电化学三维电极技术处理废水的研究与应用进展

综述了近几年国内外三维电极技术废水处理中的研究进展,对三维电极法在处理炼油废水、有机废水、生活污水等方面的应用进行了总结;重点阐述了三维电极的分类和降解污染物机理、电极材料的研究现状;概述了三维电极技术与生物法联用在处理废水中的研究进展,并提出三维电极技术目前存在的问题以及未来的研究方向。     

三维电极处理生物难降解有机废水

介绍了三维电极电化学水处理技术的分类及其特点,着重阐述了国内外的实验研究与应用现状,及三维电极与化学催化、光催化、生物催化、超声波、絮凝和吸附法等的优化组合技术。该领域研究的主攻目标仍然是如何提高电极材料的催化性能,提高电流效率,减少电极极化,降低能耗。因此,新型三维电催化电极和高效反应器的研制,三维电极法与其他处理方法的系统集成及处理单元的有机联合将是今后的研究发展方向。     

三维电极-紫外光氧化法降解水中碱性品绿

在自制电化学反应器中,进行三维电极-紫外光氧化法对碱性品绿溶液色度去除的实验,分析电解质投加量、电极间距、电压、初始pH、曝气量等因素对碱性品绿脱色率的影响,并对比了紫外光氧化法、二维电极法、三维电极法、三维电极-紫外光氧化法在相同条件下对碱性品绿的去除效果。结果表明,三维电极-紫外光氧化法处理碱性品绿的优化工艺条件为:电解质Na_2SO_4投加量1 g/L,主电极极间距7 cm,电压15 V,初始p H为3,曝气体积流量13L/min。在此优化条件下,碱性品绿的脱色率达到99.44%,明显优于其他方法。三维电极-紫外光氧化法能够有效降解废水中的有机物,对碱性品绿的处理效果较好。     

三维电极在污水处理技术中的研究与应用

综述了三维电极反应器的分类,三维电极法在污水处理中的应用及粒子电极的研究现状,并提出处理过程中存在的问题,同时展望了其发展前景.     

三维流化床电极法深度处理焦化废水的研究

对三维流化床电极法深度处理焦化废水进行了研究,取得了相应的适宜工作参数.研究结果表明,三维流化床电极反应器能有效地对焦化废水生化出水进行深度处理.在反应时间为60 min、槽电压15 V、曝气量0.3 m3/h、pH为2、活性炭100 g/L时,三维流化床电极法能使焦化废水CODCr去除率>65%.     

苯酚废水电化学处理方法研究进展

苯酚的降解机理是将苯酚先降解为对苯二酚和邻苯二酚,然后降解为小分子乙二酸,最终降解为二氧化碳和水的过程。介绍了近年来苯酚废水电化学处理方法的研究进展,包括三维电极法、三维电极与电-Fenton耦合法、电催化氧化法、电-Fenton法。对这些方法做了比较,并对今后研究方向提出建议,需要在苯酚的降解工艺、降解率的影响因素及电级材料选取和制备方面做近一步的研究和探讨。     

三维电极法处理丙烯酸丁酯生产废水的研究

对二维电极与三维电极进行了比较,分析了丙烯酸丁酯生产废水的处理效果,并探究了丙烯酸丁酯生产废水中去除污染物的特征等。本文针对三维电极法处理丙烯酸丁酯生产废水做出了进一步探究,对实验方法与材料、结果与讨论给出了详细的分析。     

几种电化学法处理苯酚废水对比试验研究

以苯酚模拟废水为研究对象,对几种电化学法处理苯酚废水的效果进行对比研究,采用正交试验对pH值、电解电压、电解质浓度,电解时间等4个因素对苯酚去除率的影响进行分析,并确定最佳反应条件。试验结果表明,电催化氧化法处理苯酚废水的最佳反应条件为:pH值为6,电解电压为9 V,电解质的质量浓度为20 g/L,电解时间为120 min;电-Fenton法处理苯酚废水的最佳反应条件为:pH值为3,电解电压为9 V,电解质的质量浓度为20 g/L,电解时间为120 min;在此基础上,三维电极法最佳活性炭投加量为150 g/L。4种电化学法处理苯酚废水效果的优劣顺序依次为:三维电极与电-Fenton耦合法三维电极法电-Fenton法电催化氧化法。     

电化学技术处理含酚废水的研究进展

综述了近几年国内外对含酚废水的电化学处理方法,包括电催化氧化法、三维电极法、电-Fenton法、三维电极法与其他技术的联用;指出电化学技术处理含酚废水存在的问题以及发展方向。     

陶瓷粒子负载TiO_2电催化氧化2,4-二硝基甲苯废水

采用溶胶-凝胶法制备了负载型TiO_2陶瓷粒子电极。通过SEM和XRD对TiO_2负载前后的粒子电极进行表征,对比了二维与三维电极法对目标污染物2,4-二硝基甲苯(DNT)的电催化降解性能,考察了电流密度、初始p H、负载TiO_2粒子投加量对DNT去除率的影响。结果表明:负载TiO_2陶粒作为粒子电极的三维电极对DNT的去除率明显高于二维电极;电流密度为20 m A/cm2、初始p H为7.0、TiO_2/陶粒投加量为30 g的条件下,20 min时DNT去除率达到57.4%,120 min后基本能降解完毕。重复实验发现负载TiO_2陶粒的稳定性较高。     

三维电极技术及其在环境污染治理中的应用

介绍了三维电极技术的分类和工作机理。综合近年来国内外三维电极技术的研究文献,重点阐述了三维电极技术在三维电极反应器、极板材料、粒子电极及与其它技术联用的研究现状,概述了三维电极技术在废水处理和废气治理领域的应用状况。高效反应器和新型三维电催化电极的研制及其联合处理工艺的开发将成为今后该领域研究的重点方向。     

Additive manufacturing of novel 3D ceramic electrodes for high-power-density batteries

The development of batteries with high-specific power and energy densities will enable more efficient implementation of all-electric aircraft and urban air mobility technologies. Additive manufacturing technologies can be leveraged to produce engineered three-dimensional electrode structures with increased electrolyte/electrode interfacial area and high density, yielding increased power and energy densities. In this work, a novel engineered three-dimensional interdigitated LiFePO₄ cathode structure was designed and manufactured using direct-write additive manufacturing technology, which allowed for the deposition of highly solid-loaded inks with excellent dimensional accuracy. Ink rheology was adjusted to optimize material characteristics of the final electrodes, including the addition of carbon nanoparticles to increase the final electrode conductivity. Printed cathodes were then sintered and characterized. The sintered electrodes possessed greater structural stability and a surface area approximately 190% greater than similarly produced devices reported in the literature. Finally, the characterization of the manufactured electrodes showed uniform dispersion of conductive carbon nanopowder throughout the microstructure, which could increase the final conductivity of the electrodes.     

Optimization of the effectiveness of a three-dimensional electrode with respect to its ohmic variables

The effectiveness of three-dimensional electrodes is shown to be a function of its equivalent conductivity - the resultant of the effective conductivities of the solid matrix and the electrolytic solution. Criteria for optimizing the effectiveness by maximizing the equivalent conductivity are evaluated. High porosity, good matrix conductivity and high internal surface area are the basic requirements for design of an effective three-dimensional electrode.     

纳米材料及其三维结构修饰电极检测多巴胺的研究进展

纳米材料构建的化学修饰电极用于多巴胺电化学检测已经被广泛研究。当前电极研究策略主要为采用复合材料并构建三维结构以增大吸附表面积。本综述总结了目前常用的纳米碳修饰材料与纳米金属修饰材料,比较分析了其表面结构形貌对多巴胺吸附的影响及吸附机制,总结了目前常用的构建三维修饰电极的方法。分析结果表明,相对于一维形貌,三维形貌结构的修饰电极往往具有更好的检测能力,三维结构不仅能显著增大表面积,提供更多的吸附位点,还可能产生“薄膜效应”,该效应在一定程度上能提高响应灵敏度,但超过一定限度会减缓响应时间,第一性原理分析表明,多巴胺在纳米修饰电极材料表面的吸附机制是化学吸附。最后指出了在改进修饰电极结构设计合理性、增强抗干扰性和提高选择性,以及新的检测控制机制分析方面需要进一步研究。     

电吸附电极制备研究进展

电吸附是一种相对新兴的水处理技术,其中电极是制约电吸附性能的关键因素,也是电吸附研究的热点。综述了近年来电吸附电极的研究情况,主要介绍了以活性炭(纤维)、石墨烯、炭气凝胶、碳纳米材料为原材料的电极制备研究进展。其中石墨烯和碳纳米材料基体电极具有良好的循环使用性能和高吸附容量,是目前最具应用前景的一类电吸附电极,是今后电吸附电极研究的主要方向。     

A three-dimensional carbon-coated LiFePO4 electrode for high-power applications

The fabrication process of a new, three-dimensional carbon-coated LiFePO₄ electrode by sol–gel synthesis in situ on interconnected conducting fibers of carbon paper is described. This three-dimensional structure ensures overall electrode conductivity, facilitates lithium diffusion in and out of LiFePO₄ particles and, hence, enables good cycling stability at 1C-rate and maximum pulse-power values that exceed those of planar LiFePO₄ electrodes at high electrode loading.     

不同粒子电极对三维电极法处理苯酚废水影响的研究

研究不同粒子电极对三维电极法处理苯酚废水的影响.采用自制的三维电极反应器,以模拟苯酚废水为处理对象,通过试验分析不同类型活性炭、活性炭不同投加量、石英砂与活性炭混合以及活性炭与涂膜活性炭混合粒子电极对苯酚去除效果的影响.结果表明采用3 mm的柱炭,活性炭量为500 g时苯酚去除效果较好;石英砂与活性炭混合粒子电极比单纯活性炭处理效果好,但去除率提高不明显;在相同条件下采用比例为3:1的活性炭与涂膜活性炭作为粒子电极时,苯酚去除率最高为90.52%.     

几种多孔电极材料镓电沉积性能的研究

在工业上,稀散金属镓通常是从碱性溶液中电解提取得到的。在镓电解过程中,由于析氢副反应和传质速率低的原因导致镓电沉积的电流效率很低。本工作采用三维多孔电极电沉积镓,利用三维多孔电极发达的表面积促进镓电沉积过程,研究了不同电极材料(泡沫金属和多孔碳)的析氢特性,结合不同电解温度和电流密度下各材料的镓电沉积行为,揭示三维多孔电极上镓电沉积的特性规律。结果表明,泡沫铜和石墨毡(GF)具有较低的析氢活性,但两种电极的镓电沉积性能差别很大。其中泡沫铜表现出最佳的镓电沉积性能,在温度为40℃、电流密度为0.1 A/cm²条件下镓电沉积的电流效率(QE)达到22.5%,远高于铜片电极(10.7%);而相同条件下,GF电极的QE值仅为9.6%,低于铜片,这与电极表面的疏水性有关。具有较高析氢活性的泡沫铁、泡沫镍和网状玻璃碳(RVC)电极的镓电沉积过程受电解温度和电流密度的影响较大。在高电流密度下,泡沫铁电极表现出仅次于泡沫铜的QE值,在低电流密度下难以发生镓的电沉积;泡沫镍和RVC电极仅在低于镓熔点(20℃)的条件下发生镓的电沉积,在高于镓熔点(40℃)的条件下,由于电沉积的液态镓...     

BDD电极在难降解废水处理中的应用研究进展

介绍了BDD电极的电化学特性、氧化机理及制备技术。重点总结了BDD电极在酚类、染料、农药、医药等难降解模拟废水和垃圾渗滤液、印染、制药、城镇污水处理厂出水等实际废水中的应用研究进展。提出开发大面积BDD电极制备技术,提高电极电催化性能和稳定性,增强基底附着力,开发组合工艺技术是未来BDD电极实现工业化应用的研究方向。     

碱性电解水析氢电极的研究进展

电解水制氢将成为未来绿色制氢工业的核心技术。研究新型阴极材料以有效降低阴极过电位,对降低电解水能耗和设备成本、提高生产稳定性和安全性,具有十分重要的现实意义。本文主要对碱性水溶液电解制氢工业的析氢阴极材料进行综述。围绕电极结晶结构设计和尺寸结构设计两个主要的电极发展方向,重点介绍了3类基于电沉积制备技术的Ni基电极材料:合金析氢电极、复合析氢电极、多孔析氢电极。分析了当前析氢电极在实验研发与工业应用中存在的问题。指出采用电沉积法,制备催化活性更高且适用于工业电解环境的多元复合电极材料将是今后析氢电极发展的趋势。