載人航天器中冷凝水的深度處理技術(shù)研究.pdf

1、國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：X703.1學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：628.1密級(jí)：公開工學(xué)博士學(xué)位論文工學(xué)博士學(xué)位論文載人航天器中冷凝水的深度處理技術(shù)研究博士研究生：金大瑞導(dǎo)師：尤宏教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：環(huán)境科學(xué)與工程所在單位：市政環(huán)境工程學(xué)院答辯日期：2010年11月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要摘要在載人航天領(lǐng)域，航天器生活艙中的冷凝水的深度處理與再利用是解決航天員飲用水供給的有效辦法，也是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期載人飛行的重要途徑。針對(duì)現(xiàn)有

2、航天器冷凝水處理工藝存在的不足，以及在航天器微重力環(huán)境下常規(guī)處理工藝很難有效的應(yīng)用在冷凝水處理中的缺點(diǎn)，對(duì)冷凝水的深度處理進(jìn)行了探索性的研究。依據(jù)航天器內(nèi)的環(huán)境特點(diǎn)及冷凝水的水質(zhì)特性，提出一種采用濕式氧化離子交換消毒組合工藝的方式深度處理冷凝水的技術(shù)路線。在濕式氧化單元中，研制了一種全新的無(wú)泡供氧濕式氧化反應(yīng)器，該反應(yīng)器中氧氣透過(guò)膜以無(wú)泡的形式進(jìn)入到催化固定床內(nèi)在催化劑的作用下催化降解冷凝水中的污染物，避免了微重力下的氣液難以分離的問(wèn)題

3、。研究了無(wú)泡供氧濕式氧化反應(yīng)器對(duì)冷凝水中主要污染物乙醇的催化降解能力。研究表明，在常溫常壓下，采用中空纖維膜組件和平板膜組件的反應(yīng)器對(duì)乙醇均有較高的催化降解效率，當(dāng)供氧壓力不大于膜泡點(diǎn)時(shí)，提高供氧壓力有助于提高乙醇的去除率。隨著停留時(shí)間的延長(zhǎng)，乙醇的去除率和完全氧化率均提高，副產(chǎn)物的產(chǎn)率也隨之降低，膜供氧傳質(zhì)效率的提高有助于提高催化反應(yīng)程度。采用不同膜組件的反應(yīng)器均可使冷凝水中乙醇的去除率達(dá)到90%以上。由于中空纖維膜在反應(yīng)器內(nèi)可均勻分

4、布，相比采用平板膜有著更大的有效供氧面積，因而在催化降解乙醇方面，采用中空纖維膜供氧的無(wú)泡供氧濕式氧化反應(yīng)器有著更高的催化降解效率。采用浸漬還原法研制出一種高活性鉑催化劑。所制備的催化劑可在常溫常壓以氧氣為催化劑的條件下催化降解乙醇，考察了影響催化劑活性的因素，優(yōu)化了催化劑的制備工藝，對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。研究表明，相比其它載體，以活性炭為載體的PtAC對(duì)乙醇有更好的催化降解性能。通過(guò)對(duì)催化劑進(jìn)行XRD、XPS和SEM表征發(fā)現(xiàn)，PtAC中

5、活性組分Pt是以單質(zhì)形態(tài)存在的，且具有較高的分散度。活性炭載體通過(guò)雙氧水改性處理后，PtAC催化性能得到了顯著的提高，表明載體表面的含氧基團(tuán)含量對(duì)催化劑活性有著明顯的影響。在離子交換單元中，研究了十種離子交換樹脂對(duì)乙醇催化副產(chǎn)物乙酸的交換吸附能力。結(jié)果表明，IRA67樹脂對(duì)于乙酸的交換吸附要強(qiáng)于其它種離子交換樹脂，能有效地將廢水中乙酸吸附分離。乙酸在該樹脂上的交換吸附是一個(gè)放熱過(guò)程。IRA67樹脂的各溫度離子交換吸附等溫線符合H3型等溫