載人航天器中冷凝水的深度處理技術研究.pdf

1、國內圖書分類號：X703.1學校代碼：10213國際圖書分類號：628.1密級：公開工學博士學位論文工學博士學位論文載人航天器中冷凝水的深度處理技術研究博士研究生：金大瑞導師：尤宏教授申請學位：工學博士學科：環(huán)境科學與工程所在單位：市政環(huán)境工程學院答辯日期：2010年11月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學摘要摘要在載人航天領域，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，也是實現(xiàn)長期載人飛行的重要途徑。針對現(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用在冷凝水處理中的缺點，對冷凝水的深度處理進行了探索性的研究。依據(jù)航天器內的環(huán)境特點及冷凝水的水質特性，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路線。在濕式氧化單元中，研制了一種全新的無泡供氧濕式氧化反應器，該反應器中氧氣透過膜以無泡的形式進入到催化固定床內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題

3、。研究了無泡供氧濕式氧化反應器對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器對乙醇均有較高的催化降解效率，當供氧壓力不大于膜泡點時，提高供氧壓力有助于提高乙醇的去除率。隨著停留時間的延長，乙醇的去除率和完全氧化率均提高，副產物的產率也隨之降低，膜供氧傳質效率的提高有助于提高催化反應程度。采用不同膜組件的反應器均可使冷凝水中乙醇的去除率達到90%以上。由于中空纖維膜在反應器內可均勻分

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泡供氧濕式氧化反應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，對其進行了結構表征。研究表明，相比其它載體，以活性炭為載體的PtAC對乙醇有更好的催化降解性能。通過對催化劑進行XRD、XPS和SEM表征發(fā)現(xiàn)，PtAC中

5、活性組分Pt是以單質形態(tài)存在的，且具有較高的分散度。活性炭載體通過雙氧水改性處理后，PtAC催化性能得到了顯著的提高，表明載體表面的含氧基團含量對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乙醇催化副產物乙酸的交換吸附能力。結果表明，IRA67樹脂對于乙酸的交換吸附要強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放熱過程。IRA67樹脂的各溫度離子交換吸附等溫線符合H3型等溫