1.1.1 有机废水的污染现状
        1.1.2 有机废水的污染特点
        1.1.3 有机废水的处理方法
    1.2 膜分离技术
        1.2.1 膜分离技术的分类
        1.2.2 膜分离技术在有机废水处理中的应用现状与发展前景
    1.3 电化学作用强化膜分离技术
        1.3.1 电化学作用强化膜分离技术的概述
        1.3.2 电化学作用强化膜分离技术的分类与研究进展
        1.3.3 电化学作用强化膜分离技术对有机废水的处理机理
    1.4 电催化膜技术
        1.4.1 电催化膜的制备
        1.4.2 电催化膜处理性能的影响因素
        1.4.3 电催化膜技术在有机废水处理中的研究进展
    1.5 选题依据、研究目的及内容
        1.5.1 选题依据、研究目的和意义
        1.5.2 研究内容和技术路线
2 电化学作用强化煤基炭膜处理有机废水的性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料与试剂
        2.2.2 实验仪器与设备
        2.2.3 导电炭膜的制备
        2.2.4 导电炭膜的表征
        2.2.5 含油废水的配制
        2.2.6 电化学作用强化炭膜废水处理系统的构建
        2.2.7 电化学作用强化炭膜废水处理系统的性能评价
        2.2.8 膜清洗
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 炭膜的结构、形貌和特性
        2.3.2 电化学作用强化炭膜废水处理系统的性能
        2.3.3 膜清洗和再利用
        2.3.4 电絮凝—电化学作用强化炭膜处理系统的废水处理性能
    2.4 本章小结
3 CuO/炭电催化膜的动态电沉积法制备及处理有机废水的性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料与试剂
        3.2.2 实验仪器与设备
        3.2.3 CuO/炭电催化膜的制备
        3.2.4 CuO/炭电催化膜的表征
        3.2.5 有机废水配制
        3.2.6 CuO/炭电催化膜废水处理系统的构建
        3.2.7 CuO/炭电催化膜废水处理系统的性能评价
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 CuO/炭电催化膜的表征
        3.3.2 CuO/炭电催化膜对小于膜孔径污染物的去除性能
        3.3.3 CuO/炭电催化膜对大于膜孔径污染物的去除性能
    3.4 本章小结
4 TiO_2/炭电催化膜的制备及处理强酸性有机废水的性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验材料与试剂
        4.2.2 实验仪器与设备
        4.2.3 TiO_2/炭电催化膜的制备
        4.2.4 TiO_2/炭电催化膜的表征
        4.2.5 TiO_2炭电催化膜废水处理系统的构建
        4.2.6 TiO_2/炭电催化膜废水处理系统的性能评价
        4.2.7 TiO_2/炭电催化膜的电催化机理研究
        4.2.8 膜再生
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 TiO_2/炭电催化膜表征
        4.3.2 TiO_2/炭电催化膜处理酸性废水的去除性能及机理
        4.3.3 TiO_2/炭电催化膜在酸性环境中的稳定性和适用性
    4.4 本章小结
5 多形貌ZnO/炭电催化膜的制备及处理有机废水的性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验材料与试剂
        5.2.2 实验仪器与设备
        5.2.3 ZnO/炭电催化膜的制备
        5.2.4 ZnO/炭电催化膜的表征
        5.2.5 ZnO/炭电催化膜废水处理系统的构建
        5.2.6 ZnO/炭电催化膜废水处理系统的性能评价
        5.2.7 ZnO/炭电催化膜的废水处理机理探究
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 ZnO/炭电催化膜的制备和表征
        5.3.2 ZnO形貌对废水处理性能的影响
        5.3.3 ZnO/炭电催化膜的污染物去除机理
        5.3.4 ZnO/炭电催化膜的稳定性、适用性和重复使用性
    5.4 本章小结
6 结论和展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]煤基管状微滤炭膜的增强改性[J]. 宋学凯,王同华,张万栋,姜华玮,张煜,董军营.  膜科学与技术. 2011(01)
[2]Pore structure prediction of coal-based microfiltration carbon membranes[J]. SONG ChengWen1,2, WANG TongHua2 ＆ QIU JieShan2 1 Environmental Information Institute, School of Environment Science and Engineering, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China; 2 State Key Laboratory of Fine Chemicals, Carbon Research Laboratory, Department of Materials Science and Chemical Engineering, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116012, China.  Chinese Science Bulletin. 2010(13)



本文编号：3655523