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泡沫分离法去除水中微量铜和镍二元金属离子的研究

作　者: 袁文
导　师: 董红星
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 化学工程
关键词: 泡沫分离铜和镍正交实验宏观动力学
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

电镀作为机械制造中的一项基础工艺,在促进经济发展的同时,其所带来的污染令人担忧。因此,寻求一种行之有效的废水处理方法势在必行。泡沫分离技术以其成本低、操作简单,特别是能适应水质和低浓度溶液等独特的优势,在众多废水处理方法中脱颖而出。本文采用泡沫分离法对同时去除水溶液中微量的铜和镍二元金属离子进行了实验研究。本实验采用正交设计方法,对不同种类的表面活性剂进行了筛选。实验结果表明,十二烷基硫酸钠在碱性环境下,当溶气水流量为200L/h,溶气压为0.24MPa时,去除Cu²⁺和Ni²⁺的极差值分别为3.98和3.73,去除率为93.50%和92.15%。在正交实验的基础上,本文采用单因素实验考察了表面活性剂浓度、pH值、原液流量、溶气水流量及紊凝剂用量对泡沫分离Cu²⁺和Ni²⁺的影响,并确定出最佳分离工艺条件。实验结果表明,在表面活性剂浓度为15mg/L,pH值为11,原液流量为80L/h,溶气水流量为250L/h,硫酸铝（絮凝剂）用量为15mg/L时,Cu²⁺和Ni²⁺的去除率可分别达到92.46%和93.14%。本实验对泡沫分离Cu²⁺和Ni²⁺进行了宏观动力学研究,根据泡沫分离过程与化学反应过程的等效性,将泡沫分离过程等效为一化学反应过程。通过实验确定出等效反应为一级反应且等效反应速率常数为k=0.289。同时对分离池中金属离子的停留时间分布进行了研究,由实验可知,平均停留时间t_m为9.089,方差σ₁²为55.223,无因次对比时间方差σ_θ²为0.668。在此基础上,建立了泡沫分离过程去除率与等效反应速率常数和停留时间分布密度函数间的数学模型表达式,并拟合出了停留时间分布密度函数的数学表达式。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-29
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 泡沫分离基本原理  12-22
    1.2.1 泡沫分离原理  12-13
    1.2.2 泡沫体系  13-20
    1.2.3 泡沫吸附机理  20-22
  1.3 国内外研究进展及应用  22-28
    1.3.1 泡沫分离技术的研究进展  22-27
    1.3.2 模型研究状况  27-28
  1.4 本文主要工作  28-29
第2章表面活性剂的筛选  29-38
  2.1 实验装置及药品  29-30
    2.1.1 实验装置  29-30
    2.1.2 实验药品  30
  2.2 实验步骤  30-31
  2.3 检测铜离子和镍离子浓度的方法  31-34
    2.3.1 检测方法  31-32
    2.3.2 样品的配制  32
    2.3.3 matlab计算程序的校正及检验  32-34
  2.4 表面活性剂的筛选  34-37
    2.4.1 正交实验设计  34-36
    2.4.2 正交实验极差分析  36-37
  2.5 本章小结  37-38
第3章单因素影响实验研究  38-47
  3.1 表面活性剂浓度的影响  38-40
  3.2 pH值的影响  40-41
  3.3 原液流量的影响  41-43
  3.4 溶气水流量的影响  43-44
  3.5 硫酸铝用量的影响  44-46
  3.6 本章小结  46-47
第4章宏观动力学分析  47-56
  4.1 宏观动力学实验  47-48
  4.2 等效速率常数及反应级数  48-50
  4.3 平均停留时间和方差  50-51
  4.4 数学模型  51-53
  4.5 停留时间分布密度函数方程  53-54
  4.6 本章小结  54-56
结论  56-58
参考文献  58-64
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  64-65
致谢  65-66
附录1 源程序  66-69

泡沫分离法去除水中微量铜和镍二元金属离子的研究

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