电化学处理含聚污水过程中电极及反应器的研究
发布时间：2023-03-05 13:30
近年来,随着石油需求的越来越大,油田采油进入到了三次采油阶段,三次采油过程中产生的含聚丙烯酰胺(HPAM)污水量逐渐增大,如何行之有效地处理该污水已成为各大油田面临的难题。HPAM是一种高分子化合物,常规的生化方法难以有效降解。电化学技术作为一种用于污水处理的高级氧化技术,可以有效降解污水中的污染物并提高污水的可生化性,已经广泛应用于处理各种难降解的工业废水。目前,我国采用电化学工艺处理含HPAM油田污水的研究较少,在HPAM降解效率和机理研究方面更少。因此,本课题探究了不同阳极材料对含聚污水的降解性能和机理,分别采用以铁电极为代表的电絮凝工艺和以Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2为代表的电催化氧化工艺对HPAM进行降解实验研究。采用铁板作为阳极、不锈钢板作为阴极,选择反应时间、电压、电流密度、电极间距、初始pH、反应温度等进行了单因素实验。在单因素的基础上筛选出三个主要因素:反应时间、电压和初始pH,再利用响应曲面法对该三个因素进行优化实验。通过响应曲面法模拟获得的最佳工艺参数为:电压7.6...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究来源、研究背景及意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究背景
1.1.3 课题研究意义
1.2 含聚污水处理研究进展
1.2.1 物理法
1.2.2 热降解
1.2.3 生物降解法
1.2.4 化学氧化法
1.2.5 高级氧化法
1.3 电化学水处理工艺
1.3.1 pH的影响
1.3.2 电流密度的影响
1.3.3 电流间距的影响
1.3.4 电解质的影响
1.3.5 电源的影响
1.3.6 电极材料的影响
1.4 本论文的主要研究内容
1.5 技术路线
第2章 实验仪器和方法
2.1 实验试剂和仪器
2.1.1 实验试剂和材料
2.1.2 实验仪器
2.2 实验方法
2.2.1 聚丙烯酰胺检测方法:淀粉-碘化镉法
2.2.2 电极表征方法
2.2.3 其它分析方法
第3章 基于铁电极降解聚丙烯酰胺污水
3.1 实验设计
3.1.1 电极处理与实验装置
3.1.2 模拟污水配置
3.2 Fe电极处理HPAM模拟污水
3.2.1 反应时间对HPAM去除效果的影响
3.2.2 电压对HPAM去除效果的影响
3.2.3 电流密度对HPAM去除效果的影响
3.2.4 电极间距对HPAM去除效果的影响
3.2.5 初始p H对 HPAM去除效果的影响
3.2.6 温度对HPAM去除效果的影响
3.3 响应曲面法优化实验
3.3.1 模型建立及方差分析
3.3.2 ANOVA分析及二次回归拟合
3.3.3 Pareto分析
3.3.4 响应曲面交互作用分析
3.3.5 验证实验
3.4 铁电极降解HPAM机理分析实验
3.5 能耗计算
3.6 本章小结
第4章 基于Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 电极降解聚丙烯酰胺
4.1 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 电极制备
4.1.1 钛片预处理
4.1.2 锡锑中间层制备
4.1.3 二氧化铅活性层制备
4.2 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 电极表征
4.2.1 SEM分析
4.2.2 XRD分析
4.2.3 线性扫描伏安曲线
4.3 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 电极降解HPAM实验
4.3.1 电流密度对HPAM降解率的影响
4.3.2 电极间距对HPAM降解率的影响
4.3.3 初始p H对 HPAM降解率的影响
4.3.4 电解质浓度对HPAM降解率的影响
4.3.5 动力学分析
4.3.6 能耗计算
4.4 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 电极降解HPAM机理分析实验
4.4.1 脱氨分析
4.4.2 TOC分析
4.4.3 荧光分析
4.4.4 红外光谱分析
4.4.5 GC/MS分析
4.5 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 电极降解实际含油含聚污水
4.6 本章小结
第5章 含聚污水电化学处理工艺及主要设备设计
5.1 电化学污水处理工艺
5.2 电化学工艺流程
5.2.1 电氧化污水处理系统
5.2.2 脱气系统
5.2.3 供电电源
5.3 电氧化污水处理系统设计
5.3.1 电化学反应器结构设计
5.3.2 电极的设计与计算
5.3.3 供电电源计算与选型
5.3.4 辅助设备选型
5.4 脱气系统设计
5.4.1 罐体设计
5.4.2 封头设计
5.4.3 人孔设计
5.4.4 搅拌器设计与计算
5.4.5 真空泵选型
5.4.6 液碱量计算
5.5 成本计算
5.5.1 设备成本
5.5.2 运行费用
5.6 本章小节
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
研究成果及发表的学术论文
致谢
本文编号：3756282
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究来源、研究背景及意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究背景
1.1.3 课题研究意义
1.2 含聚污水处理研究进展
1.2.1 物理法
1.2.2 热降解
1.2.3 生物降解法
1.2.4 化学氧化法
1.2.5 高级氧化法
1.3 电化学水处理工艺
1.3.1 pH的影响
1.3.2 电流密度的影响
1.3.3 电流间距的影响
1.3.4 电解质的影响
1.3.5 电源的影响
1.3.6 电极材料的影响
1.4 本论文的主要研究内容
1.5 技术路线
第2章 实验仪器和方法
2.1 实验试剂和仪器
2.1.1 实验试剂和材料
2.1.2 实验仪器
2.2 实验方法
2.2.1 聚丙烯酰胺检测方法:淀粉-碘化镉法
2.2.2 电极表征方法
2.2.3 其它分析方法
第3章 基于铁电极降解聚丙烯酰胺污水
3.1 实验设计
3.1.1 电极处理与实验装置
3.1.2 模拟污水配置
3.2 Fe电极处理HPAM模拟污水
3.2.1 反应时间对HPAM去除效果的影响
3.2.2 电压对HPAM去除效果的影响
3.2.3 电流密度对HPAM去除效果的影响
3.2.4 电极间距对HPAM去除效果的影响
3.2.5 初始p H对 HPAM去除效果的影响
3.2.6 温度对HPAM去除效果的影响
3.3 响应曲面法优化实验
3.3.1 模型建立及方差分析
3.3.2 ANOVA分析及二次回归拟合
3.3.3 Pareto分析
3.3.4 响应曲面交互作用分析
3.3.5 验证实验
3.4 铁电极降解HPAM机理分析实验
3.5 能耗计算
3.6 本章小结
第4章 基于Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 电极降解聚丙烯酰胺
4.1 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 电极制备
4.1.1 钛片预处理
4.1.2 锡锑中间层制备
4.1.3 二氧化铅活性层制备
4.2 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 电极表征
4.2.1 SEM分析
4.2.2 XRD分析
4.2.3 线性扫描伏安曲线
4.3 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 电极降解HPAM实验
4.3.1 电流密度对HPAM降解率的影响
4.3.2 电极间距对HPAM降解率的影响
4.3.3 初始p H对 HPAM降解率的影响
4.3.4 电解质浓度对HPAM降解率的影响
4.3.5 动力学分析
4.3.6 能耗计算
4.4 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 电极降解HPAM机理分析实验
4.4.1 脱氨分析
4.4.2 TOC分析
4.4.3 荧光分析
4.4.4 红外光谱分析
4.4.5 GC/MS分析
4.5 Ti/SnO2-Sb2O3/β-PbO2 电极降解实际含油含聚污水
4.6 本章小结
第5章 含聚污水电化学处理工艺及主要设备设计
5.1 电化学污水处理工艺
5.2 电化学工艺流程
5.2.1 电氧化污水处理系统
5.2.2 脱气系统
5.2.3 供电电源
5.3 电氧化污水处理系统设计
5.3.1 电化学反应器结构设计
5.3.2 电极的设计与计算
5.3.3 供电电源计算与选型
5.3.4 辅助设备选型
5.4 脱气系统设计
5.4.1 罐体设计
5.4.2 封头设计
5.4.3 人孔设计
5.4.4 搅拌器设计与计算
5.4.5 真空泵选型
5.4.6 液碱量计算
5.5 成本计算
5.5.1 设备成本
5.5.2 运行费用
5.6 本章小节
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
研究成果及发表的学术论文
致谢
本文编号：3756282
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