电化学技术在膜法制备超纯水预处理中应用

论文摘要

随着科学技术的飞速发展,电子、电力、制药、化工、轻工、航空航天和冶金等行业对纯水水质的要求越来越高,直接采用超纯水作原料和工艺用水的部门也越来越多。油田伴生气是石油开采过程中所产生的副产品,由于油田伴生气成分复杂,在加工回收利用过程中,须用超纯水喷射洗涤。本论文研究以地下微污染水为水源,采用预处理+2级反渗透+EDI+抛光混床制备超纯水。合理的预处理工艺对制备超纯水至关重要。本论文先采用石英砂过滤器+保安滤器作为预处理工艺,由于原水中有机类杂质和S2-含量高,膜污染严重,连续运行120h后,反渗透膜通量明显下降,证明此预处理方法不理想;电化学技术作为预处理工艺,能有效将有机类物质氧化降解,S2-氧化为S单质,从而达到减少后续反渗透膜污染的目的。电化学方法作为预处理工艺,选择电极是关键。通过比较钛基钌铱钽电极和钛基钌铱电极析氧电位、析氯电位和强化寿命的大小,得出钛基钌铱钽材料电极更具抗腐蚀性能、优良催化性能和更佳的电化学性能。电化学氧化过程中产生余氯和溶剂化电子、·OH、O2·、HO2·等活性物质,余氯能将S2-氧化为S单质,活性物质能将有机类物质氧化降解。氧化过程中产生的余氯浓度和活性物质与电流密度、极板间距和氧化时间有关。实验结果证明:在电流密度为0.10A/cm2,极板间距为30mm时,氧化产生余氯浓度效率最高;氧化时间为6.5min时,产生的余氯浓度满足氧化水体中4mg/L S2-的需要;氧化时间为7min时,氧化产生自由基浓度效果最佳,对水体中有机类物质去除率可达66.9%;氧化后的S单质和其它一些杂质会对后续膜造成污染,当1% PAM投加量为6mL/500mL溶液,PAC投加量为0.10g/L时,絮凝效果最佳,浊度去除率为89.1%。系统运行一个月结果证明:出水中,Ca2+含量小于2μg/L,Na+含量小于5μg/L,SiO2含量小于5μg/L,电阻率稳定在17 MΩ·cm以上,TOC含量基本检测不出,出水水质稳定可靠,可很好满足油田伴生气洗涤水水质要求。本工程总投资约为26.8万元,运行成本约为3.60元/吨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 超纯水应用领域和制备技术
• 1.1.1 超纯水应用
• 1.1.2 超纯水制备技术
• 1.2 电化学水处理技术
• 1.2.1 电化学污水处理技术基本类型
• 1.2.2 电化学水处理技术优点
• 1.2.3 电化学技术在水处理行业中应用
• 1.2.4 电化学水处理技术研究热点
• 1.2.5 电化学水处理技术亟待解决的问题
• 1.3 本课题研究内容和意义
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究意义
• 2 超纯水制备预处理工艺选择
• 2.1 原水水质和出水水质指标
• 2.2 工艺设计
• 2.3 预处理工艺选择
• 2.3.1 传统预处理工艺
• 2.3.2 电化学方法作为预处理工艺
• 2.4 本章小结
• 3 电化学实验
• 3.1 电化学实验原理
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验器材
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.3 结果与分析
• 3.3 本章小结
• 4 超纯水制备
• 4.1 工作原理
• 4.2 设计标准
• 4.3 工艺流程
• 4.4 工艺流程描述
• 4.4.1 预处理系统
• 4.4.2 反渗透系统
• 4.4.3 EDI 除盐系统
• 4.4.4 抛光混床系统
• 4.5 结果与分析
• 2+、Na⁺去除效果研究'>4.5.1 Ca²⁺、Na⁺去除效果研究
• 2 去除效果研究'>4.5.2 SiO₂去除效果研究
• 4.5.3 电导率影响
• 4.6 本章小结
• 5 设备总投资及运行成本分析
• 5.1 总投资估算
• 5.2 运行成本估算
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历及发表的学术论文