研究生答辩PPT模板.ppt

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1、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天津工业大学2009级研究生毕业答辩Contents研究背景1研究目的与内容2结果与讨论3结论4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。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

2、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ⅠⅡⅠⅡ1pH值6-96-96-96-92石油类101030303悬浮物1001002005004挥发性酚0.50.5115硫化物11156化学需氧量100100100100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方

3、法缺点重力法占地面积大粗粒化法滤料易堵，存在表面活性剂时效果差膜分离法膜污染严重，膜清洗困难费用高方法缺点化学絮凝法占地面积大，药剂用量多污泥难处理化学氧化法设备投资高，操作费用高电化学法能耗高方法缺点气浮法占地面积大浮油难处理吸附法吸附剂再生困难，投资较高方法缺点活性污泥进水要求操作费用高生物滤池基建费用高发展趋势：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

4、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：以具有导电性的微孔炭膜为基膜，负载纳米催化剂（如TiO2）制备电催化膜。以管式电催化膜作为阳极，辅助电极为阴极，分别经导线与电源相连接，构成电催化膜反应器（如下图）；“

5、干净水”通过负压进入管内侧，在低电场下电催化膜产生羟基自由基等氧化剂能够使废水中难降解的有机物分解为易生物降解的小分子或CO2和H2O，实现了该过程的高效分离，同时赋予电催化膜自清洁功能，提升膜抗污染能力，实现膜分离过程的无污染操作。电催化膜主要技术特点1）催化氧化与分离双功能2）实现过程可控氧化电催化膜在前期工作的基础上，本课题主要研究目的：探索电催化膜反应器处理油水的最优条件，具体为考察电极间距、电解质浓度、电流密度、停留时间、料液pH和温度等参数对处理效果（抗污染性能和化学需氧量去除率）的影响，并找出最优条件。根据各因素对膜反应器性能的影响对其动力学

6、进行研究，建立电催化膜反应器动力学模型。研究目的考察在不同电极间距、电解质浓度、电流密度、停留时间、料液pH和温度处理不同浓度的油水时，膜抗污染性能及处理液化学需氧量（COD）的变化情况，结合单因素法和响应面法找出最优条件，并考察在最优条件下电催化膜反应器处理不同浓度含油废水的效果、能耗和催化效率通过电催化膜反应器在最优条件下处理液COD随着停留时间的变化情况，建立相应的动力学模型研究内容1稳压电源2导线3阴极4电催化膜5料液槽6真空表7蠕动泵8透过液出口9阀门实验装置结果与讨论第一部分电催化膜反应器处理含油废水过程中参数的优化设计在选定油水初始浓度为20

7、0mg/L、电解质Na2SO4浓度为15g/L、电流密度为0.312mA/cm2、pH=6和温度25℃，停留时间为3.8min的条件下：分别考察电极间距为20mm、30mm、40mm、50mm、60mm时膜反应器的性能。性能通过处理溶液过程中通量随操作时间的变化及化学需氧量（COD）的去除率来评价。一、电极间距的影响：通量的变化处理液COD的变化紫外在选定油水初始浓度为200mg/L、电极间距为40mm、电流密度为0.312mA/cm2、pH=6和温度25℃，停留时间为3.8min的条件下：分别考察电解质浓度为1g/L、5g/L、10g/L、15g/L、2

8、0g/L和30g/L时膜反应器的性能。性能通过处理溶液过程中通量随