用Fe~(3+)盐间接电化学氧化法吸收硫化氢制氢工艺

研究了采用氧化吸收方法处理含硫化氢气体回收硫磺,同时利用电解再生反应制取氢气的新型电解工艺。用陶瓷隔膜代替离子交换膜,提高了隔膜的使用寿命;提出了控制电解程度的一体式电解槽结构,实验研究了不同条件下阴极和阳极的电流效率,并对实验结果进行了分析,为工业化设计提供了依据。     

基于有限元仿真的实验用铜电解槽结构改进策略分析

针对传统铜电解槽的铜钉现象,基于有限元分析提出了结构改进策略。首先,以铜电解槽电流密度为研究对象,从机理上分析了铜电解槽电流密度分布特征;其次,利用COMSOL有限元仿真软件对铜电解过程中电解槽电流密度的强度大小进行了仿真,得到了原始槽内阳极、阴极、电解质的电场分布变化规律;然后,分析了阴极板上部产生"铜钉"现象的原因;最后,通过去除槽壁的涡流区域,提出了槽结构优化方案。仿真结果验证了所提方案的正确性,改进后的槽结构有效减少了"铜钉"现象。     

含钛渣短流程直接制备钛及其合金

利用固体透氧膜（SOM ）法直接由含钛渣还原制备金属钛及其合金。将粉态含钛渣压片制成阴极,以YSZ管内碳粉饱和的铜液为阳极,以1100℃电解温度、3．5 V槽电压在CaCl2熔盐中电解,研究成型压力及电解时间对电解产物的影响,分析电解过程中的杂质行为。结果表明,随电解时间的延长,电解产物中的钛、铁含量不断增大,产物颗粒形貌趋于匀细疏松;对于铁钛渣,电解6h可获得钛铁合金;对于高钛渣,成型压力为3MPa时,电解4h可除去氧,电解6h可获得纯金属钛;较小成型压力下的多孔阴极有利于杂质元素的去除。     

氢溴酸电解过程动力学研究

氢溴酸电解过程是溴循环法废气脱硫新工艺和硫、溴循环法制氢新工艺的关键。本文使用搅拌电解槽,研究了1.000伏特槽压下,在铂电极上氢溴酸隔膜法电解过程动力学特性。实验表明,当阳极和阴极搅拌转速分别大于1600vpm和2200vpm时,阳极和阴极附近液相扩散阴力均可忽略;当阴极溴浓度大于0.10M时,电解速度与溴浓度无关。实践结果和理论分析表明,本电解过程“阻力”主要集中在电解隔膜,电解质在隔膜内的扩散是过程的控制步骤。对于本电解过程,其动力学特性可关联成下式: i=nEk_0exq(-E/RT)C_A~aC_R~b其中 k_0=6.61×10~(-5) E=12.0×10~3J/mol a=1.29 b=0.500     

阴极材料对甲基橙电化学脱色影响的研究

采用具有催化作用的钛涂钌材料作为阳极,分别以泡沫镍、不锈钢、钛涂钌等不同材料作为阴极构成电解体系,系统地研究了阴极材料的性质和形状对模拟染料甲基橙的电解脱色影响,分析了电化学体系内甲基橙脱色的机理,采用隔膜电解槽研究了阴、阳极对甲基橙的脱色效果.结果表明,在相同的控制条件下,几种阴极构成的电化学体系中,甲基橙脱色的效果由强到弱依次为:泡沫镍>钛涂钌>不锈钢材料.无论是无隔膜电解体系还是隔膜电解体系,通过阴、阳极协同电催化氧化作用,对水中染料均有很好的脱色效果,该方法具有很好的应用前景.     

急冷油旋液分离器壁面磨损的数值模拟研究

为了分析预测大型急冷油旋液分离器壁面磨损,采用计算流体力学软件Fluent对旋液分离器内液固两相流场及壁面的磨损情况进行了模拟计算。结果表明,旋液分离器壁面主要的磨损部位为：入口处筒体内壁45°～135°区间、入口下端的环形截面、锥体下部区域以及底流管。在底流管处,稠化的悬浮液从底流口快速排出,对壁面的磨损达到峰值。基于模拟结果,提出了通过改变硬件设施降低壁面磨损的措施,为生产实际应用中保证旋液分离器的安全长周期运行提供一定的参考。     

熔盐电沉积法制备铝钙合金中的反电动势实验研究

铝钙合金是理想的脱氧、脱碳、脱硫剂,在冶金工业中作还原剂和添加剂,起到去硫脱氧及净化作用。以易得的CaO代替了CaCl2为原料电解,以石墨为阳极,上浮铝液作为阴极,电解温度在740℃下,在CaCl2-CaF2-BaF2体系中熔盐电解法制得到铝钙合金的过程。采用熔盐电解监控仪测量电解过程中的反电动势、槽电压、电流等工艺参数及电解波形图,通过电位控制法调节Li2CO3的加料周期,重点对反电动势进行了深入的探讨。研究发现,反电动势和槽电压均随阳极电流密度增加而增加,但当电流密度超过0.3 A/cm2以后,反电动势和槽电压增长趋势减缓;临界电流密度经测量为2.548 A/cm2;加入1%CaO后反电动势降低0.5 V,通过控制电位法测得加料周期为30 min     

300kA曲面阴极电解槽设计仿真与生产实践分析

从300 kA铝电解槽曲面阴极的设计、仿真和生产实践两方面对铝电解的运行过程进行分析研究,若采用曲面阴极,电解槽的热场、磁场、流场与阴极电解槽基本一致,但可以改善铝液和阴极炭块中的电流分布的均匀性,减少铝液的波动;曲面阴极电解槽运行的安全性较高、效应系数较低,节能效果显著.通过与普通阴极电解槽的比较得出：目前300 kA曲面阴极电解槽运行的优势和不足,以及采取的优化措施.     

高银型方铅矿矿浆电解工艺条件研究

研究了[Cl^-]，[Fe]T，pH值及温度等因素对高银型方铅矿矿浆电解的槽电压、铅浸出率、阴极电流效率的影响，确定高银型方铅矿矿浆电解的合适工艺条件为：[Cl^-]230g／L，[Fe]T15g/L，pH1，温度70℃，采用以上条件，在150A／m。的阴极电流密度和15：1的液固比下，电解6个小时阴极可得含铅91．18％的铅粉，同时方铅矿中铅的浸出率达96．88％，银的浸出率达70．88％，阴极电流效率为75．68％。     

预焙铝电解槽阳和应的智能预报方法

开发了以槽电阻斜率和斜率为主要判据、以物料平衡估算值以及电阻针振强工为辅助判据的阳极效应智能预报方法。该方法的步骤是：首先获取得用阳极效应预报的信息,包括槽电阻采样、槽电阻低通滤波、槽电阻斜率与斜率计算、槽电阻针振强度计算以及物料平衡估算（即估算一定时间内累计加入电解槽内的氧化铝量与该时间内理论消耗量之差）;然后据此进行阳极效应预报,即利用当前解析周期内的电阻斜率与累积斜率推理确定当前预报阳极效应的可信度,依据近期槽电阻针振强度的变化趋势以及物料累计偏差的取值情况对可信度进行调整,依据可信度值对阳极效应预报的进程标志进行处理。测试结果表明,该方法的阳极效应预报成功率达90％以上。     

氧化锰矿浆脱除电解锰渣煅烧烟气二氧化硫工艺研究

传统的石灰石-石膏法烟气脱硫不仅运行成本高会产生大量的二次污染物,而氧化锰矿湿法脱硫不仅能够脱除烟气中SO2,而且同时实现矿粉中锰的浸出生成硫酸锰.。本文结合电解锰企业生产特点,提出以氧化锰矿和电解阳极液配浆来直接脱除电解锰渣煅烧烟气二氧化硫的新工艺,研究了不同工艺参数对脱硫浸锰的影响。对模拟电解阳极液与氧化锰矿浆的脱硫浸锰工艺实验表明,随着脱硫时间的增加,烟气中SO2越高,脱硫率越低,锰浸出率增加,应采用多级逆流方式实现高效脱硫和深度浸锰效果。脱硫率随着氧化锰粒径的减小而增高,用于脱硫的锰矿粒径应小于120目。烟气脱硫操作温度控制在50℃～80℃,液固比宜选取9:1～6:1。对于不同处理装置,进气流量对脱硫浸锰的效率具有较佳值,本实验装置选择2.0 m3/min。采用模拟电解阳极液对7%的模拟煅烧烟气进行的5级氧化锰浆脱硫实验表明,在液固比为9:1,锰矿粒径为200目,温度50 ℃前4级脱硫时间20 min,第5级100 min下,SO2出口浓度为39 ppm,锰矿浸出率为93.12%,浆液中Mn2+浓度为46.26 mg/L,连二硫酸锰浓度为4.0 g/L。本文以氧化锰矿为脱硫原料,电解阳极液配浆来直接脱硫的新工艺,该工艺集脱硫浸锰为一体,与传统的硫资源利用方式相比,投资和运行成本显著降低,具有较好的应用前景。     

电化学氧化对甲基橙脱色的研究

在阳极和阴极分别为Ti／RuO2、泡沫镍的无隔膜电解槽内,对甲基橙的电化学脱色效果进行了研究,探讨了外加电压、电解质量浓度、反应时间、以及NaCl的投加量对甲基橙脱色的影响．结果表明,增加电压、提高电解质量浓度、延长反应时间有利于甲基橙色度的脱除．对于含20mg／L的甲基橙溶液,电解质Na2SO4的量浓度为0．1mol／L、溶液pH=7、外加电压为8V,电解60min,溶液的脱色率达到88％,COD去除率为82．9％．     

车用燃料电池系统阳极排气特性研究

基于阳极再循环模式,建立62 kW车用燃料电池系统氢气系统集总参数模型。根据不同排放持续时间和排放周期制定8种排放策略,研究不同排放策略下阳极的进气流量、压力、引射器引射比和比例阀开度的变化规律。结果表明：在阳极脉冲排放过程中,排放持续时间从0.25 s增至1.00 s时,阳极气体流量、进气压力变化增幅均超过85%,但随着排放持续时间逐渐延长变化增幅逐渐趋于平缓;同时当排放持续时间延长,由于膜的湿润度降低,引射器引射比波动范围增大73.7%,且比例阀开度也会增大,但高频次、长时间排放会造成氢气的浪费,同时对比例阀等机械零件的寿命和精度有损害。因此在保证良好水管理的前提下,短时、长周期的排放策略有利于电堆高效运行。     

微电解法处理压裂返排液的研究

以川西地区经复合混凝氧化处理后的压裂返排液为水样,进行微电解反应实验。考察填料和水的比例、反应体系的pH值、铁和碳加量比例、体系反应时间、催化剂等因素对化学需氧量去除率的影响,优选工艺条件。实验结果表明,微电解反应最优条件为Fe／C为4：1,反应体系pH值为2,填料／催化剂（cat）为12：1,填料／水为1：2,体系反...     

低碱比H2O2的电化学合成

采用线性扫描伏安法和恒电流电解技术探讨了分隔式电解槽中以自制的石墨/聚四乙烯气体扩散电极（GDE）合成低碱比H₂O₂溶液的方法,着重考察了pH值、催化剂（2-乙基蒽醌）载量、电流密度及电解液温度等对H₂O₂电合成效率的影响.结果表明:当温度低于35℃时,在分隔式电解槽中以pH=12的2.5%Na₂SO₄溶液为阴极液、2-乙基蒽醌载量为1 mg/cm²的GDE为阴极,控制电流密度为750 A/m²条件下,经8 h电解可以制得低碱比（0.23）的H₂O₂溶液,其中H₂O₂浓度达0.45 mol/L.18 d的连续电解试验初步表明该体系具有较高的电流效率（约83%）和良好的稳定性,从而为电Fenton和光电Fenton法在废水处理领域的实用应用奠定了良好的基础.     

空气阴极电解合成过硼酸钠的研究

用铂阳极和空气阴极在Na_2CO_2——Na_2B_4O_7介质中电解合成过硼酸钠,恒电流电解结果表明,在i_o=40mA/cm~2、i_a=320mA/cm~2时,电流效率达116.3%,电极电位(Vs·HgO/Hg)为-0.425V,槽压为3.0V,较常法优越,X射线衍射(粉末法)确证产物为NaBO_2.H_2O_2·3H_2O,含量大于90%。     

NH_4Cl薄层液膜下X70钢腐蚀的电化学研究

采用电化学阻抗法和阴极极化曲线法研究了X70钢在含NH4Cl薄层液膜下的电化学行为.研究了液膜厚度、NH4Cl浓度对X70钢腐蚀行为的影响.结果表明,液膜厚度降低,X70钢腐蚀电位正移,阴极极限扩散电流增大.液膜厚度为130μm时,阴极极限扩散电流达最大值.液膜厚度为130~100μm时,阴极极限扩散电流反而降低.液膜厚度进一步减薄,阴极极限扩散电流又增大.薄层液膜下,NH4Cl浓度增大,阴极极限扩散电流减小,抑制了阴极过程;随着NH4Cl浓度增大,X70钢腐蚀的电荷传递电阻减小,对阳极过程有一定的促进作用,从而加速X70钢的腐蚀速率.     

电化学合成异烟酸

以钛基二氧化铅电极(Ti/PbO2)为阳极,金属Cu或Ni为阴极,在阳离子交换膜为隔膜的H型电解槽中,以硫酸水溶液为介质,电解氧化4-甲基吡啶合成了异烟酸.经过实验确定了最佳合成条件硫酸质量分数为25%,4-甲基吡啶浓度为0.60mol/L,电解电流密度为60mA/cm2,温度60℃.在此条件下,4-甲基吡啶的转化率为64.6%,电流效率67%.同时还研究了电解过程中电极、电流密度、温度、反应时间等对反应物转化率、电流效率、槽压的影响规律.在硫酸介质中异烟酸于-0.72V(vs.SCE)可以产生稳定的电还原峰,由此提出了测定异烟酸的示波极谱法.最后经示波极谱、红外光谱和熔点测试法证明电合成的物质为异烟酸,纯度为97.7%.     

电解法用于促进蛇纹石矿物固定CO2的研究

采用自制的电解反应器来电解NaCl溶液,利用阳极产生的酸性溶液溶解出蛇纹石中的镁离子,用阴极产生的碱性溶液吸收模拟烟气中CO2,然后将反应后的两极溶液混合形成MgCO3沉淀.结果表明：在电流强度在0.5 A时电解效率最高,电流效率与NaCl溶液的浓度关系不大.在阳极得到的酸性溶液用于溶解蛇纹石中的镁,其性能与相同pH值的盐酸溶液相差不大,可以用于直接浸取蛇纹石中的镁.用阴极得到的碱性溶液吸收模拟烟气中的CO2,得到的溶液与浸取出的Mg2＋在85℃下反应可以得到固体沉淀.干燥后采用XRD以及TGA对固体沉淀进行表征,发现产物为较纯净的碱式碳酸镁[Mg5（CO3）4（OH）2.4H2O],这种物质在环境中是稳定、无害的而且还具有一定的经济意义.该方法可用于氯碱工业比较发达的地区,其阳极产生的酸性废液可以充分利用,而阴极产生的碱性溶液也不必进行分离即可进一步反应,该过程在相对低温以及常压下进行,同时还得到H2与Cl2,以及较纯净的固体产品,因此可以大大降低矿化成本.     

输氯管线爆裂事故原因分析

某公司液氯储罐充装即将结束时,发生输氯软管爆裂、液氯泄漏事故,造成多人中毒。根据液击原理,分别对关阀液击升压及液氯管道材料进行计算和强度校核,并分析事故成因。结果表明,液击引起的最高升压可达2．6MPa,为正常工作压力（0．4MPa）的6．5倍,接近管道材料的抗拉强度极限。急关阀门导致液击及多次（反复）液击引起金属软管的早期失效是造成该输氯管道爆裂事故的主要技术原因。因此,在化工物料管路设计时应进行液击压力计算,操作时应采取相应措施以减少液击升压现象的发生。