纳米TiO2膜阴极电催化合成丁二酸的研究

采用电化学合成前驱体直接水解法制备纳米TiO2膜修饰电极,通过循环伏安法研究了纳米TiO2膜电极的电化学行为,并使用纳米TiO2膜电极作为阴极在三室离子膜电解槽中电解还原顺丁烯二酸 (cis-butenedioic acid)合成丁二酸(butanedioic acid), 探索了影响电合成丁二酸电流效率的主要因素. 结果表明,纳米TiO2膜电极具有异相电催化行为,纳米膜中的TiⅣ/TiⅢ氧化还原电对作为媒质间接电还原顺丁烯二酸为丁二酸, 电合成丁二酸的一次结晶产品纯度高、电解副反应少、收率和电流效率高,控制阴极电位-0.6 V (vs. SCE), 电流密度6 A/dm2,电解液为1.0 mol/L顺丁烯二酸 1.0 mol/L硫酸溶液, 电流效率达到88%以上.     

四氯化钛电解基础研究之二——四氯化钛电解的阴极过程

用极化曲线法研究了四氯化钛电解的阴极过程。找出了工艺试验中电解过程初期电流效率低的主要原因,并用控制阴极电位或带隔膜的小电解对极化曲线的结果作了验证。此外,还利用工艺试验数据作电量平衡估算验证了极化曲线的结果。结果表明,我国四氯化钛电解工艺试验电流效率低的主要原因是现有工艺制度下阴极筐的电位接近或达到钠的析出电位,处于钛与低价钠和钠共同析出的状态。阴极筐外表面析出的低价钠和钠由于反复的二次反应而降低电效约30～40％。其次,低价钛窜出到阳极区进行二次反应的结果,在较正常的操作条件下约降低电效5～15％。试验还表明,没有隔膜的敝口四氯化钛电解,若控制阴极电位在析钛区,也能获得较高的电流效率。     

硫化锌精矿、软锰矿直接浸出及Zn-MnO_2同时电解的研究

中南矿冶学院冶金系继1981年下半年进行的硫化锌精矿与软锰矿直接浸出及锌-二氧化锰同时电解的初步试验之后(详见《中南矿冶学院学报》1982年№1),于1982—1983年又进行了Zn-MnO_2同时电解的条件试验与机理研究,编写了试验报告。1984年4至7月又继续完成了硫化锌精矿与软锰矿直接浸出的各种因素的条件试验及Zn-MnO_2同时电解的全流程试验,获得以下显著效果: 1.采用两段浸出,锌浸出率大于95%,锰浸出率大于98％;采用三段浸出,锌浸出率大于98％,锰浸出率大于99％; 2.浸出液采用先进方法除铁,两段置换净化除杂,获得合格的新液; 3.Zn-MnO_2同时电解,阴极电流效率大于90％,阳极电流效率大于85％。槽电压平均为2.8V,电解节电大于60％。 4.阴、阳极很少析出氢气和氧气,酸雾大大减少。     

镍-二氧化锰同时电解新工艺研究

中南矿冶学院冶金系与成都电冶厂紧密合作,在中南矿冶学院进行的镍-二氧化锰同时电解探索性试验的基础上,于1984年5月至8月在中南矿冶学院,以成都电冶厂生产所用的镍高锍(高冰镍)为原料,双方共同进行了直接浸出、净化及镍-二氧化锰同时电解全流程试验研究。历经三个月,每周期电解液体积为16至22升,试验获得显著效果如下: 1.新工艺流程畅通; 2.镍浸出率大于95％; 3.净化后得到的电解新液达到了生产特级电镍的纯度要求; 4.镍-二氧化锰同时电解过程中,阴、阳级很少析出氢气和氧气。同时电解的电流效率平均为:阴极97.35％,阳极95.67％,槽电压平均为2.86V。产品比为Ni:MnO_2=     

电解制备过硫酸铵所用阳离子交换膜的实验研究

不同槽电压与电解液流量条件下,对HDGN膜、HDCMI膜、HDNAF膜与HDJCM膜4种全氟磺酸型阳离子交换膜在电解制备过硫酸铵中的电解性能进行实验研究,以提高其电流效率并降低电耗。实验采用自制电解槽,以烧结镀铂钛极板作为阳极,铅锑锡合金作为阴极,实验结果表明：在最优工况下HDGN膜可以将电流效率提高至95％,电耗降低至1 113 kW·h/t（生产每t过硫酸铵的电耗）;HDCMI膜、HDNAF膜与HDJCM膜的最高电流效率分别可以达到73%、78%与81%,所对应的最低电耗分别为1 770 kW·h/t、1 506 kW·h/t与1 305 kW·h/t。并且HDGN膜由于含有增强网布,从而具备足够的机械强度。因此,在电解制备过硫酸铵生产过程中HDGN膜具有良好的工业化应用前景。     

脱硫脱硝吸收液中硫酸铵电化学制备过硫酸铵的实验研究

尿素/氨混合溶液同时脱硫脱硝的循环吸收液中硫酸铵的含量达到82%,为了实现尿素/氨混合溶液同时脱硫脱硝的循环吸收液高效、高附加值的资源化回收,对硫酸铵电解过程中工艺参数的影响特性进行了实验研究.实验在自制的电解装置中进行,阴极采用钛板材料作电极,分别采用静态和动态方法,对硫酸铵电解过程中工艺参数如槽电压、反应物浓度、添加剂、反应时间等进行了考察.实验结果表明,在最优工况下最佳电流效率达到88.91%.较国内电解硫酸铵制备过硫酸铵的常见电流效率提高超过3%,验证了钛板为阴极在电解硫酸铵制备过硫酸铵中的可行性.同时通过对比发现,聚磷酸铵作为阳极添加剂具有可行性.     

同槽电解生成锰和二氧化锰

分别采用预电解法,Mn(NO₃)₂热解,热解-预电解方式制备MnO2覆层Ti电极,并分别作为电解二氧化锰的阳极,硫酸锰-硫酸为电解液,研究不同的电流密度、温度、酸度对电解二氧化锰电流效率的影响.研究表明：采用热解-预电解法制备的Ti-MnO₂电极,抗钝化能力强,表面致密,MnO₂覆层与Ti基结合牢固,适合作为电解阳极使用.采用盐桥,素烧瓷,玻璃纤维作为阴阳极隔膜,阳极采用上述Ti-MnO₂电极,使用经过抛光的不锈钢作为阴极,在同一电解槽中同时电解生成电解MnO₂和金属锰,较佳条件下阳极和阴极电流效率分别能达到90%和60%,产品符合质量要求.     

锰矿掺杂PbO_2电极电催化氧化对硝基苯酚废水的研究

以自制的掺杂锰矿粉的β-PbO2/锰矿粉复合电极为阳极,不锈钢片为阴极对对硝基苯酚(p-NP)模拟废水进行了电解氧化处理.结果表明,掺杂适量锰矿粉的β-PbO2/锰矿粉复合电极具有良好催化氧化p-NP的性能,在以NaCl为电解质的体系中,电解效果明显高于其他电解质体系.在电解体系为弱碱性,电解质为10 g/L NaCl,电流密度为30 mA/cm2条件下,电解2 h后p-NP的去除率可达到99.43%.     

基于电解法的模拟船舶柴油机废气脱硝实验研究

采用离子膜电解槽电解NaCl溶液,研究制备阳极酸性氧化溶液及其对模拟烟气中NO的脱除效果。分别研究了电流密度、电解时间、Na Cl浓度等因素对阳极酸性氧化溶液理化性能(TOS浓度、pH)的影响。结果表明:随着电流密度、电解时间、NaCl浓度的增加,阳极酸性氧化溶液中TOS浓度近乎呈线性增加。但随着电解时间增加,pH却迅速降低,并趋于稳定(1.5~2)。随着阳极酸性氧化溶液中TOS浓度的增加,NO脱除率明显提高;当TOS浓度为700 mg·L~(-1)时,NO脱除率达到50.4%。随着阳极氧化溶液初始pH的降低,NO脱除率明显增加,当pH为6时,NO脱除率为38%。     

1,3-二甲基-5-亚硝基-6-氨基脲嘧啶泡沫镍阴极电催化加氢研究

为了改进1,3-二甲基-5-亚硝基-6-氨基脲嘧啶(ANDMU)的电催化加氢还原工艺,在平行板隔膜电解槽中,以泡沫镍为阴极,钛基二氧化钌为阳极,饱和硫酸钾的硫酸亚汞为参比电极,用恒阴极电位电解方法研究了ANDMU电催化加氢还原过程。讨论了支持电解质浓度、阴极电位、阴极液pH值、温度、反应物ANDMU浓度和阴极液循环流量等工艺参数对还原产物收率及电流效率的影响。在优化条件下还原产物收率99.9%,电流效率79.2%。与铅阳极比较,电压效率增加14%,直流能耗降低12%。     

铵盐法处理氧化锌矿的研究

报道了用铵盐法处理含硅，铁高的氧化锌矿制取电解锌的工艺，试验表明，该工艺有流程短，技术条件易于控制，能耗低的优点，对含锌大于20％的氧化锌矿石，锌的浸出率可大于95％，锌电解直流电能耗为2380－2460kwh/t，阴极锌质量达到GB470－831＃号锌标准。     

Fe/Al电极电絮凝法处理Ni-EDTA废水影响因素及机理分析

为提高电絮凝法对Ni-EDTA的去除效率,并深入分析其反应机理,研究了不同材料的电极组合、电流密度和初始p H对Ni-EDTA去除效果的影响。结果表明:铁阳极+铝阴极产生的有效絮凝剂最多,对TOC和Ni的去除率最高,分别为98.75%和99.99%;随着电流密度的增大,TOC和Ni的去除率逐渐升高,4.38 m A·cm~(-2)时去除率分别达到98.95%和99.21%;且电流效率开始下降。初始p H为3时,TOC和Ni的去除率分别为98.27%和99.89%,随着p H的升高去除率逐渐下降。对溶液和絮体进行紫外光谱(UV)、红外光谱(FTIR)以及扫描电镜(SEM-EDS)分析结果表明:Ni-EDTA主要通过Fe(OH)_3的絮凝吸附沉淀,电解产生的HClO和阳极电位的氧化反应以及Fe(Ⅲ)的转络合反应等一系列共同作用去除。     

铋膜/碳纳米管修饰电极催化吸附溶出伏安法测定痕量的铬(英文)

通过两步电沉积方法制备了一种灵敏的铋/多壁碳纳米管复合膜修饰电极.首先用电解代替滴涂法将多壁碳纳米管沉积到玻碳电极表面,然后再把铋膜沉积到多壁碳纳米管上.提出了利用方波阴极吸附溶出伏安法分别测定水中总铬和六价铬的分析方法.在铜铁灵试剂的存在下,Cr(Ⅲ)和铜铁灵形成的络合物在-0.35V时通过吸附富集在修饰电极的表面,然后在阴极扫描(-0.35~-1.10V)过程中被还原.可以利用Cr(Ⅲ)或Cr(Ⅵ)的标准加入法直接测定水中总铬含量,也可以利用阴离子富集柱将Cr(Ⅵ)与Cr(Ⅲ)分离后单独测定水中Cr(Ⅵ)含量,分析结果与电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)相吻合.本法的检测下限在富集时间2min时为0.05μg/L,相对标准偏差为5.2%(n=75).     

超声电解氧化Mn(Ⅱ)电流效率的研究

以金属铅作为阴、阳极,超声电解氧化Mn(Ⅱ)成Mn(Ⅲ),比较了超声电解与搅拌电解时的电流效率,得出了超声电解氧化Mn(Ⅱ)的最优化的条件:0.4mol/L MnSO4、7mol/L H2SO4的溶液中,电流密度为80mA/cm2,在 3.5V进行电解.     

船舶联合防污染系统的能效影响因素

为减少船舶联合防污染系统的电解电耗,通过实验研究电解电流和阴极电解液温度对电解电耗的影响.结果表明:槽电压随着电解电流增大而增大,但随着阴极电解液温度升高而降低;阴极电解液温度为60℃时,电解得到的氢氧化钠浓度最高,同时,电解过程的电流效率最高,电解电耗最小.     

微生物燃料电池用于低品位锰矿浸提的研究

为提高低品位锰矿的利用,实现有机废水对锰矿物粉的浸提,通过改造微生物燃料电池(MFC),在阴极反应池中增加电解室及矿物质室,构建用于锰矿湿法浸提的MFC反应器,实现有机废水与锰矿物粉的还原氧化反应的分离。结果显示,以乙酸钠为碳源,以低品位锰矿粉为阴极的MFC输出电压最高可达0.81 V,是以K₃[Fe(CN)₆]为阴极液(0.631 V)的1.23倍。在相同条件下,矿物浸提MFC对COD的去除率可达90.9%,高于对照组(87.5%),而降解时间为3 d,显著少于对照组(5.2 d)。在降解COD能力的提升上,可实现对低品位锰矿粉中MnO₂的还原,其锰含量由原矿粉的23%降至0.98%,浸提率可达95.7%。进一步通过高通量测序对阳极端菌群结构进行分析发现,其主要菌群为地杆菌属(Geobacter),相对于对照组的85%,矿物浸提MFC中该属比例占总菌群的95%。结果表明,矿物浸提MFC可有效地将有机降解与矿物浸提耦合,避免两者直接混合反应带来的二次废水污染及浸提产物硫酸锰的净化问题,在提高MFC产电效率、处理废水的同时,实现对低品位锰矿的浸提。     

电辅助碳基超滤膜处理地表水的研究

文章采用耦合电化学氧化技术与膜分离技术的电化学辅助膜过滤(electrochemical membrane filtration, EMF)工艺对地表水体进行处理；通过相转化法制备一种成本低廉、导电性能良好的碳纤维布(carbon fiber cloth, CC)聚醚砜(polyethersulfone, PES)CC/PES复合膜，利用电化学辅助作用强化复合膜对污染物的去除率和解决膜分离过程中膜污染问题。地表水处理实验结果表明：单纯膜过滤在3个循环周期后的膜通量为初始通量的31.5%,而在电辅助下，施加电压为±2.0 V,膜分别作为阳极和阴极时，膜通量分别为初始通量的40.8%、43.8%;膜系统在电化学辅助反冲洗下，通量恢复率接近96%,且系统出水水质有明显提升；系统能耗分析表明，电场作用下的膜过滤系统具有更好的经济效益。研究结果可为电化学辅助膜过滤工艺在饮用水处理中的实际应用提供理论基础。     

从硫化氢中回收氢气和硫磺的方法

研究了氧化吸收硫化氢反应和电解制氢相结合从硫化氢中回收氢气和硫磺的方法，用实验考查了不同参数对氧化吸收硫化氢反应过程的影响，并对电解制氢和氧化吸收硫化氢反应的匹配进行了初步研究，结果表明，在氧化吸收硫化氢反应过程中，反应压力、原料气总进气流串和搅拌速度的影响较为显著，在目前实验条件下，硫化氢的吸收率已达肪％，如果改善实验条件，硫化氢的吸收率还会进一步提高。在电解制氢和氧化液再生反应过程中，电解反应在低电压（１．２ｖ）下进行，阴极析出纯氢气；阳极再生氧化液，循环使用，且再生Ｆｅ￣（２＋）为Ｆｅ￣（３＋）的电流效率为１００％．     

基于液相传质的锌电解过程多物理场仿真分析

针对锌电解槽中流速场、离子浓度场、电场耦合严重及其与电解能耗关系复杂的问题,基于液相传质原理,结合组分质量守恒、流体动力学及电极动力学方程建立锌电解槽多物理场仿真模型。利用仿真软件Comsol Multiphysics对锌电解槽多物理场模型进行数值求解,通过对比计算结果与锌电解实验结果验证模型的正确性。研究结果表明:阴极板表面电解液的流动方向主要有斜向上和斜向下,且斜向下的流速随着阴极板与进液口的距离增大而迅速减小;极板间锌离子的浓度呈现"上低下高"分布;阴极板表面电解液流速低的区域,锌离子浓度低而氢离子浓度高,电流效率低而能耗高。     

电动力学法去除铅冶炼污泥中的重金属

以河南豫光金铅有限公司污水处理厂的二沉池脱水污泥为试验对象,采用电动力学法强化处理污泥中Pb、Cu、Zn这3种重金属。研究了污泥酸化预处理、电解时间、阴极pH控制等对去除率的影响,并且采用离子交换膜代替传统渗透膜,探讨其对3种重金属去除率的影响。研究结果表明:随着电解时间的延长,重金属去除率有所增加,并逐渐趋于稳定;污泥的酸化和循环阴极液控制阴极pH值,可以提高去除率;综合使用循环阴极液和离子交换膜对Pb、Cu、Zn这3种重金属的总去除率分别达75.68%、85.32%和94.28%。