火电厂反渗透浓水电解除氨氮及制氯性能研究

【摘要】：火电厂酸碱再生废水含较高浓度的氨氮,总溶解固体以钠离子、氯离子为主,二价结垢离子含量很低,因此采用反渗透技术对上述废水进行回收处理,反渗透后的淡水可以进行回用,但其浓水含氨氮和氯化钠较高,不能达到回用标准。因此需要对反渗透浓水进行再处理。本文提出使用电解方法对酸碱废水经反渗透后的浓水进行处理,通过电化学性能测试选择合适的阳极材料,同时通过电解水样研究了电流密度、pH、TDS、阳极材料对除氨、制氯、能耗、槽压以及对极板结垢的影响,并提出预防极板失效的措施。获得的主要结论如下:通过电化学阳极测试实验,测定了四种钛基金属氧化物涂层DSA阳极的析氧电位与析氯电位。四种DSA阳极材料分别为涂层配方不同的Ti/RuO2-Ir O2(R1和R2)与涂层配方不同的Ti/IrO2-Ta2O5(T1和T2)。实验结果表明:所选的四种DSA阳极材料的析氯电位在1100mVvs.SCE~1125mVvs.SCE之间,这满足GBT22839-2010《电解海水次氯酸钠发生装置技术条件》中对阳极析氯电位的技术要求;析氧电位在1240mVvs.SCE~1275mVvs.SCE之间。上述四种材料均可作为析氯电极使用。综合考虑技术、经济等因素,选择析氯电位低、析氧电位高且价格较便宜的Ti/RuO2-Ir O2材料作为电解实验所用的DSA电极。电流密度对氨的降解及氧化速率影响较大,电流密度高时,氨的降解时间短,氨的瞬时氧化速率高;电解过程中氨降解的平均能耗相对较高,但是幅度不大。水样的TDS、pH对电解过程中氨的氧化速率、总氯浓度变化及氯离子转化率影响相对较小;TDS越低、电流密度越高、pH越高,电解过程中氨的降解平均能耗相对越高,但增大幅度不大;pH=7.05时,氨的平均氧化速率较pH=9.18略有提高。但由于用反渗透工艺回收精处理酸碱废水时所产的浓水呈碱性,pH在9.0以上,若调pH至中性需消耗一定量的盐酸,因此运行费用会有所增加。两种阳极材料Ti/RuO2-Ir O2(R1)与Ti/RuO2-IrO2(R2)在相同工况条件下电解除氨及制氯时,结果表明:Ti/RuO2-IrO2(R2)的除氨及制氯效果更好;在不同工况条件下,随着电解时间延长,水样中氨浓度呈线性下降,氯离子浓度也逐渐降低,氨去除完后总氯浓度迅速上升,氨的平均能耗逐渐增大,水样中总氯浓度在电解初期缓慢上升并达到2000mg/L后基本保持不变,直到氨被完全去除完后,总氯浓度迅速上升,继续进行短时间电解总氯浓度即可达到6000mg/L左右。在相同工况条件下,高温更易使极板结垢;极板结垢对电解除氨以及制氯的效果有明显影响。极板清洁程度越高,氨的氧化速率及氯离子转化率越高,氨的平均能耗越小;在整个电解过程中,槽电压随着时间的延长而增大;电流密度越大,槽电压越大;在氨完全去除完后,总氯在在短时间内增长很快。 【关键词】：火电厂 线性伏安法 电化学氧化 电解 DSA
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题的研究背景11
• 1.2 氨氮废水处理方法介绍11-16
• 1.2.1 生物处理法11-12
• 1.2.2 膜处理法12-13
• 1.2.3 离子交换法13-14
• 1.2.4 吹脱法14
• 1.2.5 化学沉淀法14-15
• 1.2.6 折点加氯法15
• 1.2.7 电化学氧化法15-16
• 1.3 电化学法除氨氮的研究现状与发展趋势16-18
• 1.3.1 阳极材料涂层的选择16
• 1.3.2 阳极材料性能的选择16
• 1.3.3 电化学氧化氨氮机理研究16-18
• 1.3.4 电化学氧化法的发展趋势18
• 1.4 电解制氯的研究现状与发展趋势18-20
• 1.4.1 电解制氯研究现状18-19
• 1.4.2 电解制氯极板的种类和要求19-20
• 1.5 本研究的内容和意义20-21
• 1.5.1 本研究的内容20
• 1.5.2 本研究的意义20-21
• 第二章 阳极材料的测试试验研究21-27
• 2.1 实验药品及实验仪器21
• 2.2 实验方法21-22
• 2.2.1 电解材料的表征方法21-22
• 2.2.2 电化学性能测试22
• 2.3 结果与讨论22-25
• 2.3.1 阳极材料的析氯电位22-23
• 2.3.2 阳极材料的析氧电位23-24
• 2.3.3 阳极析氧析氯电位比较24-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 电解处理反渗透浓水的影响因素研究27-56
• 3.1 实验材料与方法27-29
• 3.1.1 实验药品与设备27
• 3.1.2 实验水质指标测定27-29
• 3.2 实验装置及工艺流程29-30
• 3.3 实验用水30
• 3.4 阳极材料Ti/RuO_2-Ir O_2(R_2)的实验结果与讨论30-45
• 3.4.1 电流密度对电解的影响30-35
• 3.4.2 TDS对电解的影响35-38
• 3.4.3 pH对电解的影响38-41
• 3.4.4 温度对电解的影响41-43
• 3.4.5 电解各位置均匀度比较43-45
• 3.5 阳极材料Ti/RuO_2-Ir O_2(R_1)的实验结果与讨论45-52
• 3.5.1 电流密度对电解的影响45-48
• 3.5.2 pH对电解的影响48-50
• 3.5.3 电流密度对极板间电压的影响50-51
• 3.5.4 氨氮去除完后，电流密度对制氯的影响51-52
• 3.6 极板材料对电解的影响52-54
• 3.6.1 氨氮的降解及其氧化速率52-53
• 3.6.2 总氯浓度变化以及游离氯占总氯的比例53
• 3.6.3 氯离子浓度变化及其转化率53-54
• 3.6.4 氨氮降解能耗54
• 3.7 本章小结54-56
• 第四章 阳极失效对除氨与制氯的影响及阳极失效的防治56-64
• 4.1 极板结垢的影响56-61
• 4.1.1 高温条件下极板结垢对除氨氮及制氯的影响56-58
• 4.1.2 常温条件下极板结垢对除氨氮制氯的影响58-61
• 4.2 极板失效防治措施61-63
• 4.3 本章小结63-64
• 结论与展望64-66
• 结论64-65
• 展望65-66
• 参考文献66-68
• 攻读学位期间取得的研究成果68-69
• 致谢69

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