不同形状反应器内亚甲基蓝超声降解

论文摘要

工业废水处理有很多途径,其中有一种高效洁净的超声波法。但用超声波法在声化学反应器中进行水处理容易产生驻波,废水中所存在的有机污染物得不到较好处理,超声降解在不同形状反应器内产生的效果有差异。本文以流体动力学方程为依据推导不同形状反应器内的声场方程,仿真模拟超声波在不同形状反应器内的声场分布,实验操作超声波对不同形状反应器内的水样降解情况,从而用此方法改良声场分布,提高降解效率。研究如下:(1)从声波传播基本方程出发,结合流体动力学相关知识,考虑传热和黏度影响,推导超声波在不同形状反应器内液体中传播的非线性方程。结合相应的初始条件和边界条件,推导超声波在不同形状反应器内液体中传播的无量纲方程。对无量纲方程进行频域展开,推导超声波在不同形状反应器中传播的声场方程,通过计算分析讨论不同形状反应器内的声场分布。结果表明,声场分布和反应器形状有关,且相同条件下,锥形反应器内声压值大。(2)仿真模拟不同形状反应器声传输现象。烧杯和锥形瓶反应器中无涡流作用时,烧杯反应器内声压无变化,锥形瓶反应器内声压有所增大。同一时间下,锥形瓶反应器内声波发生变化,且锥形瓶反应器内声压值比烧杯反应器内大。烧杯和锥形瓶反应器中有涡流作用时,烧杯反应器内声波稍微变化,锥形瓶反应器内声波明显变化且反应器内声压增大。同一时间下,锥形瓶反应器内声波一直在变化,声压值也比烧杯反应器内大。无论是否有涡流作用,锥形瓶内声波变化非常大,声压值也高。(3)实验探究不同形状反应器内模拟水样降解情况。烧杯和锥形瓶反应器中无搅拌时,反应器内的亚甲基蓝都有所降解,锥形瓶内降解效果更好。同一时间下,锥形瓶内降解偏好。烧杯和锥形瓶反应器中有搅拌时,反应器内亚甲基蓝的降解率都大幅提高,锥形瓶内降解程度加剧。相同时间下,锥形瓶内降解更彻底,效果偏优。无论烧杯反应器和锥形瓶反应器中是否有搅拌,锥形瓶内的水样降解都比烧杯内的优良。通过探索超声波在不同形状反应器内的传输情况,模拟发现可变更反应器形状改善声场分布,实验求证形状的改变与处理成效的确相关。因此,不妨改良反应器外形,以便提高降解效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究的背景及意义
•   1.2 工业废水处理方法
•   1.3 超声降解原理
•   1.4 国内外研究现状
•   1.5 本文主要研究内容
• 第2章 不同形状反应器内声传播方程
•   2.1 基本方程
•   2.2 无量纲方程
•   2.3 频域展开式
•   2.4 本章小结
• 第3章 不同形状反应器内声场特性
•   3.1 不同形状反应器内声场特性
•     3.1.1 无涡流时不同形状反应器声场特性
•     3.1.2 有涡流时不同形状反应器声场特性
•   3.2 不同方式下的声场特性
•     3.2.1 烧杯中不同方式下的声场特性
•     3.2.2 锥形瓶中不同方式下的声场特性
•   3.3 本章小结
• 第4章 不同形状反应器内超声降解
•   4.1 实验系统
•     4.1.1 实验装置
•     4.1.2 实验仪器
•     4.1.3 测量方法
•     4.1.4 亚甲基蓝
•     4.1.5 实验过程
•   4.2 不同形状反应器内的超声降解
•     4.2.1 不搅拌时反应器内的超声降解
•     4.2.2 搅拌时反应器内的超声降解
•   4.3 不同处理形式的超声降解
•     4.3.1 烧杯中不同处理形式的超声降解
•     4.3.2 锥形瓶中不同处理形式的超声降解
•   4.4 不同浓度溶液的超声降解
•     4.4.1 烧杯中不同浓度溶液的超声降解
•     4.4.2 锥形瓶中不同浓度溶液的超声降解
•   4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张蕊

导师: 沈壮志,凤飞龙

关键词: 超声降解,不同形状反应器,亚甲基蓝,声场分布

来源: 陕西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 力学,物理学,环境科学与资源利用

单位: 陕西师范大学

分类号: X703;O351.2;O426

DOI: 10.27292/d.cnki.gsxfu.2019.000909

总页数: 66

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