Vélbúnaður og eftirlit með ofsíunhimnumengun
Eftirfarandi mun kynna í stuttu máli fyrirkomulag og líkan af ofsíunarhimnumengun.
Prófunarniðurstöðurnar sýna að helstu þættir sem valda himnumengun eru eiginleikar himnuefna, samspil himnuefna og meðhöndlaðs vökva, styrkur og flæðishraði meðhöndlaðs vökva o.fl.
Vandamálið við himnuafgang er hægt að leysa á áhrifaríkan hátt með því að bæta eiginleika himnuefna og meðhöndla á sanngjarnan hátt samsvörun milli himnunnar og meðhöndlaðs vökvans.
01 Notkun himnutækni í vatnsveitu- og frárennslisiðnaði
Vegna víðtækrar notkunar ofsíunarhimnu á sviði vatnsveitu og frárennslis eykst síunarþol sem stafar af himnumengun meðan á rekstri kerfisins stendur, sérstaklega á sviði skólphreinsunar, og alvarlega dempun himnusíunar. Flux er lykillinn að því að hindra beitingu og kynningu á þessari tækni. Þessi grein miðar að því að bæta skilning á skilvirkri beitingu himnutækni á vatnsveitu- og frárennslissviði með því að draga saman mengunarvarnarþætti í tilraun með útsíunhimnumengun.
02 Vélbúnaður og líkan af ofsíunarhimnumengun
2.1 Vélbúnaður og líkan mengunar
Fræðilega séð er aðsogsferli lausnarinnar á yfirborði himnunnar flókið vegna þess að það er alltaf samkeppnishæft aðsog á milli uppleysta efnisins og leysisins eða á milli íhluta aðsogsblöndunnar (himnu) í aðsogsferlinu, þannig að aðsogsjafnhitinn af Lausnina verður að reikna út með því að mæla sýnilega jafnhita aðsogslínu og bæta við viðeigandi gufuaðsogsgögnum. Hins vegar, í raun, frá eigindlegu sjónarhorni, má líta svo á að aðsog himnunnar að uppleystu efninu sé nátengt póluninni þar á milli, og himna skautaðra efna hefur tilhneigingu til að aðsoga skautað efni mjög mikið, og frásog óskautaðra efna er mun veikara. Þvert á móti er líklegra að kvikmynd óskautaðra efna gleypi óskautað uppleyst efni.
Aftur á móti, samkvæmt meginreglunni um svipaðan leysni, leysast skautuð leysanleg upp auðveldlega í skautuðum leysum, en óskautuð leysiefni leysast auðveldlega upp í óskautuðum leysum. Því auðveldara sem það er að leysa það upp, því minni líkur eru á að það aðsogast af yfirborði himnunnar. Í stuttu máli, ef pólun leysta efnisins er nær leysinum og andstæða himnunnar, er frásog leyst efnisins á yfirborð himnunnar minna. Frá smásjá sjónarhorni eru erfiðleikar við aðsog á himnuyfirborði og stöðugleiki aðsogslagsins tengdir víxlverkunarkrafti milli stórsameinda uppleystu efnisins, himnuyfirborðs og stórsameinda uppleystu efnisins. Krafturinn á milli þeirra er almennt skipt í van der Waals kraft og tvöfaldan lag kraft.
2.1.1 Van der Waals sveitir
Stærð Van Gogh kraftsins milli tveggja líkama er hægt að einkenna með Hamaker hlutfallsfastanum H. Fyrir þrískipt kerfi vatns (1), uppleysts (2) og himnu (3): H213=[H111/{ {5}} (H22 ×H33) 1/4] í formúlu 2, H11, H22 og H33 eru Hamaker-fastar vatns, uppleysts og himnu, í sömu röð. Vatnsfælin himnan, H33 minnkaði; Fyrir vatnsfælin uppleyst efni minnkaði H22. Bæði geta þau leitt til hækkunar á H213, aukið viftukraftinn milli himnunnar og uppleysts efnis og aukið mengun yfirborðs himnunnar. Þess vegna gera bæði vatnsfælin himnur og uppleyst efni himnuyfirborðið næmari fyrir mengun.
2.1.2 Kraftur tvöfalds raflags
Þegar himnan er í snertingu við lausnina verður yfirborð himnunnar hlaðið vegna jónaaðsogs, tvípólsstefnu, vetnistengis og annarra áhrifa og yfirborðshleðslan getur haft áhrif á jónadreifingu í lausninni nálægt yfirborðinu: jónir með mismunandi hleðslu dragast að yfirborðshleðslunni og hafa tilhneigingu til yfirborðs himnunnar; Jónirnar með sömu hleðslu hrinda frá sér af yfirborðshleðslunni og eru langt í burtu frá yfirborði himnunnar, sem gerir það að verkum að jákvæðu og neikvæðu jónirnar í lausninni nálægt yfirborði himnunnar skiljast frá hvor öðrum. Á sama tíma gerir varmahreyfingin því tilhneigingu til að jákvæðar og neikvæðar jónir fari aftur í samræmda blöndun. Undir samsetningu þessara tveggja andstæðu strauma dreifast umfram heterosign jónir í miðlinum nálægt yfirborði hlaðnu kvikmyndarinnar til að mynda tvöfalt lag. Þegar rafvæðing himnunnar er sú sama og lausnarinnar er mengunarásog lítil. Þvert á móti er aðsogið meira. Magn mengunar sem aðsogast á yfirborð himnunnar veltur á samanlögðum árangri ofangreindra tveggja krafta.
Aðsogslíkan himnufóts getur verið tjáð með Gibbs aðsogsjöfnu og Fredrich aðsogsjöfnu. Meðal þeirra beinist Gibbs aðsogsjöfnan að aðsogssambandinu við jafnhitaskilyrði:
Ef aðsogshitinn er tengdur yfirborðsþekjustigi er Friedrich-jöfnan notuð:
Γ＝k×c1／n …………………………………2．2
Þar sem, Γ er mengunaraðsogsgeta filmunnar á flatarmálseiningu
k, n er fylgnifasti og c er jafnvægisstyrkur lausnarinnar
03 Himnumengunarvarnir
Samkvæmt vélbúnaði og aðsogslíkani af himnumengun er hægt að stjórna himnumengun með því að stilla eftirfarandi þætti: vatnssæknir eiginleikar himnuefna; Hleðslueiginleikar himnuefna; Styrkur meðferðarlausnarinnar; Rennslishraði meðferðarvökvans.
Í þessari grein voru áhrifaþættir ofangreindra fjögurra tegunda himnumengunar rannsakaðir með viðeigandi tilraunum til að leitast við að stjórna breytingum ýmissa þátta á himnumengun.
3.1 Tilraunabúnaður og efni
Búnaðurinn sem notaður er í þessari tilraun felur í sér sjálfgerða plötu ultrafilter, sjálfgerðan fóðurvökvatank, ofur stöðugt hitastig vatnsbað, WZJ-II mælingu hringrásardælu, C14 samsætumælir, kvarsfjöðurkvarði, hæðarmælir og svo framvegis.
Efnin sem notuð eru eru stöðluð BSA lausn, tilbúin alkóhól gerjunarlausn, pólýsúlfón (PS), pólýsúlfónamíð (PSA), pólýakrýlonítríl (PAN) og asetat trefjaplötu ofsíunarhimna með mólmassa 30,000.
3.2 Tilraunaflæði og eftirlitsskilyrði
Í fyrsta lagi er ofursíunarhimnan úr ýmsum efnum gerð í blokkir í samræmi við stærð og lögun ofsíunartanksins og lögð í bleyti í hreinu vatni í 24 klukkustundir og þyngd blautu filmunnar er vegin. Síðan er alkóhólgerjunarlausn eða stöðluð BSA lausn af mismunandi styrk, unnin með sömu aðferð, hellt í fóðurvökvatankinn í sömu röð. Ferlið er fylgt eftir með stöðugu hitastigi og loftþrýstingshringrás samkvæmt ferlinu sem sýnt er á mynd 1. Eftir aðsogsjafnvægi ofsíunarhimnu er þyngd himnublokkarinnar eftir aðsogsjafnvægið ákvarðað til að ákvarða jafnvægisaðsogsmagn tilraunahimnunnar blokk.
Himnuþyngd staðlaðrar BSA lausnar og alkóhólgerjunarlausnar var ákvörðuð með C14 samsætuaðferð og kvarsfjöðurjafnvægi og hæðarmæli, í sömu röð. Flæðishraða fóðurvökva er stjórnað með stjórnloka og mælidælu og mældur með skeiðklukku og mælihólk. pH gildi alkóhólgerjunarlausnar var mælt með PHB-4 pH-mæli og stillt með 1 N HCl og NaOH lausnum í sömu röð.
3.3 Niðurstöður tilrauna og umræður
3.3.1 Tilraun um vatnssækni himnuefna
Við völdum dæmigerðasta vatnssækna himnuefnið asetat trefja ofsíunarhimnuna (CA) og dæmigerðustu vatnsfælna himnuefnið pólýsúlfón ofsíunarhimnuna (PS) til að gera samanburðartilraun á jafnvægisaðsogsprófi í venjulegri BSA lausn og jafnvægisferill himnumengunar mældur. með C14 samsætu var sýnt á mynd 2: Eins og sést á mynd 2 er aðsogsgeta vatnsfælna PS himnu fyrir BSA mengunarjafnvægi um 1.0mg/m2, sem er 5 sinnum meiri en vatnsfæln CA himna við sömu aðstæður og tíminn til að ná aðsogsgetu mengunarjafnvægis er 60 mínútur, sem er 6 sinnum meiri en CA himna. Það má sjá að himnan úr vatnssæknum efnum dregur úr H213 vegna aukningar á Hamaker þess og dregur þannig úr Fan krafti milli himnuefnisins og uppleystu efnisins og dregur í raun úr mengunarstigi yfirborðs himnunnar. Það má glöggt sjá af Gibbs jöfnunni að eftir ákvörðun breytu C, T, R og , breytist Γ aðeins með θ. Því sterkari sem vatnsfælni efnisins er, því stærra sem d (COSθ)/dC er, því alvarlegri er himnumengunin.
Tilraunin sýndi að vatnssækna himnan hafði þann kost að frásogsgeta mengunarjafnvægis var lítil. Vatnsfælna himnan hefur þann kost að langur tími er til að ná jafnvægi mengunaraðsogs. Þess vegna samþykkir núverandi erlenda ofsíunarhimna almennt iðkun samsettra vatnssækinna efna á grundvelli vatnsfælna grunnhimnu, sem dregur ekki aðeins úr mengun yfirborðs himnunnar, heldur lengir einnig tímann til að ná aðsogsjafnvægi mengunarinnar. af yfirborði himnunnar, sem bætir í raun frammistöðu ofsíunarhimnunnar.
3.3.2 Tilraunir um hleðslueiginleika himnuefna
Við völdum dæmigerðari jákvætt hlaðna PAN filmu og neikvætt hlaðna PAN filmu til að gera samanburðartilraunir. Tilraunaskilyrðin voru: loftþrýstingsrekstur; Hitastig: 25 gráður; Styrkur gerjunarlausnar: 0,333 g/L; pH er 3,5; Rennsli: 43,7 cm/mín.
Tafla 1 og mynd 3 sýna jafnvægismengun aðsogsgetu og aðsogsjafnvægisferil jákvætt hlaðins og neikvætt hlaðinn pólýakrýlonítríl ofursíunarhimnu (PAN) í alkóhólgerjunarlausn í sömu röð. Það má sjá af skýringarmyndagreiningunni að jafnvægisaðsogsgeta jákvætt hlaðins PAN ofursíunarhimnu er mun lægri en neikvæð hlaðin PAN himna í umhverfi súrs jákvætt hlaðins alkóhólgerjunarlausnar. Því lægra sem pH gildið er, því sterkari sem jákvæðni lausnarinnar er, því meiri munur er á aðsogsgetu í mengunarjafnvægi himnanna tveggja, og þegar pH gildi lausnarinnar er nálægt jafnrafmagni, er aðsogsgeta tvær himnur hafa tilhneigingu til að vera í samræmi og munurinn á hámarks aðsogsgetu himnanna tveggja getur orðið meira en 75%.
Það má sjá að vegna áhrifa tvöföldu raflags mun samband himnu og lausnarhleðslu (pH gildi) hafa mjög mikil áhrif á himnumengun. Þegar hleðsla himnunnar er sú sama og lausnarinnar er fasta leysta efnið yfirleitt langt í burtu frá yfirborði himnunnar, sem veldur minni mengun. Þegar hleðsla himnunnar er andstæð hleðslu lausnarinnar, aðsogast uppleysta efnið auðveldlega og sest á yfirborð himnunnar, sem leiðir til meiri mengunar.
Þess vegna, í vatnsveitu og frárennslismeðferð, sérstaklega í meðhöndlun skólps, ætti að huga sérstaklega að hleðslu meðferðarvökvans (venjulega gefið upp í pH). Þegar meðferðarvökvinn er súr, er jákvætt hlaðin ofursíunarhimna valin; Þegar meðferðarlausnin er basísk er neikvætt hlaðin ofsíunarhimna valin.
3.3.3 Styrkur meðferðarlausnar
Samkvæmt Fredrich jöfnunni Γ=k×c1 / n voru ofursíunarhimnur úr fjórum efnum, þ.e. pólýálum (PS), pólýálamíði (PSA), pólýakrýlonítríl (PAN) og asetattrefjum (CA), valdar til að ákvarða mengun sem myndast í áfengisgerjunarvökva af mismunandi styrkleika. Tilraunaskilyrðin voru sem hér segir: þrýstingur; Loftþrýstingsaðgerð; Hitastig; 25 gráður; Rennslishraði gerjunarvökva: 43,7 cm/mín. Niðurstöður tilrauna eru sýndar í töflu 2.
Með línulegri afturhvarfi gagna í töflu 2 var Fredrich-jöfnan á aðsogsgetu fjögurra tegunda himnumengunar fengin sem hér segir:
S himna:Γ＝{{0}}．4415·C0．3616 …………………3．1
PSA himna:Γ＝{{0}}．0463·C0．6981 ………………3．2
PAN himna:Γ＝{{0}}．0453·C0．6299 ………………3．3
CA himna:Γ＝{{0}}．0126·C0．9729 …………………3．4
Það má sjá af ofangreindri jöfnu að aðsogsmagn mengunar á filmuyfirborðinu er beint tengt styrk meðferðarlausnarinnar. Því hærra sem styrkur meðferðarvökvans er, því sterkari er mengun himnuyfirborðsins. Fyrir vatnssækna filmu er aukning á yfirborðsmengun sem stafar af breytingu á styrk meiri en aukning á vatnsfælin filmumengun. Þess vegna, í vatnsmeðferðinni, sérstaklega í skólphreinsunariðnaðinum, hefur notkun síaðs vatns bakflæðisþynningar og aðrar leiðir til að draga úr styrk meðferðarvökva veruleg áhrif á að stjórna og draga úr mengun filmuyfirborðsins.
3.3.4 Rennslishraði meðferðarvökva
Áhrif flæðishraða meðferðarvökvans á yfirborðsmengun himnunnar voru greind með mengunaraðsogstilraunum CA og PS himna við mismunandi flæðishraða. MYND. 4 og mynd. 5 sýndi jafnvægisaðsogsgetu CA og PS ofsíunarhimna við holþrýstingsrás áfengis gerjunarvökva, í sömu röð, við tilraunaaðstæður 25 gráður. pH gildið er 3,5. Eftirfarandi ályktanir má draga af gagnaskýrslunni: Jafnvægismengun aðsogsgeta bæði vatnssækinna og vatnsfælna himna er línulega í öfugu hlutfalli við flæðishraða síuvökvans. Hlutfall jafnvægismengunar aðsogs vatnssækinnar himnu minnkaði með aukningu á flæðihraða var meiri en vatnsfælin himnu.
Þetta er vegna þess að aukning á flæðishraða meðhöndlunarvökvans er ekki aðeins til þess fallin að draga úr styrkskautun fyrirbæri á filmuyfirborðinu, þannig að draga úr mengun filmuyfirborðsins, heldur einnig til þess fallin að draga úr mengun filmuyfirborðsins vegna klippuáhrifa. háhraðavökvi á yfirborði filmunnar. Á sama tíma mun aukning flæðishraða einnig auka ör-hrærandi áhrif meðferðarlausnarinnar, stuðla að upplausn uppleysts efnis og draga úr tilviki himnumengunar.
3.3.5 Aðrar aðferðir
Að auki er rétt formeðferð á yfirborði himnunnar og meðferð einnig áhrifarík aðferð til að stjórna mengun himnuyfirborðsins. JA Howell o.fl. notaði þá aðferð að festa papayasa í ofsíunarhimnuna til að brjóta niður mysuna sem settist á yfirborð himnunnar, sem dró mjög úr himnumenguninni. Að auki minnkaði pólýsúlfón ofsíunarhimnan sem var meðhöndluð með Tween80 mjög yfirborðsmengun himnu við ofsíun BSA lausnar, sem er góð meðferðarleið til að draga úr mengun yfirborðs himnunnar.
04 Niðurstaða
Lykilvandamálið við beitingu ofsíunarhimnu á sviði vatnsveitu og frárennslis er flæðislækkun sem stafar af himnumengun. Helstu þættirnir sem valda yfirborðsmengun ofsíunarhimnu eru: eiginleikar himnuefna, samvinna himnuefna og meðhöndlunarvökva, styrkur og flæðishraða meðferðarvökva og aðrir þættir. Með því að bæta enn frekar eiginleika himnuefna og meðhöndla hinar ýmsu breytur samsvörun milli himnu og meðhöndlunarvökva, er hægt að leysa þetta erfiða vandamál á áhrifaríkan hátt, þannig að ofsíunarhimna er hægt að nota víðar á sviði vatnsveitu og frárennslis. Hangzhou Jiuling Technology mun einnig gera fleiri rannsóknir og þróunaraðferðir í lausn himnumengunar í framtíðinni til að bæta ástandið.