电催化耦合纳滤处理有机废水的数值模拟和实验研究

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2、论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名心签字日期：年月曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可Ｗ将学位论义的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密盾适用

3、本授权说明）学位论文作者签名７＾导师签名：１＾签字曰期：年月曰签字曰期：年月７曰＾兴＾或／电催化耦合纳滤处理有机废水的数值模拟和实验研究Simulationandexperimentalstudiesofnanofiltrationprocessenhancedbyelectro-catalyticoxidationfororganicwastewatertreatment学科专业：化工过程机械研究生：孙玉宽指导教师：许莉教授天津大学化工学院二零一五年六月摘要目前，对难生物降解类有机污染废水的处理是国内外的研究热点之一。电催

4、化氧化耦合纳滤过程处理有机废水技术保留了电催化氧化和纳滤过程的多项优点：不产生重金属离子和沉淀物、截留率高、无二次污染等，是一项非常有发展前景的新技术。本文将具有催化活性的DSA电极置于纳滤膜表面，研究电催化氧化降解作用对浓差极化的影响，建立耦合过程数学模型从机理上研究电催化氧化降解作用对耦合过程的影响，并通过实验对该模型进行了验证，得到了一些有意义的结论。本文中通过实验研究发现，酸性大红和盐酸四环素作为难生物降解类有机废水的代表污染物，其被电催化氧化的降解过程均符合一级反应动力学规律，电催化氧化反应常数随着电流密度的增加而增大。在使用电催化氧化

5、耦合纳滤技术进行水处理过程中，酸性大红和盐酸四环素废水的浓差极化层阻力占总的渗透阻力的比例较大，而凝胶层的阻力占总的渗透阻力的比例较小。故在本文中对该耦合过程建立数学模型时，认为凝胶层厚度恒定且忽略电催化氧化对该层的影响。实验结果还表明，在本文的实验条件范围内，电渗、电泳作用相对电催化氧化作用对渗透通量的贡献较小，在本文中的数学模型中予以忽略。在本文的实验条件范围内，耦合过程对酸性大红、盐酸四环素的截留率均达到95%以上。在这些实验结果与分析假设的基础上，文中结合二维浓差极化模型和层流状态下N-S方程建立一般情况下耦合过程模型，对这种耦合过程的流

6、动和传质性能进行了数值模拟和较系统的实验研究验证。模型预测和实验结果均表明，耦合过程中电催化氧化对减弱浓差极化阻力起积极作用，在本文的实验条件范围内，电催化作用可以将浓差极化阻力最多减弱85%。电催化氧化通过氧化浓差极化层的有机污染物降低纳滤过程的渗透阻力，从而使渗透通量增加，其渗透通量的计算结果与实验结果的变化一致。本文中还将耦合过程应用于实际工业废水处理，结果表明耦合技术在废水处理方面有较好的应用前景。关键词：浓差极化，计算流体动力学，有机废水，电催化氧化，纳滤ABSTRACTInrecentyears,therehasbeenincreas

7、inginterestintreatingthebio-refractoryorganicwastewaterefficiently.Thereareanumberofadvantagesduringelectro-catalyticoxidationcouplingnanofiltration,whichisapromisingtechnology.Itisacleanprocesswithoutaddinganyreagentandwithouttheformationofheavymetalionsorsludge.Inthispaper,

8、experimentalstudiesfindthatAR73andTC·HClarethefirstorderreactionkine