WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 14 | 15 || 17 | 18 |   ...   | 29 |

Очистка сточных вод нефтехимического комплекса электрохимическими методами

-- [ Страница 16 ] --

Рисунок 32 - Изменение напряжения в электролизере, генерирующем электроэнергию, при изменении числа анодов (материал-алюминий) при расстоянии 1 см Рисунок 33 - Изменение напряжения в электролизере, генерирующем электроэнергию, при изменении числа анодов (материал-алюминий) при расстоянии 5 см Рисунок 34 - Изменение напряжения в электролизере, генерирующем электроэнергию, при изменении числа анодов (материал-алюминий) при расстоянии 10 см Визуальный анализ графиков изменения напряжения от числа подключенных электродов не позволяет определить вид зависимости между показателями. Попытка моделирования изменения напряжения с помощью полинома второй степени, экспоненциального, показательного вида моделей обнаружила коэффициент нелинейной корреляции около 0,65, что не позволяет применять модели на практике. При изучении зависимости показателей электрофлотации от параметров электролиза было установлено (глава 3, п. 3.3), что наибольшее влияние на скорость барботажа, определяющую эффективность очистки воды, оказывает сила тока в процессе электролиза. Таким образом, расчет величины напряжения не является необходимым условием при моделировании эффективности действия электролизера, генерирующего электроэнергию.

Отметим, что процесс генерации электроэнергии в устройстве при изменении числа анодов сопровождается уменьшением плотности тока в расчете на единицу площади электрода (рисунки 35-37).

Рисунок 35 - Изменение плотности силы тока при увеличении анодов (материал-алюминий) при расстоянии 1 см Рисунок 36 - Изменение плотности силы тока при увеличении анодов (материал-алюминий) при расстоянии 5 см Рисунок 37 - Изменение плотности силы тока при увеличении анодов (материал-алюминий) при расстоянии 10 см По графикам, представленным на рисунках 35-37, видно, что плотность тока достигает своей наибольшей величины при 1-2 анодах. При увеличении числа анодов плотность тока понижается, и при числе анодов более пяти ее значение устанавливается примерно на одинаковом уровне. При этом, чем больше расстояние между катодами и анодами, тем ниже плотность тока.

Модель зависимости показателей электролиза от конструктивных изменений электролизера.

Рассмотрим взаимное влияние числа анодов в электролизере и расстояния, на котором расположены катоды и аноды в электролизере, на параметры электролиза. Для этого построим уравнение двухфакторной линейной регрессии вида:

где I – сила тока, генерируемая в электролизере, n – количество анодов, l – расстояние между катодами и анодами в электролизере.

С помощью метода наименьших квадратов оценим параметры уравнения регрессии:

Результаты аппроксимации с помощью уравнения линейной регрессии приведены на рисунке 38.

Рисунок 38 - Результаты аппроксимации величины силы тока с помощью уравнения двухфакторной линейной модели Коэффициент детерминации модели составляет R2=0,924. Следовательно, факторы, включенные в модель, описывают 92,4 % вариации силы тока. Параметры модели и все уравнение в целом являются статистически значимой с вероятностью 0,999. Средняя относительная ошибка модели составляет 8 %, что свидетельствует о приемлемой точности.

Анализ зависимости показателей электролиза от количества анодов и катодов в электролизере и расстояния между ними в случае применения магниевых анодов.

В таблицах 18-20 представлены коэффициенты парной корреляции между числом анодов в электролизере и величинами генерируемого напряжения и силы тока при различных расстояниях между катодами и анодами.

Таблица 18 - Матрица парных коэффициентов корреляции в случае расстояния между катодами и анодами в 1 см (материал анодов – магний) Количество анодов (n), шт. Среднее значение напряжения (U ), B Среднее значение силы тока ( I ), mA Среднее значение плотности тока ( J ) Таблица 19 - Матрица парных коэффициентов корреляции в случае расстояния между катодами и анодами в 5 см (материал анодов – магний) Количество анодов (n), шт. Среднее значение напряжения (U ), B Среднее значение силы тока ( I ), mA Среднее значение плотности тока ( J ) Таблица 20 - Матрица парных коэффициентов корреляции в случае расстояния между катодами и анодами в 10 см (материал анодов – магний) Количество анодов (n), шт. Среднее значение напряжения (U ), B Среднее значение силы тока ( I ), mA Среднее значение плотности тока ( J ) В отличие от электролизера с алюминиевыми анодами, в рассматриваемом электролизере в зависимости от изменения расстояния между катодами и анодами меняется характер зависимости параметров электролиза от числа анодов. В случае расстояния между катодами и анодами равного 1 см, сила тока характеризуется тесной прямой зависимостью от числа анодов, величина напряжения, напротив, не зависит от количества электродов.

При расстоянии равном 5 и 10 см, наблюдается обратная зависимость напряжения от числа электродов, то есть с увеличением числа анодов напряжение, генерируемое электролизером пропорционально уменьшается.

На рисунках 39-47 приведены графики изменения параметров электролиза от конструкции электролизера.

Рисунок 41 - Изменение напряжения при увеличении числа анодов при расстоянии 10 см Несмотря на то, что напряжение линейно уменьшается при увеличении числа анодов, моделирование с помощью линейного уравнения недопустимо, так как в этом случае модель даст отрицательные значения напряжения, что практически невозможно. Построение других видов уравнений (например, экспоненциальной или гиперболической) по исходным данным не представляется возможным.



Рисунок 44 - Изменение силы тока при увеличении числа анодов при расстоянии 10 см По графикам на рисунках 42-44 видно, что при увеличении числа анодов меняется характер изменения силы тока. Если число анодов не превышает пяти, то сила тока растет более быстро, при числе анодов свыше пяти скорость роста силы тока замедляется. Небольшое количество измерений не позволяет моделировать отдельно обе тенденции. Важно отметить, что изменение расстояния между катодами и анодами в случае магниевых электродов не влияет на силу тока. Во всех случаях сила тока изменяется в пределах от 30 до 100 mA.

J, А/м Рисунок 47 - Изменение плотности тока при увеличении числа анодов при расстоянии 10 см В таблицах 21-23 представлены результаты линейной аппроксимации величины напряжения, силы и плотности тока в электролизере с применением магниевых анодов.

Таблица 21 - Результаты линейной аппроксимации изменения величины напряжения от числа анодов (материал – магний) электролизере Таблица 22 - Результаты линейной аппроксимации изменения силы тока от числа анодов (материал – магний) электролизере Таблица 23 - Результаты линейной аппроксимации изменения плотности тока от числа анодов (материал – магний) электролизере Одной из характеристик статистической значимости модели выступает коэффициент детерминации. Примем, что модель является значимой при величине коэффициента детерминации R20,562. Однако, для применения модели на практике в совокупности с величиной коэффициента детерминации необходимо учитывать показатели точности модели. Одним из таких показателей представляется средняя относительная ошибка аппроксимации E. Если средняя относительная ошибка находится в интервале до 2 %, то точность модели признается очень высокой, от 2 до 5 % - точность высокая, от 5 до 10 % – точность приемлемая. Если величина ошибки модели превышает 10 %, то вопрос о пригодности модели должен рассматриваться в зависимости от решаемой задачи.

Как видно из таблиц 22 и 23 линейные модели изменения силы и плотности тока являются статистически значимыми, но при этом точность моделей делает их непригодными для моделирования и построения прогнозов.

Модели, описывающие изменение величины напряжения при расстояние между катодами и анодами в электролизере 5 и 10 см (таблица 21) пригодны для моделирования, поскольку являются точными и статистически значимыми.

Как и в случае с алюминиевыми электродами при применение магниевых электродов плотность тока уменьшается с увеличением числа анодов. При этом, когда число анодов становится равным шести и более, значение плотности тока стабилизируется примерно на одном уровне.

На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что в случае проведенных опытов с применением магниевых анодов опытные данные не позволяют построить достоверные математические модели, описывающие показатели электролиза.

1. Проведение серий экспериментов с опытной моделью показало, что полученные данные показателей электролиза являются однородными, что позволяет опираться на вычисленные средние величины напряжения и силы тока.

2. В случае применения анодов из алюминия количество анодов приводит к пропорциональному увеличению силы тока и влияет на изменения величины напряжения. Увеличение расстояния между катодами и анодами приводит к снижению генерируемого напряжения и силы тока.

3. Экспериментальные данные позволили получить уравнение двухфакторной линейной регрессии, описывающей вариацию силы тока в электролизере с алюминиевыми анодами и оценить ожидаемую эффективность очистки сточных вод от ароматических углеводородов (бензол), металлов (цинк, никель, медь) и органических загрязнений (краситель - метиленовый синий). Погрешность модели не превышает 7 %.

4. В случае применения анодов из магния данные экспериментов не поддаются моделированию, поскольку тенденции изменения силы тока, плотности и напряжения меняются при количестве анодов до пяти включительно и свыше.

5. В случаях включения в электролизер анодов из алюминия и магния при числе анодов свыше пяти величина плотности генерируемого тока стабилизируется на определенном уровне.

2.4 Выводы.

1. Показана возможность создания мембранного электролизера, работающего на принципе электрохимического источника тока. С помощью электролизера достигнуто уменьшение концентрации взвешенных веществ осаждением в католите и анолите относительно контрольного опыта по осаждению взвешенных веществ в исходной воде. Кинетика осаждения в анолите и в растворе NaOH близки по значениям друг к другу, так же как, кинетика осаждения в католите и в растворе CH3COOH. При очистке воды в электролизере, на выходе из него образуются: из анодной камеры анолит - имеет свойства щелочной среды, из катодной камеры католит – имеет свойства кислой среды. В соответствии с правилом Шульце-Гарди: коагулирующим свойством в коллоидной среде обладают только ионы, которые обладают противоположным знаком с осаждаемыми частицами. Таким образом, щелочная и кислая среда обладают большим коагулирующим свойством при осаждении взвешенных веществ.

2. Установлена возможность безреагентной очистки сточных вод от тяжелых металлов фильтрованием воды в мембранном электролизере. Наибольший эффект достигнут по извлечению цинка 99,9 %. Высокий эффект достигнут по извлечению меди (90-98%), однако ПДКр.х.

не достигнута. Существенно хуже извлекается никель (42-87%).

3. Установлена возможность безреагентной очистки сточных вод от органических трудноокисляемых веществ (бензол, метиленовый синий). При скорости фильтрования 1-5 м/ч эффект очистки составил 90 и 84 % соответственно.

4. Удельная энергия, вырабатываемая электролизером, существенно увеличивается с увеличением минерализации раствора и уменьшением скорости обработки воды.

5. Получено уравнение двухфакторной линейной регрессии, описывающей вариацию силы тока в электролизере с алюминиевыми анодами, что позволит рассчитать ожидаемую эффективность очистки сточных вод от ароматических углеводородов (бензол), металлов (цинк, никель, медь) и органических загрязнений (краситель - метиленовый синий). Погрешность модели не превышает 7 %.

3. Исследование процесса очистки нефтесодержащих вод флотационными методами.



Pages:     | 1 |   ...   | 14 | 15 || 17 | 18 |   ...   | 29 |
 

Похожие материалы:

«СЫСОЕВА Ольга Валерьевна Факторы, влияющие на микробиоту раствора для выращивания растений в экспериментальной модели экологической системы жизнеобеспечения Специальность 03.02.08 – экология (биология) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учной степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор биологических наук Тирранен Л.С. Красноярск – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1. 1 Взаимодействие растений с микроорганизмами 1. 2 Микробиота почв 1. 3 Корневые выделения растений ...»

« СИНЕНКО Николай Николаевич БИОЛОГО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕСНИЧНЫХ ИНФУЗОРИЙ НЕКОТОРЫХ ВОДОЕМОВ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ 03.02.04- зоология ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор С.Ф. Лихачев Омск - 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ стр. Введение 4 Глава 1. Обзор литературы 9 1.1. Степень изученности ресничных инфузорий в водоемах и водотоках Омской области 9 1.2. Индикаторные особенности ...»

«Сапрыкина Ирина Николаевна БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МЕСТНЫХ И ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ КУЛЬТИВАРОВ CERASUS MILL., PRUNUS L. В УСЛОВИЯХ ОРЕНБУРЖЬЯ 03. 02. 01. – ботаника Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук Авдеев В. И. Оренбург – 2014 г. 2 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 3 ГЛАВА 1 КРАТКАЯ ИСТОРИЯ СЕЛЕКЦИИ, ВИДЫ И СОРТИМЕНТ 6 ВИШНИ, СЛИВЫ (Обзор литературы) 1.1 История культуры, виды и сортимент вишни, сливы 6 1.2 Особенности ...»

« Петунина Жанна Владимировна СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ БАЙКАЛЬСКИХ АМФИПОД GMELINOIDES FASCIATUS И ИХ ПАРАЗИТОВ, МИКРОСПОРИДИЙ, В ОЗЕРЕ БАЙКАЛ 03.02.08 – экология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель доктор биологических наук Д.Ю. Щербаков Иркутск, 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1. Амфиподы озера Байкал 1.1.1. Роль амфипод в экосистеме озера Байкал 1.1.2. Эволюция амфипод в ...»

« ЭРДЭНЭГЭРЭЛ АРИУНБОЛД ДИНАМИКА РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ СУХИХ СТЕПЕЙ СРЕДНЕЙ ХАЛХИ (СОМОН БАЯН-УНДЖУЛ, МОНГОЛИЯ) 03.02.01 – Ботаника Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель доктор биологических наук, профессор В.Т. Ярмишко Санкт-Петербург 2014 Введение Глава 1. История исследований степей Монголии Глава 2. Природные условия сухих степей Средней Халхи 2.1. Рельеф 2.2. Климат 2.3. Почвы 2.4. Растительность 2.5. ...»

« АНДРЕЕВА Алевтина Сергеевна ЖУКИ-ЛИСТОЕДЫ (COLEOPTERA: CHRYSOMELIDAE) БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ: ФАУНА, ЭКОЛОГИЯ, ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ 03.02.08 – Экология диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент А.В. Присный БЕЛГОРОД 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение Глава 1. Листоеды Средней полосы европейкой России и 7 сопредельных территорий: общие сведения о биологии и экологии (обзор литературы) 1.1. Биология ...»

« Сибиркина Альфира Равильевна БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СОСНОВЫХ БОРАХ СЕМИПАЛАТИНСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ Специальность 03.02.08 – Экология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант – доктор биологических наук, профессор Панин Михаил Семенович Омск, 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение. Актуальность темы ……………………………………………….…….5 Глава 1. Современные представления об аккумуляции и миграции тяжелых металлов в системе ...»

« САМБУУ Анна Доржуевна СУКЦЕССИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ В ТРАВЯНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ТУВЫ 03.02.01 – Ботаника 03.02.08 – Экология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант – доктор биологических наук, профессор А.А. Титлянова Кызыл – 2014 СОДЕРЖАНИЕ Введение ……….…….………………….…………………….…………… 4 Глава 1. Физико-географические условия района исследования ……. 9 1.1. Географическое положение, геологическое строение и рельеф 9 1.2. Гидрография и ...»

« НЕСТЕРЕНКО СТАНИСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ ЭКОЛОГО-ФАУНИСТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МУХ-ЛЬВИНОК (DIPTERA, STRATIOMYIDAE) СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА И КРЫМА Специальность 03.02.05 – энтомология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент С.Ю. Кустов Краснодар 2014 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 4 1 Аналитический обзор литературы 11 1.1 Положение Stratiomyidae в системе отряда Diptera 11 1.2 Морфологическая характеристика ...»

« Фисунов Глеб Юрьевич Функциональная геномика микоплазм при адаптации к стрессовым условиям внешней среды 03.01.04 – Биохимия 03.01.03 – Молекулярная биология Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук Научный руководитель: д.б.н., профессор, член-корр. РАМН Говорун Вадим Маркович Москва – 2014 2 Оглавление Оглавление 1. Введение 1.1 Научная новизна и значимость работы 1.2. Цели и задачи 1.3. Обзор литературы Молекулярные системы бактерий, участвующие ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.