基于量子化学计算的正己烷热解反应动力学模拟

为研究正己烷(n-C_(6)H_(14))的常压热解特性,提出了正己烷热解(NHP)模型,该模型使用基于误差传播的直接关系图(DRGEP)简化方法和色散校正密度泛函理论的B2PLYP/def2-tzvp方法,得到了一个包含33种物种和134个基元反应的简化机理。利用该模型计算了n-C_(6)H_(14)在不同温度下主要热解产物乙烯(C_(2)H_(4))、丙烯(C3H6)和丁炔(C4H6)的相对摩尔分数,并对n-C_(6)H_(14)的热解过程进行了反应路径分析。利用同步辐射真空紫外光电离质谱法(SVUV-PIMS)结合射流搅拌反应器(JSR)在温度为673~1103K、压力为1atm条件下对n-C_(6)H_(14)进行了热解实验,并与NHP模型进行了对比分析。结果表明:n-C_(6)H_(14)热解过程中最主要的产物是C_(2)H_(4),促使C_(2)H_(4)生成较为重要的两个反应的指前因子分别为6.01×10^(13)s^(-1)和2.18×10^(13)s^(-1)。在673~1023K温度范围内,结合量子化学计算得到的NHP模型对n-C_(6)H_(14)主要热解产物的相对摩尔分数进行了预测,与JetSurF 2.0模型相比,C_(2)H_(4)和C4H6的最大误差分别减小了27.9%和47.9%。反应路径分析表明,C_(2)H_(4)主要来源于己基的一系列β位断裂。

紫外线消毒系统中强度分布的理论计算与生物验证对比

应用以MPSS模型为基础的计算软件UVcalc对某饮用水紫外线消毒反应器进行强度分布的计算,同时,采用枯草芽孢杆菌(ATCC9372)作为受试菌种进行生物验证.结果显示,在该反应器中理论计算数值总体上明显高于生物验证的数值,反应器中最低紫外剂量区域出现在2支灯管之间的反应器壁附近.另外,理论计算和生物验证的误差与流量、透光率具有相关性.在高流量、低透光率的情况下,理论计算的数值更接近于生物验证数值.相对于理论计算,生物验证是确定紫外线反应器剂量反应曲线的可靠方法.

不同波段紫外光在TiO_2悬浊液中的消光特点

为确定TiO2 催化剂悬浊液对不同波段紫外光的消光规律 ,本试验以 4 CBA Na为模型污染物 ,针对催化剂/污染物悬浊液体系在不同催化剂投加量下 ,对UVA、UVB和UVC波段光子的消光效果进行了测定 .结果表明 ,各悬浮体系对各波段紫外光的消光基本上符合比耳定律 ,即随着入射光程的增加 ,光强呈现负指数衰减 ;紫外光在催化剂悬浊液中的消光系数随催化剂投加量的增大而增加 ,其增加规律可以用二次多项式表示 ;污染物溶液本身对UVB和UVC紫外光有吸收 ,UVB和UVC紫外光在催化剂 污染物悬浮体系中的消光系数可视为污染物与催化剂颗粒的消光系数之叠加 .催化剂悬浊液对紫外光的消光系数随紫外光波长的减小而增大 ,这意味着使用短波长的UVC作为光催化降解光源可以提高能量利用效率 .

紫外线消毒反应器的生物验证试验研究

紫外线消毒技术存在无持续消毒效应、不能在线监测等缺点,因此为了保证紫外线消毒的安全可靠,必须对所设计的紫外反应器进行生物验证试验,以确保反应器的消毒效果和剂量。通过对加拿大紫外消毒反应器在不同透光率下的消毒效果和剂量进行研究,建立了该反应器所对应的紫外线剂量—灭活率曲线。结果表明,该反应器对MS-2噬菌体具有良好的灭活效果。

紫外线消毒器辐射剂量的CFD模拟

为了提高紫外线消毒器的杀菌效果和杀菌均匀性,利用fluent软件模拟紫外线消毒器内的流线和辐射剂量分布,并由此设计了湍流式紫外线消毒器。模拟结果表明:改进后的湍流式紫外线辐射剂量最小值从41.57J/m2增大到262.36J/m2,最大值从2071.09J/m2减小到1094.36J/m2;紫外线辐射剂量比改进前集中,有助于改善杀菌均匀性,提高杀菌效果。

紫外线消毒反应器研究

对适宜于紫外线消毒的反应器的型态和水力条件进行了研究。通过模拟活塞流反应器和示踪实验 ,得到该反应器的分散数 (D/uL)、AR(长宽比 )、Pe和Re等水力参数和模型参数。实验结果表明 ,该反应器可视为有纵向扩散的活塞流反应器 ,在控制流态下具有良好的消毒效果。

紫外消毒系统的应用及其研究进展

介绍了紫外消毒系统的一般结构,综述了消毒反应器的发展及分类,讨论了国内外常用的消毒反应器结构,提出未来设计消毒系统的研究重点。

光化学氧化法处理垃圾渗滤液影响因素的研究

以光化学氧化法处理垃圾渗滤液为研究对象,对不同光反应器、H2O2的投加方式、渗滤液曝气、不同光源以及原水初始COD浓度等影响因素进行了探讨,实验结果表明:旋转式反应器对COD去除效果最高,降膜反应器虽效率略差,但结构简单,光源无污染,易于在工程中使用;H2O2一次性投加更有利于COD的去除;在合适时间段采取曝气方式可提高紫外光氧化反应速度;紫外灯光对COD去除较好,而太阳光对COD去除稍差,可能耗低、成本低,在污染物治理时有广阔的应用前景;COD去除效率随原水初始COD浓度的增加而增加。

微波无极紫外光氧化处理印染终端废水回用中试

采用微波无极紫外光氧化反应器对印染厂二级物化处理后终端出水进行深度处理回用中试试验。运行结果表明,废水的色度去除率达到100%,CODcr去除率达到73%。连续运行1200h,出水水质稳定并达到印染厂回用要求。

气固相法合成氯化聚氯乙烯的动力学

在紫外光引发条件下采用气固相法在流化床反应器中合成氯化聚氯乙烯,研究了聚氯乙烯(PVC)氯化的动力学行为,考察了不同反应温度、反应时间、紫外光强度和氯气含量对PVC氯化反应的影响,通过自由基反应机理建立了PVC氯化反应的动力学模型,并对方程参数进行了估值。结果表明:该动力学模型可以很好地描述PVC的氯化行为,反应的表观活化能为82.6 kJ/mol,指前因子为9.97×1010 s-1。

紫外辐照下竹丝生物反应器用于二级尾水的脱氮实验研究

利用竹丝生物反应器处理二级尾水,研究了在是否打开紫外灯的条件下,对比考察了对BOD5、COD、NO3--N、NO2--N及TN的去除效果。结果表明,未开紫外灯阶段BOD5、COD、NO3--N、NO2--N、TN的平均去除率分别为43.7%、84.2%、58.3%、80.6%、86.1%、68.8%,开启紫外灯阶段,上述污染物平均去除率分别为61.6%、87.2%、68.3%、86.5%、90.4%和77.8%,出水污染物指标远远低于GB 18918-2002一级A标准。可能是紫外辐照能提高二级尾水中残留有机物矿化和竹丝分解产物结构的简单化,从而提高了有机物的好氧分解和生物反硝化效果。

新型光化学反应器及二氧化碳光解反应研究

研究设计了可产生波长小于200 nm真空紫外光的光化学反应器,首次利用该波段的光在该反应器中进行了CO2光解反应的研究。用氮气为发光介质对其进行光强标定,实验表明主要产生120、149、174 nm波长的光(N原子谱线);实验条件下CO2光解后生成产物CO,结果表明光源电流一定时产生CO的量与光源工作气体的压力有关,在CO2和N2反应物系中,光源内发光介质N2的压力在2 500 Pa左右时CO的产率最大,而在该反应物系中加入甲烷后,CO的产率明显增大。

紫外光—降膜反应器处理垃圾渗滤液的研究

采用紫外光与降膜反应器技术来深度处理垃圾渗滤液,研究了H2O2与污染物质化学计量比、Fe2+与H2O2比、水流速度以及溶解O2对COD去除效率的影响关系。实验结果表明:在H2O2与污染物质化学计量比小于0.78时,COD去除率实验值比理论值要大,且随计量比增加而增加,而计量比大于0.78时,实验值比理论值小,且随计量比的增加而小幅增加;Fe2+与H2O2之间存在一最佳比,在比为15.2×10-3时COD去除率最大;水流速度在反应初期对COD去除率有一定影响,而在反应后期影响不大;在合适时间段采取曝气充氧方式可提高紫外光反应速度。

真空紫外光化学反应器的研究

设计了能产生波长小于200 nm的真空紫外光化学反应器,通过工作气体氮气进行光强标定表明,其主要产生109 nm,120 nm,149 nm,174 nm波长的光(N原子谱线)。首次在该光化学反应器中进行了CO2光解反应的研究,实验结果表明该实验条件下CO2光解后生成产物CO,当光源电流300 mA时,生成CO的相对量与光源内工作气体的真空度相关。提出了光化学反应器设计时存在的问题、影响因素及考虑因素,为光化学反应器设计放大和操作条件优化提供实验依据和理论思路。

不同挡流板形式紫外线消毒仪杀菌效果模拟

为优化挡流板形式以提高营养液循环利用前的杀菌效率,该文提出了2孔-圆环、2孔、4孔-圆环、4孔、4孔-4孔交错单一布置型和组合型5种不同的消毒仪内部挡流板改进方案,并利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)进行数值模拟和分析,结合径向辐射模型计算得出病菌在不同消毒仪内运动过程中受到的辐射剂量值。结果表明加装4孔型挡流板时,颗粒在消毒仪内绕流过程中受到的辐射剂量最小值、平均值比改进前的截去挡流板顶端或底端部分型挡流板分别提高33.4%、4.2%,变异系数减小0.07。与其他改进方案相比,4孔型对应的颗粒辐射剂量最低值最大,变异系数最小,分布更加集中合理,表明4孔型挡流板优于改进前和其他几种改进方案。该文结果可为优化消毒仪内部结构和提高杀菌效果提供理论依据。

光催化真空紫外-臭氧氧化一体的反应器研制

自行研制了集光催化真空紫外及臭氧氧化为一体的反应器,并采用正交实验考察其对苯酚的降解性能。结果表明,其对苯酚的矿化速率常数分别是单独真空紫外光氧化(VUV)、光催化(UV/V-N-TiO_2)的3.01和2.10倍,分别是组合真空紫外光催化(VUV/V-N-TiO_2)、真空紫外臭氧氧化(VUV/O_3)和光催化臭氧氧化(UV/V-N-TiO_2/O_3)的1.48、2.08和2.60倍,三者形成协同促进作用矿化苯酚效果好。苯酚初始质量浓度对其矿化性能影响最大,越低矿化效果越好。在初始苯酚质量浓度10 mg/L、循环体积流量0.5 L/min、p H为4、空气体积流量0.2 L/min的优化条件下,反应4 h矿化率达92.6%。一体反应器结构紧奏、工艺简单。

移动床生物膜技术处理校园污水过程中DOM的光谱特征

研究了厌氧-缺氧-好氧移动床生物膜(MBBR)工艺对校园污水的处理效果,采用三维荧光光谱和紫外光谱分析了污水处理过程中溶解性有机物(DOM)的降解特性及其组成特征。结果表明,MBBR对校园污水具有较好的去除效果,COD,NH3-N,TN,TP和DOC的去除率分别达到83.0%,70.9%,52.4%,59.2%和62.2%。三维荧光光谱显示有3个明显的特征荧光峰,其中心位置分别在Ex/Em=230nm/325nm(T峰)、Ex/Em=280nm/350nm(S峰)、Ex/Em=350nm/440nm(R峰)附近,污水中荧光类溶解性有机物主要包括类色氨酸(Trp)、类溶解性微生物代谢产物(SMP)和类腐殖酸(HA)。DOM特征荧光峰的中心位置及荧光强度随处理流程而变,说明污水中DOM的组成和相对含量经MBBR处理后发生变化。其中,类色氨酸、类溶解性微生物代谢产物荧光特征峰近乎消失,表明MBBR对这两类有机物质去除效果显著;溶解性微生物代谢产物荧光强度在厌氧池、缺氧池、好氧池分别为进水的37.1%,20.3%,13.1%,表明MBBR的各生化阶段,微生物均能很好的降解SMP;但类腐殖酸(R峰)荧光强度降低较小,微生物对类腐殖酸总的去除效果不明显。在MBBR工艺流程中,DOM腐殖化指数HIX、荧光指数FI、生物源指数BIX均逐渐增大,微生物对有机污染物降解起到了关键作用。其中,HIX值在缺氧池、好氧池、出水中增大到4以上,经MBBR处理后,DOM腐殖化程度和成熟度逐渐增加;缺氧池、好氧池及出水的荧光FI值接近1.9(分别为1.899,1.881,1.887),说明其中类腐殖质有机物主要源于微生物代谢活动;缺氧池、好氧池及出水中DOM的BIX值约为1.0(依次为0.985,1.018,0.979),说明缺氧池、好氧池及出水中DOM也主要源于微生物代谢或死亡。污水的紫外特征值E250/E365随工艺流程逐渐减小、SUVA254不断增大,表明经MBBR处理后,污水中DOM类型和含量均发生了较大变化,有机物的共轭不饱和双键或芳香性基团增多,聚合度、腐殖化程度、分子质量增大。

紫外光/生物膜耦合降解苯酚与2,4,6-三氯酚

氯酚是一种较难生物降解的有机化合物且又广泛存在于自然环境中,传统的生物方法不能有效地使其得到降解,同时氯酚的存在还会对苯酚的降解产生一定的抑制作用.为此本研究采用一种一体式的内循环光/生物降解反应器,借助生物膜与波长为254 nm的紫外辐射的协同作用对含有苯酚和2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)混合溶液进行降解.实验中分别比较了单独紫外辐射(P)、单独生物降解(B)以及紫外辐射与生物降解(P+B)共同作用下苯酚与2,4,6-TCP的降解规律,重点讨论了2,4,6-TCP对苯酚降解速率的影响.实验结果表明:2,4,6-TCP的存在对苯酚的降解有抑制作用,而采用P+B方法时,该抑制作用可以得到有效地缓解,苯酚对2,4,6-TCP降解速率的影响不大,采用紫外光辐射与生物膜耦合的方法对混合溶液进行降解时,混合溶液中苯酚和2,4,6-TCP的降解速率最快,相应的COD平均去除率也最高.

苯酚在紫外辐射和生物膜联合作用下的降解动力学

采用石英玻璃制成的循环床式生物反应器,在波长为254 nm的紫外辐射条件下进行降解苯酚的研究.分别比较了不同浓度苯酚溶液在单独紫外辐射,单独生物降解以及紫外辐射与生物降解共同作用下的降解规律.实验结果表明:在紫外辐射条件下,生长在陶瓷微孔内的生物膜仍具有较好的生物活性.根据苯酚降解动力学分析,单独生物降解比单独紫外光辐射降解速率快,而采用紫外光与生物膜组合方法降解苯酚时,其负荷最高.

紫外辐照强化生物膜反应器去除尾水中总氮特性研究

以无紫外辐照的生物膜反应阶段(B)为对照组,研究了紫外辐照协同生物膜反应阶段(UV/B)去除尾水中的总氮特性,考察尾水中氮素污染物转化规律和影响因素。试验结果表明:UV/B对TN、NO3--N、NH4+-N、COD、BOD的平均去除率比B要分别高出9.1%、5.9%、14.2%、3.0%、17.9%,紫外辐照有利于强化生物膜反应器脱氮和COD去除效果,可以为尾水深度脱氮和COD去除提供借鉴。