离子交换树脂/活性炭复合电极制备及选择性吸附性能研究

采用阴离子交换树脂和活性炭制备复合电极,探讨了影响复合电极性能的因素并测定了其实际脱盐和选择性吸附性能。结果表明,当选用矿物质活性炭,活性炭与树脂质量比为1∶3,粘结剂PVDF质量分数为10%,制备的复合电极平均电容量为92.0 F/g,对KCl溶液的脱盐率比纯活性炭电极提高了32.1%,对V(Ⅳ)、Al(Ⅲ)两种离子分离因数为29.57,分离效果显著,有较好的电化学性能和选择性吸附性能。     

改性PbO2电极电催化氧化直接绿废水的研究

采用表面活性剂聚乙二醇200改性自制不锈钢基PbO2电极。通过SEM、XRD等分析方法对改性PbO2电极表面形貌及晶体结构进行表征。利用直接绿模拟废水脱色实验考察电极的电催化氧化特性。考察了粒子电极的投加量、电解质的浓度及使用次数等条件对直接绿废水降解效率的影响。结果表明,改性后的电极表面颗粒明显细化,β-PbO2纯度提高。电催化时间3 min,粒子电极投加量13 g/L,电解质质量浓度为0.06 g/L,对50mg/L直接绿废水的去除率可达94.98%。     

活性炭涂层电极电吸附除盐性能研究

构造了简易的电容去离子(CDI)反应装置,以活性炭粉末为吸附材料,聚偏氟乙烯(PVDF)为黏结剂,石墨粉为导电剂。这3种物质的质量比为8∶1∶1。采用涂覆分解法制备活性炭电极,研究其电吸附除盐性能。利用扫描电子显微镜(SEM)对电极的表观形态进行分析,利用电化学工作站对电极材料的电化学性能进行分析,并估算单位质量电极的电容。通过单因素试验得到电容去离子试验的最佳反应条件:端电压为1.6 V,流量为10 L/min,极板间距为2 mm。此条件下离子去除率可达47.9%。吸附达平衡后断开电源,进行电极可再生性研究。结果表明,电极在短时间内即可再生。     

活性炭三维电极处理含锌废水的能耗特征研究

采用活性炭三维电极对含锌废水进行处理,发现在槽电压分别为6V和8V条件下,活性炭三维电极对锌离子去除率比平板二维电极分别提高了48％和21％,平均电流效率分别高出40％和22％,分别节能70％和44％.电流密度由134 A/m2增加到782 A/m2时,活性炭三维电极锌离子去除率提高了20％,去除每千克锌所需能耗增加4.37倍,电流效率降低77.3％.槽电压由4V升高到8V,活性炭三维电极锌离子去除率从32％提高到79％,平均电流效率提高26％,而去除每千克锌所需能耗差别不大.     

Ti/RuO2-ZrO2-SnO2电极的研制及处理有机废水的研究

通过涂覆热分解法制备了Ti/RuO_2-ZrO_2-SnO_2、Ti/RuO_2电极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和循环伏安(CV)对电极材料进行表征,考察了电流密度、Na Cl质量浓度、p H值及电极间距对废水COD降解率的影响。结果表明,Ti/RuO_2-ZrO_2-SnO_2电极对COD具有更高的降解率,对其进行工艺优化。电极材料对废水降解的最佳工艺条件为电流密度40 m A/cm2,Na Cl质量浓度4 g/L,p H=5. 0,电极间距10 mm,COD的降解率达到90. 5%。Ti/RuO_2-ZrO_2-SnO_2电极中SnO_2与RuO_2生成固溶体,有利于增强涂层与基体之间的结合力,提高电极的稳定性; ZrO_2起到细化晶粒的作用,致使电极表面粗糙度增加,增强了电极的电催化性能,且降解过程符合一级动力学模型。     

Ti/RuO2-SnO2-TiO2涂层电极电催化氧化苯酚废水研究

采用热分解法将SnO_2掺杂于RuO_2-TiO_2涂层中,制得性能高效的Ti/RuO_2-SnO_2-TiO_2阳极氧化电极。以该自制电极为阳极、钛板为阴极构成电催化氧化体系,对模拟苯酚废水进行电催化氧化试验。利用高效液相色谱探讨了苯酚废水溶液在该体系中的电催化氧化反应历程,并推断出氧化降解途径。采用SEM和XRD表征电极涂层结构和形貌,循环伏安法测试电极电化学性能。通过单因素试验考察反应时间、电流密度(CD)、电极间距、Na_2SO_4电解质浓度、苯酚质量浓度、pH值五个因素对电催化氧化试验的影响,结果表明:在反应时间为240 min、电流密度为102.6 mA/cm~2、电极间距为1.5 cm、电解质浓度为0.5 mol/L、苯酚质量浓度为300 mg/L、pH=5的最佳试验条件下,苯酚的降解率达到98%以上,COD的去除率达到90%以上。     

负载TiO2颗粒活性炭去除微囊藻毒素- LR的动力学

以活性炭为载体,采用溶胶凝胶法制备负载型的催化剂(TiO2/GAC),进行了有无紫外光降解和有无活性炭条件下的微囊藻毒素- LR( MCLR)降解试验.结果显示,在紫外光照射下,MCLR不会自身降解,且紫外光照对活性炭吸附性能无明显影响.此外,通过负载型催化剂对不同初始质量浓度的MCLR溶液的吸附和光催化降解试验,进行了Lagergreen准二级模型和颗粒内部扩散模型拟合催化剂的吸附去除动力学研究,应用Langmuir- Hinshelwood和Freundlich-Hinshelwood模型拟合光催化降解过程.结果表明,Lagergren准二级模型和Langmuir- Hinshdwood模型均能较好地描述TiO2/GAC对MCLR的吸附、光降解过程,Langmuir-H inshelwood模型中吸附平衡常数Kt值基本保持不变,约(0.057 0±0.0008)L/μg,降解速率常数k值随着初始质量浓度的增加有所下降.     

Pr-Co/TiO_2/鳞片石墨粒子电极光电催化降解罗丹明B的研究

以天然鳞片石墨为载体,采用溶胶凝胶法制备了Pr-Co/TiO_2/鳞片石墨粒子电极。用电子扫描显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对其形貌和元素组成进行表征。将制备的粒子电极应用于罗丹明B(RhB)的光电催化降解试验,结果表明,当电解质浓度为0.03 mol/L,外加偏压为10 V,粒子电极投加量为6.67 g/L,曝气量为30 m L/min,pH值为3,RhB初始质量浓度为25 mg/L时,反应45 min后RhB的去除率达98.57%。最后对RhB的光电催化降解动力学进行了初步探讨。     

Ti/SnO2-RuO2-Sb电极电氧化处理五氯苯酚模拟废水研究

采用刷涂-热解法制备了Sb、Ru掺杂的Ti/SnO2电极。通过SEM、EDX、XRD和循环伏安扫描(CV)表征了电极表面形态、组成、结构和电化学性质,并通过正交试验考察了电催化氧化降解五氯苯酚的影响因素。结果表明,各因素对五氯苯酚转化率影响的大小顺序依次为:底物初始质量浓度、反应温度、反应时间、电流密度、初始溶液pH值。在底物质量浓度为50mg.L-1,反应温度50℃,反应时间180min,电流密度40mA.cm-2,溶液初始pH值为8的条件下五氯苯酚的转化率达到97.6%。     

用于电渗析处理酸洗废水的Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2电极的制备与表征

采用电沉积法和涂刷热分解法制备钛基二氧化铅阳极(Ti/PbO2)、钛基锡锑金属氧化物涂层阳极(Ti/SnO2-Sb2O3)和带有锡锑金属氧化物中间层的改性钛基二氧化铅阳极(Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2).通过SEM及EDX分析,当涂液中溶质摩尔比n(Sn)∶n(Sb)=9∶1,溶剂为乙醇,烘干温度为110℃,烘干时间为10 min,热分解温度为500℃,氧化时间为15 min,电流密度为20 mA/cm2时,制备出的Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2阳极涂层表面晶体完整、致密均匀,且结晶比Ti/PbO2和Ti/SnO2-Sb2O3阳极明显细化,涂层不易脱落,电极的工作寿命更长;同时PbO2表层晶体结构的改善,不仅使电极具有更好的电化学活性,在酸性介质中也具有更好的耐腐蚀性.以3种尺寸稳定钛基金属氧化物涂层电极(Dimensionally Stable Anode,DSA)和石墨为阳极,不锈钢为阴极,采用DF120型均相阴离子交换膜,电渗析处理盐酸酸洗废水,240 min时的铁回收率分别为75.1％、90.3％、91.7％和54.5％,耗电量分别为3.17 kW· h/kgFe、2.84 kW· h/kgFe、2.57 kW· h/kgFe、5.95kW·h/kgFe,DSA阳极的处理效果明显优于传统石墨阳极,Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2阳极的处理效果最好.     

新型电极体系电解处理高浓度酸性TNT废水的研究

通过大量试验研究了电解处理TNT废水的条件,尤其是筛选、制备了多种电极材料,在三维电极体系,低电流、短时间条件下电解处理TNT的去除率达到95%以上,pH值提高至6以上,大大节省了能源,为火炸药工业酸性TNT废水的处理提供了一种新型有效的处理方法.用本方法对实际工业"黄水"进行电解处理,获得了较为满意的效果.     

BDD薄膜电极电化学处理难降解有机废水的研究进展

BDD薄膜电极作为一种新型的电极材料运用于废水处理是环境电化学领域的研究热点.介绍了BDD薄膜的表面形貌和结构、制备方法及该薄膜电极的电化学特性,并对其在酚类废水、染料废水、农药废水等难降解有机废水中的研究进展进行了总结,同时指出目前研究存在的问题,并展望了BDD薄膜电极电化学处理技术的应用前景.     

电收尘极板上沉积尘的附着力与振打加速度

振打清灰是保证静电除尘器正常运行的一个重要环节.为确定振打加速度,基于Penney和Klingler理论,认为带电粉尘层对收尘极板的附着力主要是外电场力和附加电场力共同作用的结果.附加电场是由于电晕电流通过沉积在收尘极板上的粉尘层产生电荷积累而形成的.应用静电学理论导出粉尘层内电场分布与带电粉尘层厚度的平方成正比.通过建立荷电粉尘层对收尘极板附着力的微分方程,由牛顿第二定律得出振打加速度的理论计算式.研究结果表明,振打加速度是电晕电流面密度和粉尘比电阻乘积ρ×J的函数,且与粉尘粒径成反比.参考已发表的实验数据和理论结果发现,在外加电压保持不变的情况下,电晕电流面密度和粉尘比电阻的乘积ρ×J=常数,此时,振打加速度与ρ×J无关.从这一新观点出发,根据Oglesby提供的粉尘层击穿前的电晕电流和粉尘比电阻的相关曲线,得出临界振打加速度计算式.由此计算式给出了一种确定临界振打加速度的简易图解法.     

铂载钴钼二元硫化物对H_2S电催化活性研究

为考察溶胶凝胶法制备的Co-Mo二元硫化物对H_2S气体的电催化活性,通过循环伏安法和Tafel曲线分析对铂载不同Co、Mo掺杂比的电催化剂进行表征.结果表明,不同阳极电催化剂交换电流密度J_0由大到小依次为,铂载n(Co):n(Mo)=2:3、铂载n(Co):n(Mo)=2:1、铂载n(Co):n(Mo)=1:1和铂,即铂载n(Co):n(Mo)=2:3阳极电催化剂具有较好的活性,这与循环伏安曲线测试结果一致.电解质溶液pH值为6～7时,随着温度的升高铂载n(co):n(Mo)=2:3阳极电催化剂活性呈现上升的趋势.优化后的Co、Mo掺杂原子比约为0.66,此类电催化剂在操作温度80℃下,交换电流密度为1.318mA/cm~2,表观活化焙值为616.6 kJ/mol .研究表明,铂载钴钼二元硫化物适合作为低温H_2S燃料电池阳极电催化剂,其中Co、Mo掺杂比对电催化活性影响较大.     

静电旋风水膜除尘系统电晕极优化实验研究*

为了研究电晕极结构对静电旋风水膜除尘系统的影响,采用逐步优化法,对比十字形芒刺电晕极和笼式环形电晕极在不同横向极距、纵向极距、芒刺数下对电场特性的影响。研究结果表明:经优化后,加入芒刺的笼式环形电晕极放电能力优于未加入芒刺的笼式环形电晕极和十字形芒刺电晕极,并在与水膜共同作用时具有较高的除尘效率,其结构参数为:从上至下4层圆环半径依次为107,80,54,28 mm;相邻圆环纵向极距为150 mm,圆环与集尘极的横向极距为90 mm;半径最小圆环上芒刺数为8根,其直径为2 mm,长度为10 mm。优化后的电晕极结构与水膜作用有助于提升静电旋风水膜除尘系统的除尘效率。     

铝铁电极换向电源电凝聚法处理活性黑KN-B染料废水的研究

针对普通电凝聚技术处理染料废水过程中采用单向电流易造成阳极损耗增加处理成本的缺点,对传统的电凝聚法进行改进,采用换向电源、铝铁分别作为两极的新型电化学反应器,以色度和CODCr去除率作为指标,利用电凝聚技术处理活性黑KN-B染料模拟废水.通过周期性改变电解电流方向,实现金属铝和铁电极均可溶解,同时产生具有絮凝作用的金属离子,并减缓金属阳极的损耗速度.结果表明,该方法对活性黑KN-B模拟染料废水具有较好的处理效果.其最佳处理条件为: 电解时间30 min,电解电压10 V,电源换向周期10 s,染料质量浓度100～300 mg/L,电解质(Na2SO4)浓度0.01 mol/L,搅拌速度1 000 r/min,极板间距1.0 cm,pH=5～9.在此条件下,色度去除率可达99%以上,CODCr去除率可达50.0%以上.电解时间、电解电压、换向周期、染料质量浓度、电解质(Na2SO4)浓度、搅拌速度、极板间距、pH值等因素对色度和CODCr去除率均有一定程度影响.色度主要是由于活性黑KN-B染料发生化学反应,染料分子中的发色基团-N=N-键被打开,生成苯环衍生物而得到去除;CODCr的去除则主要是絮凝和气浮现象共同作用的结果.扫面电镜测试(SEM)结果表明,该方法可以有效减缓阳极损耗过程.     

Experimental study on electrostatic spark discharge under different electrode parameters,pressure and gas component

In this work, the influence of different experimental parameters (electrode gap, electrode shape, pressure and gas component) on spark discharge characteristics is investigated. The dynamic processes of voltage, current, energy, and power during the spark discharge process are analyzed. Electrical characteristic parameters including the discharge energy, discharge efficiency, spark resistance and total resistance are studied. High-speed schlieren technology is used to visualize the spark discharge and shock wave formation under different pressure and electrode shapes. The effect of pressure on the shape, radius and average velocity of the shock wave is investigated.     

水平接地极泄散雷电流对临近埋地管道危害影响分析

为分析水平接地极泄散雷电流对临近埋地管道产生的暂态电磁干扰危害,通过EMTP软件建立水平接地极和埋地管道模型,考虑水平接地极与管道间的感性耦合和阻性耦合,采用多元回归分析法讨论土壤电阻率、水平接地极与管道间距、管道埋深、雷电流幅值等因素对管道防腐层感应电压的影响,最后讨论感应电流对管道腐蚀的影响。结果表明:离雷电流注入点越远,管道防腐层感应电流和感应电压幅值越低;感应电压受土壤电阻率、水平接地极与管道水平间距、管道埋深、雷电流幅值等因素影响明显,与土壤电阻率和雷电流幅值呈正相关,与管道埋深和水平接地极与管道水平间距呈负相关;土壤电阻率对管道腐蚀程度影响较大,土壤电阻率越低,管道腐蚀越严重;为保护防腐层和管道安全,水平接地极与管道间需保持一定安全距离。