电催化膜反应器处理含油废水过程中参数的优化设计及其动力学研究.ppt

电催化膜反应器处理含油废水过程中参数的优化设计及动力学研究 研究生: 张秀伟 导 师: 李建新 教授 王 虹 博士 Contents 研究背景 含油废水是指一类含有脂(如脂肪酸、皂类、脂肪和蜡等)及各种油类(如矿物油和动植物油等)的废水。 三、电流密度的影响 四、停留时间的影响 获得了最佳反应条件和预测结果如下：在电极间距为43.1mm、电解质浓度为14.3g/L、pH为6.3和反应温度为32.5℃，并在电流密度为0.312 mA/cm2，停留时间为3.8min，模型预测处理浓度为200mg/L含油废水时，溶液COD去除率为98.75%，实验结果为97.54%，二者吻合较好 在最佳反应条件下，电催化膜反应器处理浓度为200mg/L、400mg/L、800mg/L、1200mg/L和2000mg/L，溶液COD去除率、运行3h后通量的情况、能耗和催化效率 当TiO2/炭膜作为阳极被电场激发时，吸收足够能量的二氧化钛发生电子跃迁，分别产生价带上的空穴和导带上的电子，如（1）式 在电极间距为43.1mm、电解质Na2SO4的浓度为14.3g/L、电流密度为0.312 mA/cm2、pH为6.3、温度为32. 5℃，考察含油废水初始浓度为200mg/L、600 mg/L、1000mg/L条件下，电催化膜反应器降解含油废水时，溶液COD去除率随着停留时间的变化情况。 根据不同油水初始浓度条件下，溶液COD去除率随停留时间的变化情况，得到ln(C0/Ct)与时间t的关系图，并进行动力学回归，得到相应的关系式。 通过对不同油水初始浓度下，lnk与lnC0的曲线进行拟合，求出表观反应速率常数K＇与溶液初始浓度C0的关系式： lnK＇= -1.9078lnC0+6.0194 * * 天津工业大学2009级研究生毕业答辩 研究背景 1 研究目的与内容 2 结果与讨论 3 结论 4 石油工业 固体燃料热加工工业 机械制造加工业 运输工业 餐饮业、纺织工业等 含油废水 含油废水中存在着硫化物、有机酚、氰、细菌、固体颗粒和破乳剂、絮凝剂和杀菌剂等化学药剂，甚至还含如砷、铬等对人体有毒的元素，如果直接排放造成严重的环境污染 全球性难题：含油废水治理的迫切性 因此，含油污水处理和再利用已经成为减少环境污染，保障油田可持续开发，提高油田经济效益的一个重要课题 石油开发工业水污染物排放标准 编号 项目 第一级 第二级 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ 1 pH值 6-9 6-9 6-9 6-9 2 石油类 10 10 30 30 3 悬浮物 100 100 200 500 4 挥发性酚 0.5 0.5 1 1 5 硫化物 1 1 1 5 6 化学需氧量 100 100 100 100 表1 石油开发工业水污染物最高容许排放浓度 (单位：mg/L） 注：1.1标准分级 第一级指所有新建、扩建、改建企业;第二级指所有现有企业。1.2标准分类 全国石油开发企业分为二类：I 油田 II 气田,高含盐油田。 物理法 化学法 物理化学法 生物法 常用的含油废水处理方法 膜污染严重，膜清洗困难 费用高 膜分离法 滤料易堵，存在表面活性剂时效果差 粗粒化法 占地面积大 重力法 缺点 方法 能耗高 电化学法 设备投资高，操作费用高 化学氧化法 占地面积大，药剂用量多 污泥难处理 化学絮凝法 缺点 方法 吸附剂再生困难，投资较高 吸附法 占地面积大 浮油难处理 气浮法 缺点 方法 基建费用高 生物滤池 进水要求 操作费用高 活性污泥 缺点 方法 发展趋势：多级处理—集成技术 膜分离技术 电催化氧化技术 优 点 高效 无须加化学药剂，无二次污染 自动化程度高、占地面积小等 可将废水中的有机物降解更彻底，不易产生有毒中间产物、无须后续处理等 存 在 问 题 传统膜分离仅具有简单的过滤功能，膜污染严重，致使过滤效率、稳定性降低、膜使用寿命缩短 膜污染是膜分离过程无法解决的难题，已成为制约膜技术大规模应用的瓶颈，是发展膜技术必须解决的关键问题。 受电极材料的限制，电流效率很低，电耗很高等 本课题组设计『电催化膜』，利用电催化氧化技术强化膜分离过程-两者有机耦合，实现高效、节能、无污染的新型水处理过程 设计思路：将电催化氧化与膜分离技术进行耦合，制备高抗污染电催化膜材料，实现膜材料的多功能化以及无污染操作； 电催化膜反应器：以具