气流床煤气化水系统中絮凝物的絮凝过程及分形特性研究

【摘要】：本文利用高岭土悬浮液和煤细渣水样模拟煤气化过程中的黑水,以聚丙烯酰胺(CPAM)为絮凝剂,探究影响其絮凝效果的外界因素,通过不同外界条件下的絮凝实验,确定CPAM的最佳投加量、投放温度以及水体pH值,引入分形理论对絮凝过程图像进行分析,揭示分形维数变化所表征的絮凝效果。实验结果表明在CPAM添加量为6 ppm,水温为60℃时,高岭土悬浮液中絮体的平均粒径最大,此时有较好的絮凝效果。在CPAM添加量为6 ppm,水温为50℃,水体pH值为5时,煤气化细渣黑水模拟样样中的絮体有着较大的平均粒径,相对应有着较好的絮凝效果。酸性环境比较有利于CPAM发挥它的絮凝作用。不论是高岭土悬浮液还是煤细渣黑水模拟样样,改变CPAM的添加量、水温和水体pH值后,沉淀后上层清液浊度和下层沉淀絮凝体的分形维数呈现出良好的相关性,在CPAM添加量较低时,随着CPAM添加量的增加、水温的升高和pH值的下降,絮体的分形维数增大,结构趋向密实,沉降后的上层清液浊度降低。但达到一个峰值后随着CPAM投加量继续增加、水温的持续升高和水体pH值的增大,絮体的分形维数减小,.结构趋向松散,沉降后的水浊度变大。因此絮凝体的分形维数在反映絮凝效果方面具有较好的代表性。通过实验与推导,本文建立了絮体沉降速度和絮体结构与分形维数之间的关系,可以比较直观的通过絮体的分形维数来判断其沉降性能的好坏。 【关键词】：絮凝过程 絮凝体 分形维数 浊度
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X784
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 研究目的及意义12
• 1.3 研究内容12-13
• 第2章 文献综述13-28
• 2.1 煤气化灰水的概述13-15
• 2.2 絮凝剂15-17
• 2.2.1 无机絮凝剂15-16
• 2.2.2 无机高分子絮凝剂16-17
• 2.2.3 有机高分子絮凝剂17
• 2.3 絮凝动力学17-18
• 2.4 絮凝原理18-21
• 2.4.1 电荷中和19-20
• 2.4.2 聚合物桥接20
• 2.4.3 静电簇20-21
• 2.5 几种絮凝模型21-23
• 2.5.1 传统絮凝模型21
• 2.5.2 层流模型21
• 2.5.3 湍流模型21-22
• 2.5.4 直线和曲线模型22-23
• 2.5.5 絮凝体破碎模型23
• 2.6 分形理论23-25
• 2.6.1 分形几何学23-24
• 2.6.2 分形维数24-25
• 2.6.3 分形维数的计算方法25
• 2.7 影响絮凝效果的若干因素25-26
• 2.7.1 水体温度的影响25
• 2.7.2 絮凝剂的性质和结构影响25
• 2.7.3 原水pH值的影响25-26
• 2.7.4 絮凝剂投加量的影响26
• 2.7.5 水力条件的影响26
• 2.8 絮凝剂的发展展望26-28
• 第3章 气流床煤气化细渣黑水模拟样的絮凝过程影响因素实验研究28-34
• 3.1 引言28
• 3.2 实验试剂和装置28-29
• 3.3. 实验过程29
• 3.4 结果与讨论29-33
• 3.4.1 絮凝剂添加量对固体悬浮物含量的影响29-31
• 3.4.2 水温下对固体悬浮物浓度的影响31-32
• 3.4.3 水体pH值对固体悬浮物浓度的影响32
• 3.4.4 搅拌速度和搅拌时间对固体悬浮物浓度的影响32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 高岭土黑水模拟样中CPAM动态絮凝过程及絮体分形特性研究34-45
• 4.1 引言34
• 4.2 实验试剂和装置34-36
• 4.3 实验过程36-37
• 4.4 实验结果与讨论37-43
• 4.4.1 絮体平均粒径的变化37-39
• 4.4.2 絮体形貌及分形维数39-41
• 4.4.3 CPAM添加量对絮凝体系残余浊度的影响41-42
• 4.4.4 浊度与分形维数的关系42-43
• 4.5 本章小结43-45
• 第5章 煤气化细渣黑水模拟样中CPAM絮凝过程及絮体分形特性研究45-56
• 5.1 引言45
• 5.2 实验试剂和装置45-47
• 5.3 实验过程47-48
• 5.4 结果与讨论48-55
• 5.4.1 FBRM和PVM的测试结果48-50
• 5.4.2 絮凝体的分形维数50-51
• 5.4.3 浊度的测定51-53
• 5.4.4 浊度和分形维数的关系53
• 5.4.5 分形维数与絮体形状特性系数的关系53-55
• 5.5 本章小结55-56
• 第6章 气化黑水模拟样中絮体的结构与沉降性能56-63
• 6.1 引言56
• 6.2 絮体的质量56
• 6.3 絮体的体积56-57
• 6.4 絮体的密度57
• 6.5 絮体的空隙率57-58
• 6.6 絮体的粒径分布58
• 6.7 絮体的沉降速率58-59
• 6.8 实验结果59-61
• 6.9 本章小结61-63
• 第7章 结论与展望63-65
• 7.1 结论63
• 7.2 展望63-65
• 参考文献65-70
• 致谢70

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