火电厂高盐高氨氮废水电解除氨氮及制氯性能研究

通过电化学试验测定了4种钛基金属氧化物DSA阳极的析氯、析氧电位,优选了Ti/Ru O2-Ir O2(R2)电极进行高盐高氨氮废水的电解试验,研究电流密度、TDS、pH、极板清洗等因素对电解除氨氮及制氯过程的影响。试验结果表明:电流密度、极板清洗对氨氮的平均降解速率影响较大,而水样的pH、TDS的影响较小。高盐废水中氨氮的电解降解过程符合准零级反应动力学规律。     

金属阳极涂层评价试验

测定了钌钛、钌钛锡、钌钛铱３种氧化物涂层电极的氯电位、析氧电位,强化寿命和强化失重等电化性能,综合考虑氯碱工业中隔膜电解用阳极可选择钌钛或钌钛锡涂层。     

Ti/RuO2-IrO2网状阳极电催化析氯性能

开发高效和高选择性催化剂是工业电催化NaCl生产活性氯的关键。采用三电极体系研究不同目数(20、40、80、100)网状阳极DSA(尺寸稳定阳极)(Ti/RuO₂-IrO₂)的析氯性能，并通过COMSOL模拟电流密度分布的变化规律。结果表明：DSA-80具有最高的析氯活性，在1.175 V(Ag/AgCl为参比电极)电压下获得113.60 mA/cm²的电流密度和较小的塔菲尔斜率(28.09 mV/dec)。DSA的析氯活性随着网格目数的增加而不断增长，目数增加到100时析氯活性下降，这种现象源于不同目数电极的活性表面积差异。结合COMSOL仿真电解过程，电流密度分布的模拟和实验结果趋势一致，电流集中于电极边缘促进氯气析出。为提高工业可用电极电催化制氯性能提供重要参考。     

使用钛涂钌电极作为阳极电解法制备次磷酸的研究

研究了以钛涂钌电极作为阳极,不锈钢作为阴极,采用四室电渗析槽电解法制备次磷酸的最佳工艺条件(如电解电流、电解时间、原料室次磷酸钠浓度等)。测量了电解过程中钛涂钌电极的阳极电位。结果显示钛涂钌电极在硫酸介质中,具有高的电催化活性和低的析氧电位,是非常省电的阳极材料,在最佳条件下制得的产品纯度高,各项指标都达到了分析纯的标准。该方法没有废物产生,不污染环境,符合清洁生产。     

金属阳极表面活性及电化学特性评价

通过对电极析氯电位和析氧电位测定及电极极化曲线、电极强化寿命测试,评价金属阳极表面活性及电化学特性,指导金属阳极电解槽管理。     

不同疏松度TA2基材对RuO2-TiO2阳极性能的影响

采用不同疏松度的工业纯钛TA2为基材制作RuO2-TiO2阳极涂层. 对不同疏松度基材进行了金相、物相、密度、硬度和电阻率分析,并对所制钛阳极的组织结构、形貌特征、电催化活性和耐腐蚀性进行了比较. 结果表明,疏松度大(疏松)的纯钛TA2硬度比疏松度小(密实)的高60 Hv,电阻率高将近0.2 W×mm;不同基材对阳极涂层的晶体结构影响不大,采用疏松纯钛TA2所制电极的涂层由于刻蚀程度难以控制,涂层表面结构较粗糙,电极的电催化活性差,电化学性能略差,析氯电位提高了约10 mV,强化寿命比密实基体短100 min左右,且容易剥落失效.     

不同疏松度TA2基材对RuO2-TiO阳极性能的影响

采用不同疏松度的工业纯钛TA2为基材制作RuO2-TiO2阳极涂层.对不同疏松度基材进行了金相、物相、密度、硬度和电阻率分析,并对所制钛阳极的组织结构、形貌特征、电催化活性和耐腐蚀性进行了比较.结果表明,疏松度大(疏松)的纯钛TA2硬度比疏松度小(密实)的高60 Hv,电阻率高将近0.2 Ω.μm;不同基材对阳极涂层的晶体结构影响不大,采用疏松纯钛TA2所制电极的涂层由于刻蚀程度难以控制,涂层表面结构较粗糙,电极的电催化活性差,电化学性能略差,析氯电位提高了约10 mV,强化寿命比密实基体短100 min左右,且容易剥落失效.     

电化学技术在油田污水处理中应用

采用电化学工作站测极化曲线法确定了电极析氧电位和析氯电位,比较了钛基钌铱钽与钛基钌铱材料电极析氧电位与析氯电位及强化寿命大小.结果表明,前者比后者有更强的抗腐蚀性能.余氯对管道有强腐蚀性,选择适合的电流密度及极板间距可以降低余氯含量.     

镍钴锰锡复合氧化物涂层电极的制备及应用

研制了一种能在NaCl水溶液中电解生产NaClO的低成本镍钴锰锡复合氧化物涂层阳极。考察了涂层中不同SnO2摩尔分数对电极表面形貌的影响。分别研究了不同锡含量涂层电极在氯化钠溶液中和在硫酸溶液中的电流密度随析氯电位和析氧电位的变化情况以及电极的强化寿命。结果表明,电极的表面形貌受锡含量的影响,当涂层中锡的摩尔分数为14．28％时,涂层最致密;而且,在此含量下,溶液中的电流密度随析氯电位以及析氧电位的变化率较小,电极寿命也最长。当在基体和涂层之间加上导电中间层时,电极寿命超过110 h。使用该电极电解氯化钠溶液,所得次氯酸钠的生成速率为19．14 mg/(L·cm2·min)。     

烧结时间对IrO2–Ta2O5/Ti电极寿命及电化学性能的影响

将氯铱酸和五氯化钽正丁醇溶液按Ir与Ta的物质的量比7∶3混合，采用热分解法在不同烧结时间下制备了IrO₂–Ta₂O₅/Ti阳极。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别分析了电极表面涂层的形貌及物相组成，通过循环伏安曲线(CV)、线性扫描伏安曲线(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)、标准强化寿命试验(SALT)等方法考察了电极的电化学性能和稳定性。结果表明：随着烧结时间的延长，阳极的电催化活性表面积总体呈减小的趋势，阳极涂层的物相组成及析氧电位未发生明显变化。单层烧结5 min所制备的阳极具有最高的电催化活性，但电解寿命最短；烧结15 min的阳极具有最长的电解寿命，电化学综合性能最佳。     

纳米TiO2-Pt修饰电极的制备、性能及应用

采用电化学合成法和电沉积法制备高活性钛基纳米TiO₂-Pt(Ti/nano-TiO₂-Pt)修饰电极，通过循环伏安法研究并比较了钛基纳米TiO₂膜电极、纯Pt电极、Ti/nano-TiO₂-Pt电极在H₂SO₄溶液中的电化学行为以及Ti/nano-TiO₂-Pt电极对Mn²⁺氧化为Mn³⁺的电催化性能.结果表明纳米TiO₂-Pt修饰电极对Mn²⁺的电氧化有高催化活性.Mn²⁺氧化峰电位为1.28 V（vs SCE），比纯Pt电极负移0.12 V；析氧电位为1.40 V，比纯Pt电极高0.08 V.Ti/nano-TiO₂-Pt修饰电极催化性能优于纯Pt电极和纳米TiO₂膜电极，非均相电解氧化效率可达90%以上.电解得到的Mn³⁺可一步氧化甘油为甘油醛，收率为96%.     

微波合成SnO2/活性炭粒子电极及降解4-氯酚

以甘蔗渣为原料,KOH为活化剂,SnCl₄·5H₂O为修饰剂,采用微波法制备了SnO₂/活性炭粒子电极,对其进行了表征,使用线性伏安法和循环伏安法分析了粒子电极的电化学性能,以4-氯酚为目标污染物进行电化学降解实验,对降解机理进行了探讨。结果表明,SnO2成功地负载于粒子电极表面。在微波功率640 W、微波时间15 min、质量分数10%的KOH、质量浓度200 g/L的SnCl₄·5H₂O条件下制备所得粒子电极显示出最高的电子传导系数和最大的电化学活性面积。在以DSA板作阳极,钛板作阴极的三维电极反应器中,电解4-氯酚的质量浓度500 mg/L的模拟废水150 min,4-氯酚去除率达到96.15%。     

一种复合氧化物涂层钛电极的电化学性能及其在废水处理中的应用

通过稳态极化曲线和循环伏安曲线,比较了复合氧化物涂层钛电极和镀铂钛电极的析氯和析氧电化学性能;通过循环伏安曲线,分析了复合氧化物涂层钛电极在不同溶液中的电化学性能,初步探索了复合氧化物涂层钛电极的电化学氧化机理;并将复合氧化物涂层钛电极安装在低压高频水处理装置中用于重金属废液和有机废液的电化学降解。结果表明,复合氧化物涂层钛电极相比镀铂钛电极具有更高的析氯和析氧催化活性及析氯和析氧反应效率;复合氧化物涂层钛电极在酸性溶液中析出的铜容易氧化成铜离子,出现铜返溶现象,而析出的镍不容易氧化,很难出现镍返溶现象;复合氧化物涂层钛电极具有较高的电化学催化性能,在电流密度为1 300A·m-2时,连续电解氧化120min后的铜离子去除率达到90%、镍离子去除率达到97%,连续电解氧化200min后的铵离子去除率达到98%、氰根离子去除率达到95%。     

Ti/RuO_2网状电极降解对硝基苯甲酸废水的研究

采用刷涂法制备了Ti/Ru O_2涂层网状电极,通过X射线衍射和扫描电镜对电极的组分和形貌进行了表征。以Ti/Ru O_2涂层网状电极为阳极,不锈钢网电极为阴极,研究了电解电压、p H、温度和电解时间等因素对对硝基苯甲酸废水电化学催化降解的影响。正交实验结果表明,影响对硝基苯甲酸废水电化学催化降解的顺序依次为p H、温度、电解时间、电解电压。通过单因素实验得到的电化学降解优化条件为:电解电压为2 V,p H为3,温度为30℃,电解时间为180 min。在该条件下,对硝基苯甲酸废水的COD去除率和降解率分别为79.5%、77.2%。     

热处理气氛及气流速度对钌钛氧化物阳极性能的影响

在不同的热处理气氛与气流速度下制备了钌钛氧化物金属阳极，测定了电极的析氯电位、析氧电位及强化寿命。并对涂层进行ＸＲＤ与ＳＥＭ分析。实验表明，改变热处理气氛与气流速度可使电极表面边界层中的氧含量发生变化，直接影响金属氧化物电极涂层的微观形貌，结构与组成，从而导致电极析氧活性与强化寿命的改变。热处理时，在边界层中保持较高的氧含量有助于充分形成钌钛氧化物固溶体，提高金属阳极的析氧电位与工作寿命。     

不同金属氧化物阳极组合降解苯酚过程比较分析

钛基氧化铱电极为代表的活性阳极析氧过电位低,钛基氧化铅电极为代表的非活性电极析氧过电位高。以钢板为阴极,选取了Ti/Ir-RuO_x作为单一阳极类型和Ti/Ir-RuOx_Ti/PbO_2作为双阳极类型,对比处理苯酚模拟废水的效果,从电流密度、pH值、苯酚模拟废水初始浓度和电解质类型4个方面来比较对苯酚处理效果的影响。实验表明,在电流密度为10 mA/cm~2、pH为7、苯酚模拟废水初始浓度为100 mg/L和加入少量NaCl为电解质的条件下,双阳极类型组合对苯酚模拟废水的处理效果要好于单阳极,去除率达到98%。     

钛-二氧化铅阳极电解次磷酸钠制备高纯次磷酸

以六室电解槽为反应槽,分别以石墨电极、钛-二氧化铅电极和钛涂钌电极为阳极,不锈钢为阴极电极,研究了电解法制备成本低、纯度高且环境友好的次磷酸新工艺。结果表明：六室电解槽制得的次磷酸杂质少;与国内外常用石墨和钛涂钌阳极材料相比,钛-二氧化铅电极作为阳极材料在阳极电位、产品浓度及产品室电流效率方面性能优良。钛-二氧化铅电极没有固体沉淀,无其他杂质离子产生,阳极液不必更换,只需定期补充电解消耗的水,属于清洁生产。在最佳电解电流、电解温度、原料浓度和电解时间条件下制得次磷酸产品,经减压富集后其杂质含量能够满足电容器生产的要求。     

烧结温度对嵌入SnO2钌锡涂层电化学性能的影响

通过溶胶凝胶法制备了SnO2纳米晶,并将摩尔分数为20％的SnO2纳米晶加入Ru–Sn涂液中.在钛上涂覆后经过不同温度烧结,制得RuO2–SnO2涂层.通过循环伏安法测试了钛涂RuO2–SnO2电极的电容性能和催化活性点,通过Tafel曲线表征了其对析氧反应的电催化活性.结果表明,270℃下热分解得到的涂层电极具有最高的电催化活性.     

钛阳极活性涂层组分改进

介绍了TiO2 80%(摩尔分数)·RuO2 20%(摩尔分数)涂层电极的制备,并与TiO2 70%(摩尔分数)·RuO2 30%(摩尔分数)和石墨电极的强化寿命、析氯电位和析氧电位对比,说明该涂层钛电极与TiO2 70%(摩尔分数)·RuO2 30%(摩尔分数)相比,槽电压、析氯电位和析氧电位均相差不大,但强化寿命是TiO2 70%(摩尔分数)·RuO2 30%(摩尔分数)的3倍.     

低氯超电压过氧化铅电极用于氯酸钠电槽试验

在电解工业中,电极材料对生产的技术经济效果有较大影响。通常人们根据导电性,耐腐蚀性,经济性和对目的反应的高效性来选择电极。因阳极容易氧化溶解,可供挑选的材料有限,所以对它的研究十分重视。钌钛阳极(DSA)的析氯电位低,又耐氯化物的腐蚀,故用于氯碱和氯酸盐电槽时,电耗低,寿命长,单槽生产能力大,但它的析氧电位较低,且不耐氧的作用,因而使用范围受到一定限制。譬如在硫酸溶液中用作析氧阳极时,寿命约为200小时。相反,陶基PbO_2电极,不仅析氧电位接近于铂,可用于高