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Updated: Jul 18, 2025

Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets
Published on: May 26, 2021
水发生状态的结晶驱动演变对废物活性污泥脱水能力的改善有影响
Boran Wu1, Hewei Li2, Kun Zhou3
1State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, College of Environmental Science and Engineering, Tongji University, 1239 Siping Road, Shanghai 200092, China; Shanghai Institute of Pollution Control and Ecological Security, Shanghai 200092, China.
这项研究引入了一种新的方法,用于使用二氧化碳 (CO2) 水合物结晶的废物活性污泥 (WAS) 脱水. 这一过程显著提高了污泥的脱水能力,并提供了一种回收二氧化碳气体的方法.
科学领域:
- 环境工程 环境工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 废物活性污泥 (WAS) 排水对于废水处理至关重要,但传统方法在效率和化学品使用方面面临挑战.
- 了解污泥流中的水的状态是改善除水过程的关键.
- 结晶驱动的过程为新的水固体分离技术提供了潜力.
研究的目的:
- 研究使用酸盐水合物 (CO2水合物) 形成以提高WAS.的脱水能力的可行性.
- 通过分析水发生状态的演变,阐明基于水酸盐的污泥脱水机制.
- 探索二氧化碳气体循环利用和降低污泥脱水中的化学品消耗的潜力.
主要方法:
- 检查了WAS中的CO2水合物形成,并分析了它的动力学.
- 利用现场同步龙X射线计算微断层扫描来分析微尺度的多孔性和间隙水.
- 采用原子力显微镜来估计附近水层的厚度.
主要成果:
- 二氧化碳水合物形成遵循伪第一阶动力学,速度常数 (kobs) 为3.905 × 10^-5 L·mol^-1·s^-1 在274.15 K.
- 二氧化碳水合物的结晶解离过程提高了WAS脱水能力,将毛细管吸收时间 (CST) 从251.5秒缩短到57.4秒.
- 微观结构分析显示,连接毛孔体积增加,隔离毛孔体积减少,削弱硬质障碍,促进固体聚合.
- 周围的水层厚度减少了77.4%,削弱了水化排斥力,并促进了不同的水合物和固体相的形成.
结论:
- 水存在状态的结晶驱动的演变,特别是通过二氧化碳水合物形成,为增强WAS脱水提供了一种新有效的策略.
- 这种方法通过调节水固体分子的空间排列而改善水固体分离,而不会改变化学成分.
- 该过程为WAS脱水提供了一种环保的方法,使CO2气体循环利用,并减少对化学添加剂的依赖.
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