基于电场强化降解吸附去除废水中苯酚的关键技术研究

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苯酚是一种有毒有机物,广泛的存在于石油化工、焦化、制药、印染等工业废水中。含酚类废水污染范围广、危害大,给人体、水体、鱼类及农作物带来危害,且苯酚很难从工业废水中去除,不仅因为苯酚难降解,而且废水中还有多种无机盐与苯酚共存,如钠盐等。将静电场与传统的废水处理技术(降解法和吸附法)结合使用可以有效的提高苯酚的去除率,但是目前该技术的微观机理尚不清楚,限制了其在实际中的应用。针对这一问题,本文运用分子动力学模拟的方法,从微观层面研究了静电场对苯酚降解和吸附效率的影响机理、无机盐及无机盐作用下静电场对苯酚吸附效率的影响机理,为优化含酚类废水处理技术提供了新的思路和理论支撑。本文主要研究内容为:(1)针对目前静电场对废水中苯酚降解率影响的微观机理尚不清楚的问题,本文运用分子动力学模拟方法研究了静电场对苯酚水溶液微观结构和动力学特性的影响,通过对苯酚和水分子的径向分布函数、苯酚和水分子的自扩散系数、苯酚水溶液的粘度以及溶液氢键参数的计算,从微观角度观察苯酚分子和水分子水合作用、扩散速率在施加静电场前后变化,以此来分析静电场对苯酚降解率影响的微观机理。(2)为探究静电场强化碳纳米管吸附苯酚的微观机理,本文运用分子动力学模拟方法探究了不同强度和方向(沿着或垂直碳纳米管中心轴方向)静电场对碳纳米管吸附苯酚的影响。通过对碳纳米管和苯酚分子间的径向分布函数、碳纳米管和苯酚分子间的相互作用能以及苯酚分子和水分子的自扩散系数等参数的计算,观察碳纳米管周围苯酚分子的分布及苯酚分子扩散速率的变化,进一步分析静电场强化碳纳米管吸附苯酚特性的微观机理。(3)为深入探究静电场对含盐废水中碳纳米管吸附苯酚特性的影响,本文运用分子动力学模拟方法通过对结构参数、碳纳米管和苯酚间相互作用能以及氢键网络结构、溶液黏度等参数的计算,来观察碳纳米管周围苯酚分子的分布及各分子间相互作用力的变化,从微观角度进一步分析无机盐及无机盐作用下静电场对碳纳米管吸附特性的影响。
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