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新型立体传质并流塔板在海水脱钙上的应用

作　者: 栾金红
导　师: 张继军
学　校: 河北工业大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 新型立体传质并流塔 海水脱钙 海水脱镁 二氧化碳
分类号: P746
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


针对海水综合利用和海水资源开发过程中海水中钙离子引起的结垢问题，提出采用工业烟道气中的二氧化碳对海水进行预处理，脱除海水中的钙离子，降低海水的硬度，同时对过程中的副产物回收利用，最终实现综合除钙和废物回收利用的双重效果。本实验首先研究工艺条件pH值、盐度、温度对二氧化碳溶解量、钙离子脱除率、镁离子脱除率的影响，并且对固相产物成分进行分析测试。结果表明：脱钙率、脱镁率随着pH、温度、盐度升高而升高；二氧化碳溶解量随pH升高而升高，随着温度、盐度升高而降低。通过小试实验得到最佳工艺条件：pH值为8.0，温度低于30℃，海水盐度为35‰时，海水脱钙率可达到90%以上，镁离子脱除率为0，且反应固相产物是唯一的CaCO3H2O。其次对工艺条件pH值、盐度进行工业化的试验验证，测试脱钙率、脱镁率、碳酸根浓度、碳酸氢根浓度、二氧化碳溶解量随时间的变化情况，分析固相产物成分，修正恒定pH下电离平衡常数模型。工业试验的脱钙率、脱镁率以及固相产物成分与小试实验结果基本相似，但脱镁率明显降低。最后在传质性能优良的新型立体传质并流塔板上测试pH值分别为8.0、8.3、8.7、9.0、9.5下单板二氧化碳溶解量，分析计算出脱钙率达到90%所需要的塔板板数。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 文献综述  8-22
  1.1 海水脱钙研究进展  8-11
    1.1.1 离子交换法  8-9
    1.1.2 纳滤法  9-10
    1.1.3 化学法  10
    1.1.4 电解析法  10
    1.1.5 萃取法  10-11
  1.2 塔设备发展以及板式塔  11-16
    1.2.1 塔设备发展  11-12
    1.2.2 板式塔  12-16
      1.2.2.1 泡罩塔  12-13
      1.2.2.2 筛板塔  13
      1.2.2.3 浮阀塔  13
      1.2.2.4 立体传质型塔  13-16
  1.3 并流塔板  16-19
    1.3.1 并流流型  16-17
    1.3.2 Parastillation 塔板  17
    1.3.3 U 型并流塔板  17-18
    1.3.4 Slit 型塔板  18-19
  1.4 新型立体传质并流塔板  19-20
    1.4.1 塔板的结构特性  19-20
  1.5 本文的研究内容  20-22
第二章 实验设计  22-28
  2.1 实验原理  22-24
    2.1.1 CO2在海水中溶解  22-24
    2.1.2 钙镁离子脱除原理  24
  2.2 实验原料和实验装置  24-25
    2.2.1 实验原料  24-25
    2.2.2 实验装置  25
  2.3 实验方法和分析方法  25-28
    2.3.1 实验方法  25
    2.3.2 分析方法  25-28
第三章 小试实验结果和讨论  28-44
  3.1 pH 值对海水体系的影响  28-32
    3.1.1 不同 pH 值下二氧化碳溶解量  28-29
    3.1.2 不同 pH 值下脱钙率、脱镁率  29-30
    3.1.3 不同 pH 下固相产物  30-32
  3.2 温度对海水体系的影响  32-37
    3.2.1 不同温度下二氧化碳溶解量  32-33
    3.2.2 不同温度下脱钙率、脱镁率  33-34
    3.2.3 不同温度下固相产物  34-37
  3.3 盐度对海水体系的影响  37-42
    3.3.1 不同盐度下二氧化碳溶解量  37-38
    3.3.2 不同盐度下脱钙率、脱镁率  38-39
    3.3.3 不同盐度下固相产物  39-42
  3.4 本章小结  42-44
第四章 海水脱钙的工业化验证  44-58
  4.1 实验装置和实验流程  44-45
  4.2 海水脱钙在塔内的实验研究  45-57
    4.2.1 新型并流塔板的钙离子、镁离子脱除情况  45-48
    4.2.2 新型并流塔板的 CO2、 HCO-3、CO2-3的浓度  48-52
    4.2.3 不同 pH、盐度下固体产物  52-53
    4.2.4 不同 pH 值下单板二氧化碳溶解量  53-54
    4.2.5 循环量对新型并流塔板脱钙过程的影响研究  54-57
  4.3 本章小结  57-58
第五章 结论  58-60
参考文献  60-64
致谢  64-66
攻读学位期间所取得的相关科研成果  66

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 海洋学 > 海洋资源与开发 > 海水资源开发与综合利用
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