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系統識別號 U0002-1806201420151000
中文論文名稱 水旋風分離器去離子技術之研究
英文論文名稱 The Research of Hydrocyclone Deionization
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 化學工程與材料工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Chemical and Materials Engineering
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生中文姓名 陳琬臻
研究生英文姓名 Wan-Jen Chen
學號 602400094
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2014-06-09
論文頁數 78頁
口試委員 指導教授-吳容銘
委員-李篤中
委員-林正嵐
委員-郭修伯
中文關鍵字 水旋風分離器  去離子  吸附電極 
英文關鍵字 Hydrocyclone  Deionization  Adsorbent material 
學科別分類
中文摘要 本研究使用氯化鈉模擬海水濃度,並利用活性碳作為吸附材料,使用定電流定電位分析儀,系統給予電極一固定電位,去討論不同的塗佈方法及溶劑,吸附溶液中離子的效果,最後將吸附電極與直徑18.5 mm之水旋風分離器做結合,使用碳化矽粉末作海水中的雜質,利用水旋風分離器的特性,利用離心力將工作流體的雜質作分級的效果,使其達到水旋風分離器的優點,本次實驗主要就是去探討其去離子的效果及水旋風分離器內部的分級效率。
實驗結果顯示,使用乙醇當溶劑的效果比二甲基乙醯胺的效果好,另一方面,聚偏氟乙烯的添加,會導致電阻增加,吸附效果會下降。結合水旋風分離器,鈉離子吸附的量可以達9.9%,氯離子吸附的量可以達6.4%,所以是可以降低海水中離子濃度的,而粒徑範圍在19 um ~27 um時,有最佳的分級效率。吸附電極對於去除海水中鹽類是有效的,將此技術與水旋風分離器結合,不僅可以吸附離子也可以達到分離的效果,確實具有實用價值。
英文摘要 In this study, we use sodium chloride to simulate the concentration of seawater and using activated carbon as an adsorbent material. The system gives electrode a fixed potential by Potentiostat to discuss the effect of adsorbed ions in solution of different method of coating and different solvent. Finally, we combine the 18.5 mm diameter of hydrocyclone and an adsorbent electrode. In the water, we use silicon carbide as an impurity. By centrifugal force of the hydrocyclone to separate impurity. And reach the advantages of the hydrocyclone . This experiment is to analyze the effect of deionization and the efficiency of hydrocyclone .
As the result, using ethanol is better than dimethylacetamide .On the other hand , adding polyvinylidene fluoride will causing the resistance of electrode. And decrease the effect of the adsorption. We combine hydrocyclone, the amount of adsorbed sodium ions can reach 9.9% , and the amount of adsorbed chloride ions can reach 6.4% . It is possible to reduce the concentration of ions in seawater. The best classification efficiency is the 19 um ~ 27 um of particle size . It is effective of using adsorbent electrode to for the removal the salt in water. This technology combine hydrocyclone , not only can achieve adsorpting ion, but also separate particles.
論文目次 目錄
中文摘要I
英文摘要II
目錄III
圖目錄V
表目錄VI
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2 研究動機與方向 2
第二章 文獻回顧 3
2-1水旋風分離器之發展概論 3
2-1-1水旋風分離器歷史發展 3
2-1-2 水旋風分離器之簡介 4
2-1-3 水旋風分離器之結構 4
2-1-4 水旋風分離器之規格 6
2-1-5 水旋風分離器的優缺點 8
2-2 水旋風分離器之液體運動現象 8
2-2-1 短路流與循環流現象 8
2-2-2空氣柱現象 10
2-2-3魚鉤現象 10
2-3台灣水資源況及趨勢 12
2-3-1氣象水文及地形特性 12
2-3-2人口成長快速及用水量增加 12
2-3-3水資源管理方面 12
2-4海水淡化之簡介 13
2-4-1海水淡化優缺點 14
2-4-2開發海水淡化廠主要考量的成本因素 16
2-5國內外推動海水淡化新水源之情形 18
2-5-1國外推動海水淡化新水源之情形 19
2-5-2國內推動海水淡化新水源之情形 21
2-6 水旋風分離器之分離原理 23
2-7水旋風分離器之理論與模型 24
2-7-1平行軌道理論 24
2-7-2無因次群模型 26
2-8 固體粒子在水旋風分離器中之受力分析 28
2-8-1 粒子在流場中沉降之受力分析 28
2-8-2切應力 31
2-8-3壓力降 31
2-9水旋風分離器之性能特性 32
2-9-1 影響水旋風分離器分離效率之參數 32
2-9-2 幾何結構 32
2-9-3 物性參數 33
2-9-4 操作參數 34
2-10電化學之理論 36
2-10-1電解原理 36
2-10-2法拉第定律 38
2-10-3電流效率 38
2-10-4循環伏安法 39
第三章 實驗裝置與方法 40
3-1 實驗藥品與材料 40
3-2 實驗儀器與設備 41
3-3鈦板基材實驗裝置 43
3-4 實驗水旋風分離器裝置 44
3-4 實驗步驟 49
第四章 結果與討論 52
4-1 活性碳孔洞電極 54
4-1-1以二甲基乙醯胺作為溶劑 54
4-1-2以乙醇作為溶劑 60
4-2多孔性燒結不袗環電極 64
4-3 水旋風分離器實驗 66
4-3-1內部不袗棒未塗活性碳 66
4-3-2內部不袗棒塗活性碳 68
4-2-3 粒徑分析 70
第五章 結論 71
符號說明 72
參考文獻 76

圖目錄
圖2-1 水旋風分離器結構與內部流動示意圖 5
圖2-2 長錐與短錐水旋風分離器示意圖 7
圖2-3 魚鉤現象 11
圖2-4 海水淡化製造過程 17
圖2-5 水旋風分離器之零速包絡面俯視與平視示意圖 25
圖3-2 電解現象 37
圖3-1實驗使用的鈦板 43
圖3-2鈦板基材實驗裝置圖 44
圖3-3水旋風分離器本體結構與尺寸 45
圖3-4實驗使用的水旋風分離器 46
圖 3-5多孔性燒結不鏽鋼環 47
圖 3-6 水旋風分離器整體裝置圖 48
圖4-1 不同濃度的氯化納水溶液之離子濃度 53
圖4-2 3.6g C+0.4g PVDF+8ml DMAC塗佈結果 54
圖4-3(a) 0.4g C+0.4g PVDF+8ml DMAC塗佈結果 55
(b) 0.3g C+0.4g PVDF+8ml DMAC塗佈結果 55
圖4-4(a) 0.2g C、0.3g C、0.4g C之鈉離子濃度 56
(b)0.2g C、0.3g C、0.4g C之氯離子濃度 56
圖4-5(a) 以浸泡方式塗佈之鈉離子濃度 58
(b) 以浸泡方式塗佈之氯離子濃度 58
圖4-6(a) 提高DMAC的量之鈉離子濃度 59
(b) 提高DMAC的量之氯離子濃度 59
圖4-7(a) 改變PVDF的量之鈉離子濃度 61
(b) 改變PVDF的量之氯離子濃度 61
圖4-8 (a) 0.9g C+0.2g PVDF+15ml EtOH(連噴30次)之結果 62
(b) 0.9g C+0.2g PVDF+15ml EtOH(連噴40次)之結果 62
圖4-9(a) 改變塗佈方式之鈉離子濃度 63
(b) 改變塗佈方式之氯離子濃度 63
圖4-10(a) 多孔性燒結不鏽鋼實驗之鈉離子濃度 65
(b) 多孔性燒結不鏽鋼實驗之氯離子濃度 65
圖4-11(a) 未塗活性碳水旋風分離器之鈉離子濃度 67
(b) 未塗活性碳水旋風分離器之氯離子濃度 67
圖4-12(a) 塗活性碳水旋風分離器之鈉離子濃度 69
(b) 塗活性碳水旋風分離器之氯離子濃度 69
圖4-13水旋風分離器之分級效率 70


表目錄
表2-1國內已完成及目前運作之海水淡化廠 22


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