三维电极处理氰化废水的研究

三维电极体系是一种非常有效的废水处理方法,相比于二维电极,其传质效率高、能耗低、设备简单易操作且处理效果好。本研究以活性炭为粒子电极,采用三维电极体系处理氰化废水,重点研究了外加电压、处理时间、粒子投加量和粒子粒径对离子去除率的影响。研究结果表明：当电压为4 V、极距为10 mm、时间为4 h、粒子投加量为2 g和粒子粒径为1 mm时,处理过程以电沉积为主,溶液中CNT、Cu2+、Zn2+、CN-和SCN-的去除率分别为93.94%、95.22%、97.23%、99.38%和94.93%。外加电压的变化会导致离子去除方式的转变,当电压为2 V时,以电吸附为主;而电压达到3 V以上时,以电沉积为主,Cu2+和Zn2+在阴极和粒子电极表面析出,而CN-和SCN-在阳极被氧化分解。     

提高化工专业认识实习质量的探讨

认识实习是化学工程与工艺专业教学计划中一个重要的实践性教学环节。本文结合我校近几年来认识实习的具体情况,针对以往认识实习过程中存在的不足,按照高素质创新型人才培养目标的要求,在实习基地建设、实习教学方法与教学手段、教师实践能力培养等方面做了相应的探讨。     

温度对分步还原法制备纳米银-铜包覆粉的影响

在硫酸铜和硝酸银溶液体系中,以葡萄糖、甲醛为还原剂,PVP为分散剂,采用分步化学还原法制备纳米银-铜包覆粉,重点研究了反应温度对制备过程及产品形貌的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及X射线衍射仪(XRD)对银-铜包覆粉的形貌、结构及相组成进行分析表征。结果表明,随着反应温度的升高,产物中银含量和产品粒度逐渐增大,而铜含量和颗粒团聚现象逐渐减少。当反应温度在70℃以下时,制备出的银-铜包覆粉为类球形;而当反应温度增至80℃时,所得到的是一种树枝状颗粒。当反应温度为70℃时,得到的是分散均匀、粒度为100 nm左右的银-铜包覆粉。反应温度的升高有助于体系中Cu纳米颗粒的形成,反应温度小于50℃时产物中夹杂有大量的Cu2O,反应温度大于60℃时可制备出银包覆层厚度为2~3 nm的纳米银-铜包覆粉。     

低温氧化处理对低变质粉煤制备型焦的影响

以低变质粉煤与煤焦油、沥青、焦煤等黏结剂为原料采用成型热解技术制备型焦,主要研究了型煤低温氧化处理对型焦产品组成结构的影响。采用TG-DTG,FT-IR,SEM等对型煤氧化过程及热解产品结构性能进行分析表征。研究表明,空气氧化过程中,型煤中的羰基、羧基等官能团会发生氧化反应生成CO和CO_2,同时脂肪烃和环烷烃的含量有所降低;重质油和沥青与氧气作用发生脱氢聚合反应,生成了芳香程度较高的稠环芳烃大分子物质。氧化处理后型煤中重质组分含量大幅减少,而沥青烯与前沥青烯含量的明显增加是型焦抗压强度提升的主要原因。低变质煤与黏结剂混合样品在空气气氛下的氧化分为两个阶段,室温~120℃主要是原料中水及少量吸附气体的逸出,120℃以后原料中的芳香类物质与氧气发生脱氢聚合反应,生成部分芳香程度较高的稠环芳烃大分子,此阶段的失重率可达到11.08%,最大失重速率峰出现在217.77℃附近。     

KOH溶液浸渍法活化处理煤基电极材料的研究

采用KOH溶液浸渍法对夹杂碳纤维的煤基电极材料(CBCF)进行活化处理,主要研究了KOH浓度对CBCF结构与性能的影响规律,确定了最佳工艺条件与技术参数。并利用SEM-EDS、FT-IR、N2吸附仪等对煤基极板的形貌特征、表面官能团及孔径结构进行分析表征。研究结果表明,随着KOH浓度的增加,CBCF表面性能、孔结构以及电化学性能均得到了极大的改善。随着KOH浓度的升高,CBCF的循环伏安曲线的面积逐渐增大,而体系的传质阻抗则逐渐减小。以CBCF为主电极,活性炭为粒子电极,采用三维电极体系处理氰化废水,当电压为4 V、时间为5 h、极距为10 mm时,废水中总氰、游离氰去除率达到94%以上。     

树脂吸附法去除尾矿浆中氰化物的研究

研究了用离子交换树脂从提金尾矿浆中吸附氰化物。考察了吸附时间、树脂用量、矿浆浓度对氰化物吸附效果的影响。结果表明：离子交换树脂饱和吸附容量约为21．41mg／mL湿树脂;尾矿浆中氰化物质量浓度为255．1mg／L时,尾矿浆与树脂的体积比为40：1,吸附时间10min,氰化物的去除率可达到80％以上,处理后尾矿浆中氰化物质量浓度低于50mg／L。     

含砷酸性废水中砷的氧化过程研究

研究了含砷酸性废水中As(Ⅲ)的氧化过程,分析了As-H2O系E-p H图,采用电解产生的H2SO5对As(Ⅲ)进行氧化和电解,对硫酸-砷混合体系中的砷进行氧化。试验结果表明,三价砷的氧化电位高于0. 3 V,且低于氧气析出电位,随着pH值的增大,砷的氧化电位逐渐降低。电解电压选取6 V,在此条件下会产生过一硫酸,加入0. 5 g/L硫氰酸铵抑制析氧副反应的发生,提高电流效率。对比了相同条件下单纯利用电解产生的过一硫酸氧化As(Ⅲ)和电解氧化As(Ⅲ)的效果,发现电解氧化As(Ⅲ)的氧化率要高于单纯过一硫酸的氧化率,说明在利用较高电压电解氧化三价砷时,其实质是电化学氧化和电解产生的过一硫酸氧化共同作用的结果。     

硝酸活化时间对煤基电极材料结构及性能的影响

研究了硝酸活化时间对煤基电极材料表面性质及吸附性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)对煤基电极材料表面性质及形貌进行表征。研究表明,随着硝酸活化时间的延长,煤基电极材料的活化产率和抗压强度逐渐减小,而碘吸附值则呈先增大后减小的趋势,材料表面羧基、内酯基及酚羟基含量逐渐增加。活化8h时煤基电极材料的收率为67.64%,抗压强度为0.234 MPa,碘吸附值达到了301.72mg·g~(-1),表面含氧官能团总量提高了1.44倍。电化学测试结果表明,煤基电极具有良好的电容特性并形成稳定的双电层结构,活化时间越长,扩散过程内阻越小。电吸附处理后氰化废水中各离子的去除率均随活化时间的延长而增大,活化8h时铜及总氰离子的去除率分别可达到90%与68%。     

煤催化微波热解技术及其碳基吸波催化剂研究进展

微波技术与煤热解技术结合而成的煤微波热解技术可高效地治理传统煤热解技术中环境污染高和资源利用效率低的难题,为低变质煤的清洁高效利用和分级提质利用提供了新的思路。煤催化微波热解技术能有效改善热解升温特性和产物分布,从而受到较多学者的关注。本文从低变质煤催化微波热解技术发展历程着手,概述了国内外煤催化微波热解研究技术进展,通过加入Fe、Co、Ni和Cu等金属化合物或焦炭、活性炭等碳材料作为吸波剂,能显著增强煤对微波的吸收能力,提高热解升温速率、产物收率及产物质量,而有些金属化合物在微波热解反应中不仅起到吸波作用,还具有催化作用。碳基吸波催化剂作为一种性能优越的煤微波热解催化剂,具有优越的电磁和吸波性能、较好的催化性能和高经济性等优点,本文在煤催化微波热解技术研究现状的基础上,对碳基吸波催化剂进行了较为详细地分析,概述了碳基吸波催化剂的碳基体和催化活性组分的研究进展,对比了3种常见碳基吸波催化剂制备方法的优劣势。最后,总结了碳基吸波催化剂在研发过程中存在的难题,并展望了低变质煤催化微波热解技术的应用前景。     

光电协同降解兰炭废水研究

采用光催化与电化学氧化相结合技术对兰炭废水进行降解试验。用石墨片和活性炭颗粒为三维电极材料,外加紫外光灯条件下分别考察外加电压、活性炭颗粒投加量、电解质浓度和二氧化钛光催化剂(P25)投加量等对纯苯酚溶液中苯酚和COD去除率的影响。结果表明,当外加电压10V、活性炭颗粒投加量8g、电解质浓度0.15mol/L、P25投加量0.6g时,1 000mg/L的苯酚溶液中3h时苯酚和COD的去除率分别达到81.11%和73.64%;以此工艺条件,对某兰炭企业产生的兰炭废水(COD32 700mg/L)进行降解试验,COD去除率为60.63%。