还原温度对Pt/PTFE/泡沫SiC规整疏水催化剂性能的影响

为研究还原温度对Pt/PTFE/泡沫SiC规整疏水催化剂性能的影响,以200、225、250、275、300℃为还原温度,氯铂酸-乙醇溶液为浸渍溶液,采用浸渍-气相还原法制备Pt/PTFE/泡沫SiC规整疏水催化剂。利用接触角测试仪分析还原温度对催化剂疏水性能的影响,利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)等表征手段分析所得催化剂的结构与组成,并研究其氢-水液相催化交换(LPCE)性能。结果表明:还原温度的变化对催化剂疏水性能没有影响;还原温度200、225℃时催化剂中Pt粒子团聚现象严重,Pt粒子粒径大,分散性差;还原温度250、275、300℃时催化剂中Pt粒子粒径分散性较好;还原温度275℃时催化剂中Pt粒子粒径较窄,平均粒径最小,为6.2nm。Pt存在Pt(0)、Pt(Ⅱ)和Pt(Ⅳ)三种价态,还原温度275℃下催化剂中0价Pt所占比例高达72.50%,还原程度高。LPCE催化交换性能也表明,还原温度275℃时催化剂柱效率最高。揭示275℃是所选取还原温度中的最佳还原温度。     

浸渍溶液对Pt/PTFE/泡沫SiC规整疏水催化剂性能的影响

Pt/PTFE/泡沫SiC规整疏水催化剂可用于氢-水液相催化交换反应(Liquid-phase catalytic exchange process,LPCE)进行水去氚化(Water detritiation system,WDS)。为研究浸渍溶液对该催化剂性能的影响,以丙酮、乙二醇、无水乙醇分别配制不同的氯铂酸-有机溶液,直接浸渍具有疏水性的PTFE/泡沫SiC,250°C气相还原,从而制备Pt/PTFE/泡沫SiC规整疏水催化剂。利用X射线衍射分析(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱分析(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)等表征手段分析所得催化剂的结构与组成,并研究其氢-水液相催化交换性能。三种催化剂的平均粒径分别为9.3 nm、3.6 nm、6.8 nm,乙二醇对Pt粒子有保护作用,得到的平均粒径最小。Pt存在Pt(0)、Pt(II)和Pt(IV)三种价态,氯铂酸-乙醇和氯铂酸-乙二醇制备的催化剂中0价态均为主要价态,Pt(0)比例分别为47.60%和43.97%,氯铂酸-丙酮制备的催化剂中4价态为主要价态。根据LPCE性能测试结果,氯铂酸-乙二醇制备的催化剂柱效率最高,说明催化剂中Pt(0)价态比例接近时,Pt粒子粒径大小对氢-水液相催化交换反应的影响更明显。揭示乙二醇为优选溶剂。     

催化剂制备方法及高温还原对Pt／C／FN疏水催化剂活性的影响

采用常规浸渍还原法、改进浸渍还原法和高压微波加热法分别制备20%Pt/C催化剂,用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂表征.三种方法制备的催化剂Pt粒径分别为2.9、2.0和1.9 nm,标准差分别为0.8、0.7和0.5 nm,高压微波加热法和改进浸渍还原法催化剂中Pt(0)含量分别为40.9%和43.3%.对高压微波加热法催化剂用H2/N2混合气300℃还原处理2 h,或500℃处理1 h,Pt粒径分别增至2.2和2.1姗,Pt(0)含量分别增至44.3%和49.7%.将Pt/C催化剂与聚四氟乙烯-起负载于泡沫镍(FN)载体,制备Pt/C/FN疏水催化剂,考察其对氢水液相交换反应的催化活性.影响疏水催化剂活性的因素包括Pt粒径大小及Pt(0)含量,降低Pt/C催化剂上Pt粒径大小,或提高Pt单质含量,均可提高疏水催化剂活性.     

H-D体系的气液催化交换实验研究

采用Pt-SDB疏水催化剂与亲水填料混装,考查了氢同位素氘从气、液两相间相互交换过程的影响因素。结果表明:随着天然水流量的增大,开始时催化交换效率增大,而后趋于平稳;在相同的液体流量下,随着气体流量的增大,催化交换效率减小;随着温度的升高,催化交换效率增大;在同一温度下,随着液体流量的增大,气相总传质系数(Kya)没有什么明显的变化,而反应温度对Kya影响显著,高、低气体流速下两者的活化能相差很小。     

肼为还原剂催化还原U(Ⅵ)制备U(Ⅳ)的工艺条件

研究了硝酸体系中以铂黑为催化剂、肼为还原剂还原制备U(Ⅳ)的工艺条件,考察了硝酸浓度、肼浓度、反应温度、催化剂用量等对U(Ⅵ)转化率及副反应的影响。当铀浓度为0.90mol/L时,优化的工艺条件为：初始硝酸浓度0.80mol/L,初始肼浓度1.0mol/L左右,反应温度60℃,反应液25mL时催化剂铂黑用量为0.2g,反应3h后U(Ⅵ)的转化率大于99%。     

CECE水-氢交换工艺

研究了基于Pt-SDB憎水催化剂的CECE水-氢交换工艺,讨论了填料处理工艺、填料规格、反应温度、气液比、塔内径小等对CECE水-氢交换理论塔板高度的影响和反应温度、气液比对水-氢交换阻力降的影响.结果表明,填料的酸处理方式优于碱处理方式;填料规格2.5 mm×2.5 mm×0.2 mm、填料与催化剂填装比例4.5:1...     

DVB用量对SDB结构和Pt-SDB催化性能影响研究

以苯乙烯(St)为单体,共聚单体二乙烯基苯(DVB)为交联剂,通过悬浮聚合法制备了不同交联结构的大粒径(2~5mm)多孔聚苯乙烯-二乙烯基苯(SDB)小球,并用浸渍还原法制备了Pt-SDB疏水催化剂。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重(TG)、N2吸附-解吸、微机控制电子万能试验机、静态水接触角(CA)、场发射扫描电镜(FSEM)和氢-水催化交换实验等手段分析了DVB用量对SDB的分子结构、热稳定性、孔结构、抗压强度、疏水性、Pt的分散度及催化活性的影响。结果表明:随着DVB用量的增大,热稳定性、抗压强度以及疏水性明显提高,Pt的分散度显著增大,比表面积和孔容逐渐增大,平均孔径则逐渐减小。当DVB与St的摩尔比(n(DVB)∶n(St))=1∶1时,SDB疏水催化剂载体性能优异,孔结构、Pt的分散度及疏水性最佳,制得的Pt-SDB催化剂柱效率达95.6%(65℃)、96.1%(80℃)。     

Pt-SDB憎水催化剂氢-水液相催化交换工艺研究

研究了以贵金属铂为活性成分、聚苯乙烯 二乙烯基苯为载体的憎水催化剂Pt SDB的氢 水液相催化交换工艺条件 ,讨论了催化剂与亲水填料在催化反应床中的填装方式、填装比例以及反应温度、交换方式等工艺条件对氢 水催化交换反应总体积传质系数的影响。结果表明 :催化剂与填料混合填装时体积比 1∶1和分层有序填装时体积比 1∶4的效果最佳 ,总体积传质系数随反应温度升高而提高 ,交换反应温度以 60℃为宜     

高氯酸体系中肼为还原剂催化还原U(Ⅵ)的反应动力学

开展了高氯酸体系中以肼为还原剂,铂黑为催化剂催化还原U(Ⅵ)的动力学研究。通过考察U(Ⅵ)浓度、肼浓度、酸度以及催化剂用量等条件对反应过程的影响,确定了该反应的初始动力学速率方程为-dc(UO22+)/dt=kc0.39(UO22+)c0.36(N2H5+)c-0.51(H+),在60℃、固液比0.002kg/L时,速率常数k=3.2×10-3(mol/L)0.76/min。研究了温度对反应速率的影响,结果表明,在20～75℃范围内,随着温度升高,反应速率加快,反应过程由化学反应控制转变为扩散控制过程。并在此基础上推测了可能的反应机理,认为肼在催化剂表面的吸附分解是整个反应的控制步骤。     

水-氢同位素液相催化交换工艺研究

以Pt-SDB为憎水催化剂研究了水-氢同位素液相催化交换工艺，讨论了反应温度、氢气流量、低浓重水流量等工艺条件对催化交换塔传质单元高度(HTU)的影响和反应温度、气液比对催化交换塔阻力降的影响。结果表明：当反应温度为60℃、气液比为1：1时，水-氢同位素液相催化交换工艺是比较适宜的。     

甲酸铈煅烧制备二氧化铈北大核心CSCD

以硝酸亚铈与甲酸反应后的甲酸铈为煅烧原料,在不同条件下煅烧后进行表征,分析煅烧产物的粒径、比表面积、形貌、碳含量、氮含量和氧与铈原子比(简称O/Ce比)。结果表明,煅烧后的颗粒粒径和形貌与煅烧前的颗粒粒径和形貌有关。16 mol/L甲酸与硝酸亚铈反应制备的甲酸铈颗粒煅烧前为棒状结构的团聚体,煅烧后形貌不变,粒径稍有减少,在煅烧温度高于700℃时产生大量粒径小于0.100μm细颗粒;而20 mol/L甲酸与硝酸亚铈反应制备的甲酸铈颗粒煅烧前为接近球体的团聚体,煅烧后形貌不变,但煅烧后即产生大量粒径小于0.100μm细颗粒。比表面积的降低是由孔结构减少引起的,随着煅烧温度的升高,晶体结构重新排列,晶格内缺陷减少,造成孔结构不断减少。煅烧后颗粒的碳含量和氮含量主要与煅烧温度有关,升高煅烧温度能有效降低碳含量和氮含量,而煅烧时间对碳含量和氮含量的影响较小。二氧化铈的晶体结构稳定,O/Ce比基本上维持在2.000±0.010之间。两种甲酸铈的煅烧工艺均选择煅烧温度为700℃,煅烧时间为1 h,煅烧时需要通入足量空气或氧气。     

含铀灰渣的多级逆流浸出工艺技术

在铀产品及核燃料元件制造过程中，各种可燃性废物经裂解焚烧减容处理而产生大量含铀灰渣。通过对含铀灰渣进行多级逆流浸出，考察灰渣预处理方式、灰渣粒度、浸出级数以及超声作用对溶解浸出效率的影响，结果表明：（1） 含铀灰渣的预处理方式对溶解浸出过程有明显的影响，120 ℃烘干预处理灰渣比800 ℃煅烧预处理灰渣更易于浸出；（2） 灰渣粒度对浸出过程无明显影响；（3） 含铀灰渣经一级浸出后，铀质量分数从20%左右降至1.5%以下，二级浸出渣铀质量分数降至0.8%左右，三级浸出灰渣铀质量分数变化不大；（4）超声能明显强化含铀灰渣的溶解浸出过程，使一级浸出渣铀质量分数从1.26%降至0.34%，超声强化二级浸出渣铀质量分数可降至0.12%。     

自悬浮定向流法制备纳米Fe微粒的粒度控制

采用自悬浮定向流技术制备了金属Fe纳米微粒，对样品平均粒度进行TEM等测试分析，研究了主要制备工艺条件对微粒粒径的影响。结果表明，自悬浮定向流技术可用以制备出不同粒度的金属Fe纳米微粒，其平均粒径随熔球温度的降低和冷却气体流速的增大而减小;在1500℃左右时，微粒平均粒径随冷却惰性气体Ar压强的增大而减小，而在1600℃时，气体压强对微粒平均粒径的影响不再具有规律性。     

Hf对ODS-FeCrAl合金微观组织及性能的影响

为研究少量添加的Hf对ODS-FeCrAl合金微观组织及性能的影响，通过机械合金化和后续的热等静压工艺研制两种14Cr ODS FeCrAl合金，对其进行微观结构、力学性能、1 200 ℃空气抗氧化性能和1 200 ℃水蒸气抗腐蚀性能测试。TEM结果表明，两种合金中YAlO3氧化物析出相细小弥散，而Hf的添加促进合金基体中生成颗粒尺寸更加细小的Y2Hf2O7纳米氧化物。由于纳米氧化物Orowan的强化机制，两种合金均具有优异的室温与高温力学性能。XRD和SEM结果表明，两种合金经过1 200 ℃空气氧化与1 200 ℃水蒸气腐蚀后，表面均形成均匀致密的α Al2O3膜，对合金起保护作用。Hf添加有利于合金在1 200 ℃水蒸气腐蚀条件下形成更加均匀的α Al2O3膜，抑制Al3+的向外扩散，避免合金内部晶界处形成空穴。     

放射性废液中钚的耐辐射真菌吸附分离研究

快速、高效、经济地清除放射性污染是核应急处置、污染场址修复的重点研究内容。从放射性污染土壤中提取、遴选出3种耐辐射真菌F3、F7和F16,研究了其对钚的吸附分离性能。3种真菌在弱酸性(pH=0.0~4.2)溶液中对钚均有较强的吸附,吸附率随溶液pH值的增大而升高。25℃下,10 m L pH值1.0溶液中10 ng/m L的钚几乎可被3种真菌完全吸附(吸附率95%),实测F3、F7和F16对钚的平衡吸附容量分别为(11 747±539)、(17 890±757)、(11 946±477)ng/g(干菌),平衡时间约为30 min。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,主要受体扩散、粒内扩散等过程控制。以0.5 mol/L的Na HCO3为解吸剂,可定量回收吸附于微生物上的钚;用3种真菌吸附回收放化实验室高盐度放射性废液中的钚,全程回收率大于99%。     

含铀灰渣的多级逆流浸出工艺技术

在铀产品及核燃料元件制造过程中，各种可燃性废物经裂解焚烧减容处理而产生大量含铀灰渣。通过对含铀灰渣进行多级逆流浸出，考察灰渣预处理方式、灰渣粒度、浸出级数以及超声作用对溶解浸出效率的影响，结果表明：（1） 含铀灰渣的预处理方式对溶解浸出过程有明显的影响，120 ℃烘干预处理灰渣比800 ℃煅烧预处理灰渣更易于浸出；（2） 灰渣粒度对浸出过程无明显影响；（3） 含铀灰渣经一级浸出后，铀质量分数从20%左右降至1.5%以下，二级浸出渣铀质量分数降至0.8%左右，三级浸出灰渣铀质量分数变化不大；（4）超声能明显强化含铀灰渣的溶解浸出过程，使一级浸出渣铀质量分数从1.26%降至0.34%，超声强化二级浸出渣铀质量分数可降至0.12%。     

Stage Efficiency for Mixer-Settlers Process with Chemical Reactions

The importance of heat transfer in a narrow gap has been pointed out in relation to the in-vessel retention of molten core under a severe accident condition of a light water reactor. In this study, heat transfer experiment has been carried out using internally heated annuli with a narrow gap and closed bottom. Effects of gap clearances (1.0, 2.0, 4.0 mm) on the cooling process were examined. The inner wall initially heated up to 800°C was cooled down by water supplied to the upper plenum, the transient rod temperature being measured. From the temperature history, transient boiling curves were obtained, which were compared with predictions by existing heat transfer correlations for nucleate boiling critical heat flux (CHF) and film boiling. In narrow gap channels water penetration to the gap was restricted by counter flowing vapor, which lead to a decrease of heat transfer coefficients.