三维催化电解法处理丙烯腈废水的探讨

丙烯腈是重要的化工原料,在合成纤维、塑料等领域有着广阔的应用前景。但其生产过程污染严重,污水有毒有害,治理难度高。采用传统污水处理方式处理此类污水效果不佳。以三维催化电解法为主要思路,研究替代传统生化污水处理方式处理丙烯腈废水的可行性及相关技术参数,探索了处理此类石油化工污水的新途径。     

三元混合熔盐的制备与实验研究

制备了由氯化钾、碳酸钠、碳酸钾组成的36种不同比例的混合熔盐,利用差式扫描量热仪对试样的熔点及凝固点进行了实验研究,并对优选出的试样进行了稳定性实验。结果表明:氯化钾成分越小,熔盐熔点越小,三元混合熔盐中可以发生共融的配比试样的熔点为570～580℃,凝固点主要集中在550～570℃之间。实验优选出的试样配比为2∶3∶5(氯化钾∶碳酸钠∶碳酸钾),具有568.9℃的较低熔点和545.3℃的较低凝固点,能够有效避免管路系统的堵塞问题。期望对三元混合熔盐在太阳能领域的应用提供参考和依据。     

NaCl-KCl-MgCl2熔盐Mg2+在钨电极上的 电化学还原机理

采用三电极在NaCl-KCl熔盐电解质体系，以MgCl₂为原料应用AUTOLAB电化学工作站分别通过循环伏安法、计时电流法、计时电位法研究了1 073 K时NaCl-KCl-MgCl₂熔盐体系中Mg2+在钨电极上的电化学还原过程.循环伏安测试结果表明:1 073 K时NaCl-KCl-MgCl₂熔盐体系中Mg2+在钨电极上的电化学还原是1步反应转移2个电子过程，电极反应受扩散控制，扩散系数为3.81×10-6 cm2/s，电极反应为Mg2++2e-→Mg.计时电位测试结果验证了循环伏安测试结果的正确性.计时电流测试数据拟合结果表明:1 073 K时NaCl-KCl-MgCl₂熔盐中Mg2+在钨电极上的电结晶是瞬时成核方式.      

ADS熔盐散裂靶中子学性能研究

与传统加速器驱动次临界系统（ADS）采用金属靶作为散裂中子靶的设计不同，加速器驱动次临界熔盐堆（AD-MSRs）采用靶堆一体的设计，直接使用燃料熔盐作为散裂中子靶。由于熔盐靶的中子学性能直接影响AD MSRs的能量放大系数、核废物的嬗变和核燃料增殖的效率，所以本研究基于MCNPX程序，详细计算了高能质子轰击氟盐和氯盐两种熔盐靶产生的散裂中子产额、散裂中子能谱、能量沉积分布以及散裂产物等中子学性能，并与液态Pb和铅铋共熔体（LBE）两种液态金属靶进行了对比。计算结果表明，熔盐靶在散裂中子产额上与液态金属靶有一定的差距，但熔盐靶内能量沉积分布的梯度较小，更有利于靶区的热量导出。与液态Pb和LBE靶相比，熔盐靶的散裂产物中包含更多的气体以及高质量数的α发射体核素。     

NaCl-KCl-NdCl3-AlCl3熔盐体系电解制备Nd-Al合金及机理

在700℃的NaCl-KCl体系中,采用循环伏安法、方波伏安法和开路计时电位法等电化学测试方法研究了钨电极上Nd(Ⅲ)的电化学行为以及与Al(Ⅲ)共沉积的电化学过程。结果表明:在低扫描速率(0.1～0.5V·s~(-1))下,NaCl-KCl-NdCl_3熔盐中Nd(Ⅲ)的还原是一步交换3个电子的准可逆过程,该还原过程由扩散步骤控制,扩散系数约为1.2×10~(-5) cm~2·s~(-1)。将AlCl_3引入NaCl-KCl-NdCl_3熔体后,循环伏安、方波伏安以及开路计时电位测试结果表明,电解过程中形成了3种Nd-Al金属间化合物(Nd_3Al_(11)、NdAl_3和NdAl_2),其形成机理为Nd在预先沉积的Al上发生欠电位沉积。通过电动势法,计算了700℃时Nd-Al金属间化合物的热力学参数,如两相共存下Nd的活度和相对偏摩尔吉布斯自由能以及Nd-Al金属间化合物的标准吉布斯自由能。在-2.3 V下进行恒电位电解5 h制备了Nd-Al合金,所得合金由Nd_3Al_(11)、NdAl_3、NdAl_2和Al4种物相组成。     

熔盐电解CuO/SiO2制备铜硅合金

以质量比为1∶1的CuO、SiO2混合氧化物为反应原料,熔融的CaCl2-NaCl为电解液,在槽电压2.8 V、电解温度700℃下,电解5 h制备得到Cu3Si/Si复合物。热力学计算结果表明,在700℃下,CuO优先被电解还原生成单质Cu,SiO2在SiO2/CaCl2-NaCl电解质/Cu三相反应界面进行电解还原,生成的单质Si与Cu自发进行合金化反应,生成Cu3Si。新生成的Cu3Si合金作为新的导电集流体,推进SiO2的电解反应。电解产物Cu3Si/Si的微观形貌为粒径在0.1~1.9μm之间的多孔颗粒堆积,Si颗粒覆盖在Cu3Si合金颗粒表面。     

三种不锈钢在700℃熔融LiCl中的腐蚀行为研究

采用浸没腐蚀试验方法研究了B2205、B409M及B439M三种不锈钢在700℃熔融LiCl中的腐蚀行为。发现三种不锈钢均遭受严重腐蚀,且腐蚀失重近似遵循线性规律。不锈钢的腐蚀速率随Cr含量的增加而减小。活化反应加速了不锈钢的腐蚀,不锈钢表面生成了含锂氧化物。     

金属铈在NaCl-KCl和NaCl-KCl-CeCl3熔盐体系中的溶解行为

通过离子浓度测定、气体生成法、熔盐耗酸量测定、X射线衍射和差重分析法，综合评判了金属铈在NaCl-KCl和NaCl-KCl-CeCl₃熔盐体系中的溶解行为。结果表明，金属铈在熔盐中的损失存在物理溶解和化学反应，可生成氧化物、氮氧化物、氯氧化物等，同时还可与坩埚成分发生反应。金属铈及其化合物在熔盐中的溶解度很低，但会生成新相，新相中含有大量的铈。采用嵌套式坩埚并增加内部小坩埚高度，可有效降低金属铈的溶解损失量。