电辅助缓解MXene膜污染及电化学清洗膜再生

膜污染是膜分离技术在水处理应用中的突出问题.利用MXene(Ti₃C₂T_x)高导电性的优势，构建电辅助MXene膜分离体系，在膜上施加负电压，以缓解膜分离腐殖酸过程中的膜污染及对污染后的膜进行清洗再生，并探究了其作用机理.结果表明，膜分离腐殖酸过程中施加-2 V电压在稳定阶段的膜通量比不加电时增加了18.5%,在污染后的膜上施加-3 V电压能够高效实现膜清洗再生，-3 V处理10 min膜通量恢复率达到92%以上，且不对膜造成损伤.机理研究表明，低电压(-2 V槽压)下道南效应增强，使膜对腐殖酸的静电斥力增大，缓解膜污染，高电压(-3 V槽压)下增强的道南效应与析氢反应共同作用，大幅提升的静电斥力能够快速实现原位膜再生.     

工艺参数对电去离子技术浓缩分离含镍离子溶液的影响

采用浓缩室填充树脂的强化电去离子(EDI)对含Ni2+溶液进行了浓缩分离,从中研究了工作电压、淡化室隔板厚度、原水浓度及组分对EDI分离性能的影响.结果表明,在15V电压下,EDI以增强传质模式运行可在较低能耗下获得高质量的出水;电压增大使淡水室内发生水解离而产生结垢,影响EDI的稳定运行.淡化室隔板由3 mm增至5 mm时,膜堆电阻增大,分离效率降低.对于含Ni2+为50 mg·L-1的NiSO4原水,在优化条件下,浓、淡水出水中Ni2+浓度分别为11 031和2.78 mg·L- 1,Ni2+的浓缩倍数达223.对于含Ni2+和Cu2+各25 mg·L-1的双组分原水,EDI对Cu2+有更好的浓缩效果.实验结束时,浓水出水中Ni2+、Cu2+浓度分别为3 258和4 690 mg·L-1,浓缩倍数分别为130和187;淡水出水中Ni2+及Cu2+浓度分别为4.71和3.71 mg·L-1.     

连续电除盐技术中树脂导电性的研究

连续电除盐技术被用于处理低放废水,在CEDI设备单元中填充的离子交换树脂对降低连续电除盐膜堆的电阻、提高核素离子的迁移率、降低能耗起着重要的作用.本文建立了在CEDI膜堆外测试离子交换树脂导电性的方法,并利用所建立的方法对1200Na、4200Cl、核级阳、核级阴、001*7、201*7这6种离子交换树脂的导电性进行了研究,引用多孔塞模型(porous-plug model)描述了离子交换树脂的三种导电路径,筛选出传导能力强的核级阳和核级阴树脂作为CEDI膜堆的填充材料.     

填充床电渗析的工作原理及制取纯水时影响因素的研究

本文研究了填充床电渗析的除盐及自再生过程 ,并就其运行过程中进水水质、膜堆电流大小、浓淡水流量等因素对出水水质的影响进行了探讨。明确指出 :进水水质较好、膜堆电流大小适宜、浓水水量较小时 ,填充床电渗析装置出水水质较好。反之 ,出水水质较差。     

无膜生物阴极微生物燃料电池处理生活污水

将微生物燃料电池与传统厌氧/好氧生物处理工艺相结合,设计了一种新型的无膜生物阴极微生物燃料电池,在处理生活污水同时回收电能.研究了不同水力停留时间、不同曝气方式下系统的产电性能和污水处理效果.结果表明,系统稳定运行后,开路电压最高达0.337 V,稳定输出电压0.305 V,反应器内阻为358 Ω,最大功率密度为77.6 mW/m3.在连续进水,8、12、16、24 h的停留时间下,COD去除率均达80％以上;在较高的停留时间下,氨氮去除较好.从能耗和处理效果兼顾的角度,可以采用16 h水力停留时间、45 min间歇曝气方式下运行.     

热电式制冷器的最佳化设计

本文论述微气候空调系统冷源——热电式制冷器的最佳化设计。通过合理配置半导体热电堆,使制冷器处于最佳化运行电流状态,从而取得较为理想的制冷效果。笔者根据此最佳化设计,已研制出一套制冷量为384 W,功率消耗为1000 W,运行电压为24V(DC),运行电流为40 A(DC)的制冷器,经实测表明,达到设计要求。     

多孔氧化铝膜的制备

采用阳极氧化法在硫酸、草酸、磷酸等电解液中,在高纯度(99.9%)铝片上制备多孔氧化铝膜.结果表明:电解液的类型将影响氧化铝膜上孔洞的孔径大小;而电解液浓度的大小(硫酸取0.38 M～3.80 M,磷酸取1.75 M～5.20 M,草酸取0.11 M～0.56 M)、氧化电压的高低(硫酸电解液电压10～30 V,磷酸电解液电压30～80 V,草酸电解液电压20～100 V)和氧化时间的长短都会影响氧化铝孔膜的形态.     

全氟磺酸再生树脂的微结构和热性能

利用红外光谱分析了再生全氟磺酸(PFSA)树脂的结构,比较了酸型PFSA再生树脂(PFSA-H)和钠型PFSA再生树脂(PFSA-N a)的微观结构,利用酸碱滴定的方法测定了再生PF-SA树脂离子交换容量(IEC),利用热重法、微商热重法及差示扫描量热法等研究了PFSA再生树脂的热性能。结果表明:PFSA再生树脂中的磺酸根(—SO3-)、侧链中的醚结构(C—O—C)及碳氟主链骨架(CF2)等特征基团都与Dupont公司的N afion膜的PFSA的分子结构一致;PFSA再生树脂溶液中未发现F-8020型全氟离子交换膜中全氟羧酸层树脂;每摩尔交换基团所对应的PFSA再生树脂的质量(EW)达到1 130,接近Dupont公司产品N afion117的相应性能参数。热分析结果表明:PFSA-N a再生树脂的起始分解温度410°C左右;酸型树脂的起始分解温度200°C左右,且PFSA-H再生树脂的分解过程主要分为3个阶段:200~250°C、250~375°C和375~550°C。     

质子交换膜燃料电池启动策略

为了缩短质子交换膜燃料电池启动过程中氢气/空气界面存在的时间并限制电堆启动电压,通过实验研究直接启动、启动前氢气吹扫时间以及启动辅助负载对质子交换膜燃料电池性能影响的差异性,在此基础上提出一种电堆启动时氢气吹扫阳极和启动辅助负载相结合的燃料系统启动控制策略。实验验证了该启动控制策略不仅能限制燃料电池启动时的高电压以及缩短燃料电池启动过程中电堆阳极侧氢气/空气界面的存在时间,还有利于提高单电池的电压均衡性,是一种有效的质子交换膜燃料电池启动控制策略。     

Ti基体上形成微弧氧化膜组成和结构的研究

在甘油磷酸钙和醋酸钙电解液中采用直流电源对纯Ti进行了微弧氧化.采用微弧氧化方法所制备的氧化膜具有粗糙多孔的结构,且微孔直径随着电压的增加而增大.AES分析表明在基体与氧化膜界面发生了扩散,从基体钛到氧化膜的表面氧的浓度逐渐增大,钛的浓度逐渐减小.XPS分析表明氧化膜的组成随着所施加的微弧氧化电压而改变,微弧氧化电压为200 V时TiO2、Ti2O3和TiO占Ti的原子百分比分别为72.61%、22.08%和5.31%;当微弧氧化电压为350 V时氧化膜表面Ti元素只由TiO2、Ti2O3,组成,且占Ti的原子百分比分别为85.48%、14.52%.     

硬水软化两性树脂的合成与性能研究

以大孔强碱树脂为母体树脂，用硫酸进行磺化反应，合成两性树脂．考察了硫酸浓度，反应时间，反应温度对树脂吸附量的影响，找出了较好的合成条件，在此条件下合成的两性树脂显示了较好的硬水软化能力和热水再生性能．     

电镀废水处理过程中强碱型阴树脂再生的研究

通过对电镀废水处理中强碱型阴树脂的再生研究,得出了再生条件（NaOH溶液的浓度、用量、流速等）和分等再生与再生效率的关系。认为用1.25～2.5mol/L用量为树脂体积2～4倍的NaOH溶液,流速维持在1～3m/h,则再生效率可以在80%以上。此外,同样再生剂用量,仅仅增加再生剂浓度分级数,可以提高再生效率约10%,提高再生剂利用率。     

微波再生含VOCs的高聚物吸附树脂

分别采用极性、弱极性和非极性高聚物树脂作为吸附剂,苯和甲苯为吸附质,对微波再生吸附树脂的过程进行了研究,通过实验分析了吸附剂和吸附质性质对微波再生效率的影响,结果表明：对于饱和吸附挥发性有机物（VOCs）的树脂,使用微波再生法比常规的热再生法不仅有更高的脱附速率和再生率,而且微波再生的床层温度要远低于热再生的床温度,这表明微波具有选择性的特征;在微波场作用下,吸附剂床层的温升取决于所装填吸附剂的极性,极性大者,温升也较大;对于相同的吸附质,微波再生效率随吸附剂极性的增加而减小;对于相同的吸附树脂,在微波场作用下,苯比甲苯更容易脱付。     

基于压电的传感器自供电系统设计方法

针对规模化养殖场通风状态监测的需求,设计风致振动压电俘能系统解决监测传感器自供电问题.自供电系统由压电俘能结构和能量管理电路组成,可将风能转换为电能.分析和测试结果表明压电式俘能结构可输出电压10.88 V,功率6.975 mW;LTspice软件仿真结果表明能量管理电路可实现电压转换,并稳定输出电压3.3 V.根据机械系统与电路系统的相似关系,对自供电系统整体建模,Matlab/Simulink软件仿真结果显示:压电俘能结构输出电压10.87 V、功率6.989 mW,自供电系统终端可输出3.3 V电压,结果与俘能结构和能量管理电路仿真、测试结果基本一致,说明系统整体建模正确,方案合理.通过现场测试,通风口处风速为2.6 m/s时,自供电系统能够输出电压3.3 V,为监测传感器稳定供电,该研究可在通风监测传感器自供电系统中广泛应用.      

热电热泵在非设计工况条件下的性能分析

 采用直流电源模拟太阳能电池板输出不稳定电压驱动热电热泵工作,通过实验测试研究了在连续长时间工作、电压跳跃变化和极限电压工况下,热电热泵冷端温度T_c、热端温度T_h、冷热端温差T_d的变化对其制冷/制热的性能系数（COP）的影响。结果表明,在适宜的电压范围内,热电热泵的制冷速度快、工作性能稳定且能够长时间连续工作,而制热效果明显优于制冷效果,制热效率（E_h）平均高于制冷效率（E_c）约0.8;热电热泵的最佳工作电压区间为2~4 V,此时的冷端温度低、制冷量大、COP 值在理想范围(E_c=0.87~1.89,E_h=1.75~2.75);随着工作电压增高,热电热泵的冷热端温差增大,COP 值减小,当电压大于8V 后,冷热端温差大于45℃,COP 值降至最小,工作性能较差。     

大孔阳离子交换树脂治理实验室废水中铜和铅的研究

研究了大孔型阳离子交换树脂治理含铜和铅的实验室废水.在试验过程中对三种阳离子交换树脂进行筛选,讨论了流速、废水的起始pH值、温度、树脂再生次数对各重金属离子去除效果的影响.在确定的最佳试验条件下,处理实际实验室废水中的铜和铅时,去除率均达到99%以上.     

高含水率淤泥的流动电渗透脱水实验

为拓宽电渗透脱水实际应用范围,创新淤泥流动脱水技术,设计开发了流动淤泥电渗透脱水装置系统。研究了脱水时间、电压梯度以及离心泵功率对高含水率淤泥脱水速率及脱水能耗的影响并对装置的运行参数进行了优化。单因素实验结果表明:在3 h内,脱水速率、能耗系数基本保持稳定。在电压0~10.34 V·cm~(-1)的范围内,随着电压梯度的增大,淤泥电渗透脱水速率和能耗系数均相应增大。在水泵功率7~22 W的范围内,淤泥脱水速率与离心泵的功率呈正比关系,不同的是能耗系数随着水泵功率的增大而减小。响应面实验结果表明了在电压梯度0~10.34 V·cm-1,以及离心泵功率7~22 W的区间范围内,离心泵功率与电压梯度的交互作用并不明显,其中离心泵功率对脱水速率的影响更为显著。通过响应面实验得出在实验范围内装置的最优电压梯度和离心泵功率分别为10.34 V·cm-1和22 W,最优脱水速率为3 m L·min-1。     

双丝脉冲MAG焊的焊接稳定性

针对双丝焊中焊接稳定性差的问题,搭建了双丝脉冲熔化极活性气体保护电弧焊（MAG焊）焊接系统,利用LabVIEW信号采集系统和高速摄像系统采集焊接过程中焊接电流和电弧电压波形,并同步拍摄电弧形态和熔滴过渡过程．选取后丝一个周期内电流峰值为表征参量对其进行方差分析,研究前后丝沿焊接方向间距对焊接过程稳定性的影响;利用离散傅里叶变换的方法对电信号进行功率谱分析,研究后丝预设峰值电压对焊接过程稳定性的影响．结果表明：双丝间距对稳定性的影响主要是由于两电弧间电磁力的作用,间距控制在12mm以内或30mm以外时,焊接过程稳定性较好,在20mm左右易发生断弧;后丝电源峰值电压预设为32．5v时焊接过程稳定性较好,偏小易发生短路,偏大有断弧现象发生．     

外荷载变电压作用下软黏土电渗固结试验研究

针对电渗法与外荷载联合作用进行了室内试验,设计了9组对比试验,包括在相同外荷载作用下改变电渗电压、在相同电渗电压作用下改变外荷载作用以及单纯外荷载作用下的普通固结试验.对各组试验中的电路电流、土体出流、土体含水率分布、土体沉降、土体电导率、pH值等指标进行了量测,分析了外荷载、电渗电压对电渗过程的影响,并在外荷载与电渗电压之间建立了一定的联系.试验结果表明,增加外荷载对土样排水的促进作用优于提高电压梯度;外荷载作用能够促进阴极排水口处的出流量;在40 kPa外荷载作用下的普通固结与在0.5 V/cm电压梯度作用下的电渗固结作用及效果相当,在1 V/cm电压梯度作用下的电渗固结与在50 ∼60 kPa外荷载作用下的普通固结作用效果相当.研究及结果表明,外荷载与电渗法联合作用和单纯电渗法及单纯预压法相比,能够显著提高地基处理效果.