旋转填料床流体力学特性的研究

利用离心传质分离设备－旋转填料床,对其流体力学特性进行了研究,测定了该装置在不同转速,气流量和液流量的干,湿床压降,通过对大量实验数据的分析表明,旋转填料床的干,湿床压降均受气流量及转速的影响,且受气流量影响较大,而与液流量基本无关。     

超重力旋转填料床在聚合物脱挥中的应用研究

介绍了超重力旋转填料床在聚合物脱挥中的作用原理和基础理论研究及该技术在聚合物脱挥方面的应用。     

旋转填料床微观混合性能的CFD模拟

旋转填料床又称超重机,通过旋转产生的离心力来实现超重力环境,能有效地强化微混合及传质过程,在快速化学反应过程上有广泛的应用,如制备纳米粉体材料等。旋转填料床内的湍流反应涉及在填料中流体流动与混合反应过程,针对2股无预混反应物料的湍流混合及反应,通过商用软件Fluent的计算平台,采用涡耗散模型（eddy-dissipation）模拟碘酸盐-碘化物体系的平行竞争反应。涡耗散模型认为反应速率由湍流控制,避开了代价高昂的Arrhenius化学动力学计算。计算过程收敛良好,流场与各组分浓度分布合理。考察了转速及初始浓度对离集因子的影响,模拟结果与相关文献的实验数据吻合良好。     

旋转填充床运行过程重要参数预警调控模型

旋转填充床是实现超重力技术的典型过程强化设备。物料黏附丝网填料会导致转子质量不平衡振动,严重影响设备传质效率和长周期运行,而控制化学反应工艺参数变化可以延缓黏附和减小振动。提出旋转填充床运行过程重要参数调控模型构建方法,通过计算流体动力学模拟,基于正交试验分析多参数变化对目标参数影响的趋势规律,获取影响效应程度排序,并确定构建影响预测模型的关键参数。通过Matlab数据拟合,构建旋转填充床运行过程重要参数预警调控模型。以旋转填充床填料持液量和气相压降两个目标参数为例,计算多参数对两目标参数的影响效应程度,拟合建立基于关键参数耦合的持液量和气相压降预警调控模型,揭示多参数变化对两目标参数的影响规律。计算预警调控误差概率,提出旋转填充床运行过程重要参数预警调控模型构建方法。所得成果的应用将有助于监测预警重要工艺参数,在发现设备异常时及时采取有效调控措施,降低振动效应和物料泄漏概率。     

化学吸收法测定旋转填料床有效相界面积

用化学吸收法测量了同心环波纹碟片旋转填料床在气液两相沿径向逆流条件下有效相界表面积及有效比相界表面积,实验结果表明,同心环流纹碟片旋转填料床不仅可１００％地有效利用填料自身的表面积,而且可起到良好的才轮扩展相界面积的作用,使相界面积增加２－３．５倍。     

旋转床内填料表面传质特性的研究

在旋转床(RPB)中,用氮气-系统,通过氧解吸过程对两种不同形状填料的传质过程进行实验研究,实测体积传质系数与转子转速、液体流率及气体流率的关系,进而揭示出旋转床内两种填料的传质特性。对这两种不同形状的填料表面传质特性进行比较,找出传质效果较好的填料。文中还进一步对填料比表面积对体积传质系数的影响进行了探讨,证实了液体在转子填料层中的连续微粒化所得到的大量液滴表面是旋转床传质强化的重要因素。基于对旋转床传质的实验结果,提出了平均体积传质系数的回归关系式。     

并流旋转床中液滴运动规律及发散型填料设计

液滴粒径是影响旋转床中气液传质的重要因素。通过分析液滴的运动和气体的流场特性,构建液滴在单级雾化并流旋转床中的二维运动模型,探索液滴群粒径分布。根据液滴速率和粒径分布确定填料的径向间距,设计了发散型丝网填料。该填料增大了相界比表面积,对提高传热传质效率,优化旋转床脱硫工艺具有一定的意义。     

多级雾化旋转填料床中变转速下的功耗实验研究

实验测试了多级雾化旋转填料床在不同的气、液流量和转速下对功耗的影响,对实验结果进行了分析,结果表明,多级雾化旋转床的功耗随气体流量增大的趋势很缓慢;随液流量的增大而成直线增大;随转速的增大成二次曲线增加.     

同心环碟片填料旋转床气相压降实验研究

对同心环碟片填料旋转床在气液两相沿径向逆流条件下,进行了水-空气压降测量,推导出压降与操作工况的关联式.测量结果表明,该关联式与实测值吻合较好. 研究发现在旋转床压降分析中必须考虑科氏力的影响,在总压降中摩擦阻力所引起的压降占主要部分.     

ROTATING PACKED BED, A NEW EFFICIENT MASS AND HEAT TRANSFER DEVICE *

回顾了旋转填料床这种新型高效气液传质传热装置近年来的进展及特性、应用,报道了本实验室有关的研究结果．     

超重力催化反应精馏技术合成乙酸正丁酯的研究

首次以超重力旋转床（RPB）代替反应精馏塔进行催化反应精馏合成乙酸正丁酯的实验研究,以评估超重力技术在反应精馏领域应用的可行性和优劣性。在本研究中心自主设计的新型RPB中,首次用固体酸催化剂制成旋转床填料置于RPB内腔,填充密度为336kg/m³,乙酸和正丁醇为原料,在RPB中同时进行反应和分离过程。实验中主要考察了旋转床的转子转速对催化精馏效果的影响。结果表明,在转速为700~800r/min时反应的效果最佳,乙酸转化率达88%以上。同时设计催化精馏对比实验,在基本条件相同情况下,催化精馏实验的乙酸转化率为60%,远低于RPB实验,所得产品纯度相差20%以上。因此,超重力条件有利于提高催化剂催化效率。     

超重力法制备超细二氧化硅及影响因素的研究

以水玻璃和硫酸为原料,在超重力反应器中采用沉淀法合成了超细二氧化硅粉体。探讨了反应pH值、陈化作用、旋转床转速等因素对二氧化硅性能的影响规律。研究结果表明：超重力环境不仅可以使沉淀反应时间大大缩短,而且有利于生成粒径小、比表面积大的超细二氧化硅产品;确定了最佳制备工艺条件为反应终点pH值2～3、陈化时间60～90min、旋转床转速800～1000r/min。     

水下航行器舱室内废水处理及回用研究

为解决水下航行器舱室内用水需求困难,针对废水水质建立了膜分离废水处理及回用系统,研究了该系统对废水的处理性能及出水回用性能.实验废水为模拟的水下航行器收集到的废水,结果表明,尽管系统进水水质、流量变化较大,但经系统各级处理后,浊度和阴离子洗涤剂(LAS)去除率为100%,COD和氨氮(NH3—N)去除率可达99.9%,出水水质达到回用标准.     

剩余污泥的处理与处置技术

剩余污泥的处理与处置是个世界性的难题。这里阐述了剩余污泥处理与处置的基本技术路线，分析各种剩余污泥处理与处置方法的优点和缺点，并将清洁生产概念引入污泥减量化中，提出在系统中实现对剩余污泥的减量化。     

两种人工湿地对化粪池出水的净化效果的对比研究

通过小型垂直流与潜流人工湿地实验,监测了水力停留时间为50小时下的CODCr、TP、NP-3-N、NH3-N等指标,旨在通过实验,比较垂直流芦苇人工湿地与潜流芦苇人工湿地对化粪池出水的净化效果.结果表明,垂直流芦苇人工湿地对CODCr、NH-3-N去除相对较好;而潜流芦苇人工湿地对NO-3-N去除相对较好;而对TP的去除两者没有太大差别.     

污水处理与资源化利用

通过对我国目前水资源储量，需水概况，指出我国水资源态势的严重性。我国水资源匮乏的主要因素是地面径流量日益减少，盲目超量开采地下水，用水浪费及水体严重污染。提出污水回用的重要性，必要性及可能性。并针对目前我国水处理工作的艰巨性，提出今后工业废水的处理必须遵循工业生产的循环经济原则，提高城市污水的无害化处理率；开发水处理新工艺从而降低水处理费用，并且进一步完善水处理理论科学。     

洗车废水处理及回用系统

根据邯郸市洗车废水的水质特点,研发了一套处理能力为1m~3/h的废水处理与回用系统,并分析了该系统所带来的经济效益。     

超重力法制备的LDH涂层对镁合金耐蚀性的提升作用

采用超重力法在旋转填充床（RPB）中制备富马酸根与柠檬酸根复配插层的层状双氢氧化物（LDH）浆液,然后进行水热处理,在AZ31镁合金表面生长出富马酸根与柠檬酸根插层的LDH涂层。利用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）对LDH粉末进行表征,利用X射线光电子能谱仪（XPS）对AZ31镁合金表面的LDH涂层进行表征,结果证明成功制备出富马酸根与柠檬酸根插层的LDH涂层。使用场发射扫描电子显微镜（FESEM）观察LDH涂层的外观形貌,通过电化学试验测试了生长LDH涂层的AZ31镁合金的耐腐蚀性能,结果表明,采用超重力法制备的含有富马酸根与柠檬酸根插层的LDH涂层表面生成完整、致密的覆盖层,几乎看不到簇立状的LDH片。与共沉淀法相比,使用超重力法制备的LDH涂层,其动电位极化曲线拟合出的腐蚀电位更大,腐蚀电流密度更小。在3.5% NaCl溶液中浸泡96 h后,采用超重力法制备的含有富马酸根与柠檬酸根插层的LDH涂层的阻抗值R_ct为56.69kΩ·cm²,大于仅浸泡1 h的采用共沉淀法制备的不含富马酸根与柠檬酸根插层的LDH涂层（R_ct为49.45kΩ·cm²）,表明超重力法制备的LDH涂层表现出更好的耐腐蚀性。     

从城市污水和污泥中回收磷资源的研究

从磷在生态系统中的意义和磷的地质、生物循环过程入手,论述了从污水及污泥中回收磷资源的技术方法。根据我国城市人口的数量,每人每年向污水中排放的磷的数量,城市污水的处理量,污泥的利用途径,估算了从城市污水和污泥中回收磷资源的潜力。结果表明,随着我国城市人口的增加,污水处理率的提高,从城市污水和污泥中回收磷资源的潜力越来越大。