黄河兰州段悬移质泥沙对氨氮的吸附特性

实验研究了黄河兰州段不同粒径的悬浮泥沙对氨氮的吸附行为,拟阐释黄河兰州段水质自净的机制。通过分析探讨了含沙量、氨氮初始浓度、泥沙粒径和化学成分对氨氮吸附过程的影响。结果表明,准二级动力学方程和Langmuir模型能够较好地描述黄河兰州段不同粒径泥沙的吸附动力学和等温吸附过程(R20.9);含沙量对泥沙吸附氨氮作用具有显著影响,且氨氮吸附量和平衡时间与含沙量呈明显负相关性;氨氮初始浓度与氨氮吸附量及平衡时间呈正相关性;同时,泥沙颗粒越细,吸附氨氮的能力越强,吸附容量越大,反应的自发程度越高。此外,泥沙有机质、Fe2O3、Al2O3和MgO的含量随粒径减小而增大,它们对单位质量泥沙最大吸附量(Sm)具有正效应。泥沙的吸附在黄河兰州段水质自净过程中起着一定的促进作用。     

工艺条件对磷回收过程中鸟粪石沉淀颗粒粒径的影响

在鸟粪石沉淀法回收废水中磷的过程中,鸟粪石颗粒的大小将直接影响其沉淀的速率,进而影响鸟粪石的沉淀效果和磷的回收率。本文采用激光粒度分析仪测定鸟粪石的平均粒径,详细考察在小型连续搅拌反应-沉淀磷回收装置中不同的工艺条件下鸟粪石颗粒粒径的变化规律,并结合Stokes公式计算鸟粪石颗粒在废水出口处的沉降速率,为沉淀池的设计提供参考依据。结果表明:鸟粪石的平均粒径在12～25μm之间,沉降速率在5.46×10-5～2.37×10-4m/s之间。随着反应室水力停留时间的延长,鸟粪石颗粒的粒径逐渐增大,当停留时间超过18 min时,颗粒的粒径基本不变;随着沉淀室水力停留时间的延长,鸟粪石颗粒的平均粒径缓慢增大,当停留时间超过70 min后颗粒粒径的变化不大;鸟粪石颗粒的平均粒径在一定程度上受废水中磷初始浓度变化的影响,在磷初始浓度为62～128 mg/L时颗粒的粒径变化不大,当磷浓度为496 mg/L时粒径有较大增加,此时鸟粪石颗粒的沉降速率也大幅度增加;鸟粪石颗粒的平均粒径受pH值的影响不大;随氮磷摩尔比的增大,鸟粪石颗粒的平均粒径略有增加;随镁磷摩尔比的增大,鸟粪石颗粒的平均粒径逐渐减小,沉降速率则有明显的下降。     

活性炭负载I-TiO_2对气体中甲苯的吸附

利用溶胶凝胶-浸渍烧结法制备了碘掺杂二氧化钛修饰的活性炭复合吸附剂。利用XRD、SEM、BET、Boehm滴定、亚甲蓝吸附值等手段研究了活性炭负载前后表面结构与性质。利用动态吸附实验研究了活性炭负载I-TiO_2复合材料(IT/AC)和再生IT/AC对气体中甲苯的吸附。考察了活性炭粒径、气体的流速、吸附床层高度和气体中甲苯的浓度对活性炭吸附性能的影响及甲苯在活性炭固定床上的吸附动力学。结果表明:由于介孔I-TiO_2和活性炭的协同作用,负载适量I-TiO_2对活性炭结构和吸附性能影响较小。活性炭的粒径越小、复合材料的吸附穿透点和饱和吸附量越大;气体的流速和甲苯的初始浓度越大,复合材料的吸附穿透点越小但饱和吸附量越大。YOON-NELSON模型可以预测复合材料吸附甲苯的动力学过程。     

旋流场超细颗粒聚集实验研究

不同粒径分布和浓度的催化裂化(FCC)三旋回收超细催化剂颗粒在旋流场中经过50 h循环回流,颗粒中值粒径变化明显。物料中分散相越多、颗粒粒径越小时,颗粒碰撞越频繁,其聚集趋势越明显。颗粒聚集体在旋流场内不够稳定,通过对比不同进料速率下的旋流场聚集效果,得到最适合颗粒聚集的旋流场雷诺数为20 000。颗粒聚集体存在聚集极限粒径,其最佳聚集时间约为40 h,颗粒聚集后的旋流分离效率提高近5%。     

新型一体化脱硫工艺反应器内流场的数值模拟研究

基于颗粒动力学理论,利用Fluent软件中的气体-颗粒两相流体模型,对新型一体化脱硫工艺(NID)反应器中不同工况下的三维流场进行数值模拟,并结合工厂实测数据及文献数据对模拟结果进行验证。结果表明,Fluent软件的模拟数据与工厂实测数据及文献数据相吻合,利用Fluent软件模拟了NID反应器内颗粒速度和浓度的分布,分析了反应器内流场的形成机制以及烟气进速和颗粒粒径对塔内压降的影响。由模拟结果可知,在烟气进速为18m/s、颗粒粒径为0.5~50.0μm时,颗粒浓度分布均匀,塔内回流区最小,压强变化稳定,最有利于提高实际工业运行的稳定性与安全性。     

凝并过程对亚微米灰霾颗粒中痕量重金属分布的影响

灰霾颗粒中痕量重金属物质对人体健康的危害,不仅仅与其重金属总含量有关,在很大程度上,与痕量重金属的尺度及其分布有直接的关联。为了研究凝并(coagulation)过程对不同初始条件的灰霾颗粒中重金属物质分布的影响,采用多重蒙特卡罗(multi-Monte Carlo,MMC)方法,模拟研究了亚微米灰霾颗粒中痕量重金属元素的分布规律。模拟发现,基于连续区布朗凝并机理下,在经过一段时间演化后,低初始数浓度的灰霾颗粒类中重金属物质质量百分比趋于均一,这表明凝并过程去除了初始重金属物质在灰霾颗粒中的富集效果;而在高初始数浓度灰霾颗粒类中重金属物质分布满足幂律关系。而且,进一步分析发现,在低初始数浓度灰霾颗粒类中重金属物质尺度分布趋于正态分布。     

新型离心式脱硫塔气液两相流数值模拟

利用FLUENT软件和SIMPLE算法对新型旋流脱硫塔的气液两相流场进行了数值模拟。计算中气相采用了RSM湍流模型,颗粒相采用了Lagrange坐标系下的随机轨道模型。分析结果表明,气相流场具有强旋流特性;喷射液滴的直径、喷淋量和烟气流速影响其在塔内的分布:喷射液滴粒径越大、喷射量越小、烟气流速越大,入口段降温越少;塔体上方截面平均浓度随液滴粒径的增加而降低,随液气比的增加而增加,随烟气流速的增加会先增加至最高值然后降低。喷淋液滴在其他运行参数不变时,平均粒径范围为0.5～1 mm,会对进口烟气起到较好的净化与降温的作用,并使塔体上方喷淋液滴在截面z=4.15 m处浓度分布均匀且覆盖率高;在保证液滴粒径较小时,通过降低烟气流速或增加喷淋量可提高液滴喷淋覆盖率,使得烟气与喷淋充分接触。计算得到的气相流场分布与实测值吻合较好,证明了数学模型的合理性,为进一步优化分离器结构提供了可靠依据。     

玉米芯为碳源固定化硫酸盐还原菌污泥代谢特性

以聚乙烯醇为包埋载体,饱和硼酸为交联剂,制作了玉米芯为内聚缓释碳源的固定化硫酸盐还原菌污泥颗粒。通过厌氧批实验研究了在模拟酸性矿山废水(AMD)条件下玉米芯含量、初始SO2-4和Mn2+负荷以及p H对固定化颗粒代谢特性的影响,初步分析了固定化颗粒处理AMD的机理及可行性。实验结果表明,玉米芯在微生物作用下快速水解并产生有机物累积后,固定化颗粒才能迅速还原SO2-4,且玉米芯含量≤5%时硫酸盐还原率与玉米芯含量成正相关,玉米芯的水解会略微降低体系的p H;初始SO2-4浓度通过改变体系中COD/SO2-4和颗粒内外的浓度差影响固定化颗粒的代谢过程,而对玉米芯水解的影响不显著。初始p H为2~6和Mn2+浓度≤55 mg/L时对固定化颗粒活性抑制作用不明显,初始p H越低越利于玉米芯的水解和颗粒形成良好的孔隙结构;颗粒对Mn2+的去除机理是一种不依赖微生物活性的快速化学吸附作用,可用伪二级动力学模型描述吸附过程(R2=0.995)。     

城市污泥过热蒸汽薄层干燥初始段凝结特性

为了解过热蒸汽干燥初始阶段的凝结特性,在自制的常压过热蒸汽干燥实验台上,进行了2、4、6与10 mm污泥薄层在过热蒸汽温度160、200、240和280℃下干燥初始段的凝结试验,建立了凝结段物料水分比随时间变化的拟合方程。实验结果表明,过热蒸汽薄层干燥初始阶段存在凝结过程,过热蒸汽凝结在物料表面使其质量不降反而增加,导致干燥时间延长;凝结水质量和干燥时间的增幅主要决定于过热蒸汽温度,过热蒸汽温度越高,增幅越小;污泥薄层厚度也会影响凝结水质量和干燥时间的增幅。采用二次方程模型拟合干燥初始段水分比随时间的变化,得到4个样品拟合的决定系数R2值为0.984~0.999,卡方χ2值为5.79×10-6~5.85×10-5,均方根误差RMSE为6.45×10-4~1.77×10-3。     

类-Fenton体系对水中17β-雌二醇的光降解

以250W照明金属卤化物灯为光源研究了水中17β雌二醇(E2)在类Fenton体系中的光降解。结果表明,Fe(Ⅲ)/H2O2体系能有效地光降解E2。pH3～6范围内,E2光降解率及反应初始速率随酸度的增大而增大;H2O2初始浓度越大,E2降解率及反应初始速率越大;E2初始浓度越低,E2降解率越高,反应初始速率越低。     

室内PM_(2.5)浓度控制模拟分析

利用质量平衡方程建立了一次回风定风量系统室内PM_(2.5)浓度模型,并对新风PM_(2.5)浓度、新风量、室内污染源、过滤器效率、过滤器安装位置等因素对室内PM_(2.5)浓度的影响进行了模拟分析。模拟结果表明:新风PM_(2.5)浓度和室内污染源强度的变化对室内PM_(2.5)浓度均有较大影响;新风量越大,室内PM_(2.5)浓度受新风PM_(2.5)浓度变化的影响越大;将过滤器分别安装在送风段、新风段和回风段新风比为0.1时,过滤器安装在送风段效果最好,安装在新风段最差,新风比为0.8时,过滤器安装在送风段效果最好,安装在回风段最差;过滤器安装在送风段时,过滤器效率越高,室内PM_(2.5)浓度越低,波动越小。     

丙酮酸钠光解引发染料水溶液的脱色

对丙酮酸钠紫外光解所引发的染料橙黄Ⅱ的脱色进行了研究,讨论了pH值、丙酮酸钠初始浓度、染料初始浓度及外加Fe(Ⅲ)对橙黄Ⅱ光致脱色的影响,比较了4种染料的脱色效果,并对反应机理进行了初步探讨.实验表明,丙酮酸盐对染料有较高的光降解脱色效率;pH为3.0～8.0的范围内,橙黄Ⅱ都有很高的脱色率;丙酮酸盐的初始浓度越大,橙黄Ⅱ脱色率和反应初始速率越大;橙黄Ⅱ浓度越大,其脱色率越低,但反应初始速率变化不大;外加Fe(Ⅲ)会抑制橙黄Ⅱ脱色;Fe(Ⅲ)-丙酮酸在水体中也能产生·OH;橙黄Ⅱ的脱色是由丙酮酸钠光解产生的活性自由基等所致,但不是·OH.     

基于颗粒能量耗散模型的多相网格质点法的旋风分离器模拟

提出一种配合网格质点法的能量耗散模型,考虑颗粒之间碰撞引起的能量耗散效应以描述颗粒的团聚行为。采用该模型模拟的旋风分离器颗粒流发现:较其他模型具有较高的预测精度,模拟结果与实验吻合较好,验证了耗散模型可行。旋风分离器的中心形成负压区域,而在靠近壁面处形成高压区域。气相场呈现以中心为轴同转向不同流向的双螺旋结构,大部分颗粒被夹带到壁面附近,聚集在一起,形成聚团并产生分离,模拟结果发现旋风分离器在模拟条件下的分离粒径为1×10~(-5)m。     

泥炭树脂颗粒对水溶液中十二烷基苯磺酸钠的去除

泥炭树脂颗粒对水溶液中十二烷基苯磺酸钠 (SDBS)具有很好的去除效果。数据分析表明 ,Freundlich和 Langmuir吸附等温方程可以很好地描述这一过程。通过 L angmuir方程计算出颗粒对 SDBS的最大吸附量为 3 3 .3 3 mg·g- 1。在试验条件下 ,吸附量随着 SDBS的初始浓度增加而增加 ,当溶液的初始 p H在 4～ 8的范围时 ,颗粒对 SDBS吸附量变化很小。溶液的初始浓度对吸附速率产生明显影响 ,浓度越低吸附速率越快 ,达到吸附平衡所需的时间越短。准二级动力学模型能够很好地描述颗粒对 SDBS的吸附过程。     

CTAB改性纳米零价铁的制备与橙黄Ⅱ的降解

以十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)为分散剂,制备改性纳米零价铁颗粒(CNZVI)。比表面积、XRD、SEM和TEM表征结果表明改性的CNZVI比未改性纳米零价铁颗粒(BNZVI)粒径更小、更均匀,具有更好的分散性能和抗氧化性。首次考察了CNZVI对于水中染料橙黄Ⅱ的脱色降解效果。CNZVI对橙黄Ⅱ的脱色率和降解速率均优于未改性纳米铁颗粒BNZVI,脱色率在反应进行10 min后趋于稳定。考察了溶液p H、初始浓度、NZVI投加量和温度对反应脱色率的影响。p H值和初始浓度越高,脱色率越低;脱色率随着投加量和温度提高而增大。最后优化反应条件为:p H值5.96,初始浓度100mg/L,NZVI投加量0.2 g/L,反应温度293 K,CNZVI对橙黄Ⅱ的脱色率为91.8%,比BNZVI的脱色率高出16.1%。动力学分析表明,CNZVI对橙黄Ⅱ降解反应符合伪一级反应动力学。     

基于单质硫回收的高含硫废水氧化

采用双氧水在常温常压下对实验室模拟的高浓度含硫废水进行处理,考察了双氧水的浓度、初始p H和反应时间对硫化物去除效果的影响,以及含硫废水去除过程中氧化还原电位(ORP)的控制对氧化产物的影响,分析了固相产物的晶体和表面结构。结果表明,在双氧水浓度为0.147 mol/L、初始p H为6、反应时间为9 min的条件下,废水中硫化物浓度由1 985.46 mg/L降至38.37 mg/L,硫化物去除率达到98.07%,去除效果最佳。在初始ORP值不同的条件下,体系中主要的氧化产物为单质硫和硫酸根;当加入的氧化剂不足时,单质硫和硫酸根随ORP值降低而增加,当加入氧化剂过量时,单质硫和硫酸根随ORP值增加而增加;当体系中ORP值控制在60~178 m V时,单质硫的产量都能达到较为理想的值。X射线衍射(XRD)分析表明,体系中固相产物为环状斜方硫(α-硫)。扫描电子显微镜(SEM)分析表明,单质硫颗粒为表面不光滑的球状颗粒,粒径呈微米级,越小越易聚集在一起。     

SCX型脱硫除尘器内部气固两相流场数值模拟

采用FLUENT软件对SCX型脱硫除尘器内部气固两相流场进行数值模拟.气相采用Realizable k-ε湍流模型,颗粒相采用离散相模型(DPM),压力-速度耦合算法选择SIMPLE进行计算.分析了装置内z=0截面上气相压力和速度的分布,并对不同粒径颗粒的浓度和运动轨迹进行计算,还在考虑重力及不考虑重力2种情况下分析了...     

扩散荷电作用下线板式ESP中PM2.5捕集效率的数值模拟

为考察线板式静电除尘器中PM2.5颗粒的除尘性能,建立电场、颗粒动力场和流场多场耦合下的数学理论模型.采用GAMBIT软件构造ESP实体结构,将用户自定义程序UDF导入到FLUENT软件中进行数值仿真,并应用DeutsehAnderson公式计算粉尘在不同荷电机理和2种不同除尘操作参数下的除尘效率.数值结果表明,扩散荷电效应对PM2.5分级除尘效率贡献率随粒径增大非线性减小;外加工作电压越低或烟道气流速越高,扩散荷电效应对PM2.5粉尘颗粒的影响越大;在较高外加电压工况下,扩散荷电对综合效率的影响与降低一定量的烟道气流速相当.     

废旧电路板加热拆解过程中颗粒物的排放及其在人体呼吸系统的沉积特征

废旧电路板(WPCB)表面焊接有大量电子元器件,从资源高效回收的角度出发,需要对WPCB进行加热拆解以便于电子元器件及电路板基板材料的后续处理。WPCB加热拆解过程将释放大量的烟雾污染物,易造成环境污染并危害工人健康。对WPCB加热拆解过程释放颗粒物的粒径分布、颗粒物数浓度和颗粒物质量浓度等特征进行研究,核算不同粒径段颗粒物的排放系数,并研究了加热拆解过程中颗粒物在人体呼吸系统的沉积特征。总体看来,WPCB加热拆解过程所释放的颗粒物中,数量上以细颗粒物为主,粒径越小的颗粒物数浓度越高,质量上以大颗粒为主,粒径越大的颗粒物质量浓度越高。WPCB加热拆解过程中,颗粒物数浓度排放系数为3.30×10~5个/cm~3,质量浓度排放系数为9.55mg/m~3。工人操作过程中吸入的颗粒物主要沉积在呼吸系统的鼻腔咽喉部位、气管支气管部位和肺泡部位,3个部位的沉积通量分别为3.32、1.26×10~(-1)、1.99×10~(-1) mg/h,合计每小时约有3.65mg颗粒物进入工人的呼吸系统,需要对工人提供呼吸系统的保护措施。     

基于Fluent多喷嘴喷雾干涉数值模拟分析

对于发尘强度大的尘源,需要布置多个喷嘴进行联合抑制,多个喷嘴联合布置会伴有干涉现象。干涉区域雾滴之间的相互碰撞和再次破碎在微雾除尘过程中起着重要作用。同时,喷嘴数量和位置也显著影响整体雾化效果。为了进一步了解雾滴在运动过程中发生的一系列动力学事件,基于碰撞模型、破碎模型以及蒸发模型,采用UDF方法对雾化场进行了数值模拟,模拟结果表明,增加喷嘴数目可以适当提高雾滴粒径分布的均匀性,进而提高除尘效率;随着雾化压力提高,雾滴初始动能增加,对小于5μm的呼吸性粉尘有很好的除尘效果。