電絮凝中傳質(zhì)過(guò)程數(shù)值模擬的研究.pdf

1、近年來(lái)，重金屬?gòu)U水污染事件頻繁發(fā)生，電絮凝（EC）是處理重金屬?gòu)U水的一個(gè)重要技術(shù)。它也常常被用于難降解有機(jī)物廢水的處理。EC過(guò)程是由電極電化學(xué)反應(yīng)、物質(zhì)質(zhì)量傳遞、水解反應(yīng)和吸附反應(yīng)等多個(gè)過(guò)程組成，各個(gè)過(guò)程之間形成相互影響、相互作用的耦合關(guān)系。正是各過(guò)程之間復(fù)雜的耦合關(guān)系使得實(shí)驗(yàn)研究和工藝改進(jìn)的難度增大，制約了機(jī)理研究的進(jìn)一步深入。由于EC過(guò)程由絮體的產(chǎn)生，絮體的運(yùn)移及絮體的吸附三個(gè)過(guò)程組成，而絮體的產(chǎn)生及分布過(guò)程對(duì)污染物的去除效率產(chǎn)生重

2、要的影響，因此本文建立了EC過(guò)程中電極電化學(xué)反應(yīng)和水解反應(yīng)模型，同時(shí)建立了EC電解和水解產(chǎn)物的質(zhì)量傳遞和動(dòng)量傳遞模型，并計(jì)算求解，對(duì)連續(xù)電絮凝過(guò)程中各物種的產(chǎn)生和傳質(zhì)規(guī)律進(jìn)行研究。
　　研究發(fā)現(xiàn)，電解產(chǎn)生的Al3+主要分布在陽(yáng)極附近，OH-分布在陰極附近，沿流程方向兩離子的量都逐漸地減少。在電解槽的前段，離子的濃差極化較弱，水解反應(yīng)為控制步驟；在電解槽的中段和后段，離子的濃差極化較強(qiáng)，傳質(zhì)為控制步驟。隨著電流密度的增大，Al3+和

3、 OH-的濃度也增加；在無(wú)水解的情況下，離子的濃差極化較弱，整個(gè)電解槽溶液顯弱堿性。水解產(chǎn)物中溶解鋁主要分布在兩電極附近，而絮體鋁主要分布在兩電極中間位置，同時(shí)整個(gè)電解槽中絮體鋁占主要地位。沿流程方向，絮體鋁占總鋁的百分比逐漸增加，溶解鋁占總鋁的百分比逐漸減小。研究還發(fā)現(xiàn)，在電遷移和對(duì)流的共同作用下絮體主要分布在電解槽后段的極板間的中間位置，而靠近陰極區(qū)域絮體的量幾乎為0。沿著流體流動(dòng)方向絮體的量增大，電解通道中絮體的生成量隨電流密度和