电絮凝钝化/破钝机理及多物理场耦合反应动力学模拟研究

批准号:
51578223
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
杨朝晖
依托单位:
学科分类:
E1002.城市污水处理与资源化
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨霞、范长征、徐海音、宋佩佩、徐锐、周焱、张益杰、李敏
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中文摘要
电絮凝是一种广泛应用的重金属废水处理技术。然而电絮凝过程中的钝化现象会阻碍阳极进一步溶解,从而显著降低处理效果、增加电能消耗、限制氢气的回收利用,已成为制约其进一步发展与应用的瓶颈问题。目前关于电絮凝钝化/破钝的机理仍未得到阐明,破钝的方式仍存在诸多不足。本项目拟采用响应面设计(RSM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、计算流体力学(CFD)及多物理场(Multiphysics)模拟等手段,探究电絮凝过程中的钝化/破钝机理,建立多物理场与反应动力学的耦合模型,优化电絮凝反应器构型以及操作参数,防止或显著减少钝化现象的发生。
英文摘要
Electrocoagulation (EC) is one of the widely-used technologies for heavy metals wastewater treatment. Yet, its further application is hampered by passivation issues. In particular, the formation of an inhibiting layer on anode electrode prevents its continuous dissolution, decreases the removal efficiency, increases the power consumption and limits the recovery of hydrogen. Additionally, the mechanism of passivation/depassivation is still unclear and the depassivation ways still exist many deficiencies. Here, the present project is planned to use the response surface methodology experimental design (RSM), electrochemical analysis, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), x-ray diffraction (XRD), computational fluid dynamics (CFD) and multiphysics (Multiphysics) to systematically reveal the mechanism of the passivation/depassivation and further to optimize the reactor configuration and operating parameters by coupling multiphysics and reaction kinetics to prevent or significantly decrease the passivation in EC process.
电絮凝技术因自动化程度高、易与其他工艺组合应用等优点,正在重金属废水处理中得到更广泛的应用。研究电絮凝过程的钝化/破钝形成机制,构建多物理场耦合反应动力学模型将有助于解决电絮凝技术应用中面临的钝化问题。本项目围绕着电絮凝处理含铬(Cr(VI))、砷(As)、锑(Sb)等重金属废水过程中钝化/破钝机理及其行为展开了研究。重点分析了影响电絮凝钝化/破钝过程的显著性因素,研究了电极表面钝化膜的生成机理以及转换行为,构建了电絮凝钝化/破钝行为的动力学模型;分析了电絮凝反应器构型以及操作参数对流场、电场以及温度场的影响,构建了电絮凝中多物理场模型;耦合多物理场模型与反应动力学过程,模拟了电絮凝中钝化/破钝行为;借助电絮凝钝化/破钝行为模拟模型,优化了电絮凝运行操作参数以及研发新型高效电絮凝反应器;提出了电絮凝-气浮处理重金属废水的实时控制策略。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Electrochemical treatment of mature landfill leachate using Ti/RuO2-IrO2 and Al electrode: optimization and mechanism
Ti/RuO2-IrO2 和 Al 电极电化学处理成熟垃圾渗滤液:优化和机理
DOI:10.1039/c6ra05080h
发表时间:2016
期刊:Rsc Advances
影响因子:3.9
作者:Li Juan;Yang Zhao-hui;Xu Hai-yin;Song Pei-pei;Huang Jing;Xu Rui;Zhang Yi-jie;Zhou Yan
通讯作者:Zhou Yan
Facile synthesis of Bi2MoO6/ZnSnO3 heterojunction with enhanced visible light photocatalytic degradation of methylene blue
轻松合成 Bi2MoO6/ZnSnO3 异质结并增强可见光光催化降解亚甲基蓝
DOI:10.1016/j.apsusc.2017.06.231
发表时间:2018-02-01
期刊:APPLIED SURFACE SCIENCE
影响因子:6.7
作者:Liu, Yue;Yang, Zhao-Hui;Wang, Hui
通讯作者:Wang, Hui
DOI:10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2018.12.023
发表时间:2018
期刊:湖南大学学报(自然科学版)
影响因子:--
作者:杨朝晖;龚家宽;曾光明;徐锐;黄兢;熊炜平;徐海音;张燕茹;KitoAhmad
通讯作者:KitoAhmad
Anaerobic co-digestion of municipal wastewater sludge with food waste with different fat, oil, and grease contents: study of reactor performance and extracellular polymeric substances
不同脂肪、油和油脂含量的城市污水污泥与食物垃圾的厌氧共消化:反应器性能和胞外聚合物的研究
DOI:10.1039/c5ra21459a
发表时间:2015
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Xu Rui;Yang Zhaohui;Chen Ting;Zhao Lijun;Huang Jing;Xu Haiyin;Song Peipei;Li Min
通讯作者:Li Min
A novel approach to sustain Fe-0-electrocoagulation for Cr(VI) removal by optimizing chloride ions
通过优化氯离子维持 Fe-0 电凝聚去除 Cr(VI) 的新方法
DOI:10.1016/j.seppur.2015.09.074
发表时间:2015
期刊:Separation and Purification Technology
影响因子:8.6
作者:Xu Hai-yin;Yang Zhao-hui;Luo Yuan-ling;Zeng Guang-ming;Huang Jing;Wang Li-ke;Song Pei-pei;Yang Xia
通讯作者:Yang Xia
基于宏基因组学的抗性基因在城市污泥厌氧消化过程中的行为机制及削减方法研究
- 批准号:51878258
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:杨朝晖
- 依托单位:
基于微泡扩增的污泥快速干化行为及机理研究
- 批准号:51378189
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:杨朝晖
- 依托单位:
微生物絮凝剂对重金属的捕集行为及机制研究
- 批准号:51078131
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:40.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:杨朝晖
- 依托单位:
基于短程硝化和厌氧氨氧化微生物团聚体的内循环脱氮研究
- 批准号:30970105
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:杨朝晖
- 依托单位:
基于16SrRNA/rDNA序列分析的城市生活垃圾堆肥过程中的微生物群落研究
- 批准号:50478053
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:26.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:杨朝晖
- 依托单位:
国内基金
海外基金
