超重力反应器制备纳米氢氧化镁的实验研究

从强化微观混合和传质的角度出发,提出采用新型的撞击流-旋转填料床(IS-RPB)反应器制备纳米氢氧化镁,通过扫描电子显微镜、纳米激光粒度仪和X射线衍射仪等手段对产物进行表征,考察了镁离子初始浓度、反应物浓度比、超重力因子、液体流量及反应温度等因素对氢氧化镁形貌、粒径分布、晶相结构和晶粒尺寸的影响。结果表明:在镁离子初始浓度为0.75 mol/L、反应物浓度比[c(Mg~(2+))∶c(OH~-)]为1∶2、超重力因子为71、液体流量为40 L/h、反应温度为60℃的工艺条件下,制备的氢氧化镁呈六方片状,纯度高,晶粒尺寸为15.9 nm,粒度分布均匀,具有较完整的六方晶系结构。     

颗粒特性对超重力湿法除尘性能的影响

工业锅炉粉尘成分复杂,颗粒物性差别很大,若采用常规除尘器,无法达到高效脱除。超重力旋转填料床是一种新型的除尘设备,能耗低,除尘效率较高。为探究粉尘颗粒物性对超重力湿法除尘性能的影响,选取吹风气锅炉粉尘和生物质锅炉粉尘两种工业锅炉粉尘,以错流旋转填料床为除尘设备,进行了除尘实验。实验分别测定了粉尘颗粒的粒径、有效密度和润湿性,并采用单因素实验方法,考察了粉尘脱除效率随超重力因子、气量和液量的变化规律。研究结果表明:从粉尘物性角度分析,两种粉尘差异较大,吹风气锅炉粉尘更适用于湿法除尘技术,相应的,在相同的操作条件下,吹风气锅炉粉尘的脱除效率高于生物质锅炉粉尘。但在各自的最适宜操作条件下,两者的脱除效率分别可达91.48%、90.23%。可见,超重力湿法除尘技术受粉尘颗粒特性的影响较小,能够高效脱除工业锅炉粉尘,应用前景广阔。     

碳纸负载铅电极的制备及其催化顺丁烯二酸电还原合成丁二酸

通过一步电沉积法制备CP@Pb电极,并将其用于催化顺丁烯二酸（C₄H₄O₄）电还原反应合成丁二酸（C₄H₆O₄）。利用SEM、TEM、XRD等手段对CP@Pb电极表面结构、物相组成等进行表征,通过CV及CP等方法研究CP@Pb电极在酸性环境中对C₄H₄O₄的电还原催化行为。结果表明,CP@Pb电极对C₄H₄O₄电还原具有良好的催化性能;反应温度为318.15 K时,在0.25 mol/L H₂SO₄+0.30 mol/L C₄H₄O₄中还原电流密度达到191.3 mA/cm²（-1 V）;当还原电流密度为120 mA/cm²时,合成丁二酸的纯度为96%。     

Ti/IrO_2-Ta_2O_5电解-Fenton耦合法深度降解含酚废水

针对Fenton法处理废水效果不佳、试剂用量较大、投资成本较高的问题,采用形稳电极Ti/Ir O2-Ta2O5电解与Fenton耦合法处理含酚废水。考察了处理时间、p H值、电压、H2O2和Fe SO4·7H2O投加量对废水降解效果的影响,确定了Ti/Ir O2-Ta2O5电解与Fenton耦合法最佳工艺条件,对比研究了电Fenton法与Fenton法降解含酚废水效果。结果表明:随着处理时间、H2O2和Fe SO4·7H2O投加量的增加,苯酚和COD去除率呈现先增加后趋于平缓的趋势;随着p H值的升高呈现先增加后降低的趋势;在较低电压条件下,可获得良好的处理效果。在最佳工艺条件为p H值3.5、槽电压5.0 V、Fe SO4·7H2O投加量0.15 g/L、H2O2投加量0.3 m L/L、反应时间2 min时,处理初始质量浓度为100 mg/L的含酚废水,COD去除率为40.7%,苯酚去除率为94.2%,高于Fenton法苯酚去除率16.2%。电解与Fenton耦合法在较低电压条件下处理含酚废水,处理效果优于Fenton法,具有良好的应用前景。     

对甲苯磺酸合成工艺的研究进展

从液-液和气-液反应两方面综述了甲苯磺化合成对甲苯磺酸的磺化工艺,介绍了过量硫酸、氯磺酸、液相三氧化硫(SO3)、气相甲苯和气相SO3等磺化工艺,并探讨了气相SO3磺化工艺中釜式反应器、降膜反应器和喷射环流反应器的优缺点。最后就甲苯磺化合成对甲苯磺酸的磺化工艺进行了展望。     

三种填料结构旋转床传质及压降性能对比

为了考察自主设计的新型板式旋转填料床传质及压降性能,分别以NaOH-H_2O和空气-水为实验体系,采用对比实验的研究方法,考察了转速、液量和气量对新型板式填料床、传统丝网填料床和鲍尔环填料床的传质与压降性能的影响。传质性能研究表明:在相同操作条件下,丝网填料床传质性能最优,但新型板式填料床传质性能与丝网填料床相差不大(<1.0 s~(-1));压降性能研究发现,气量是影响填料床压降的重要因素,且在相同操作条件下,压降值始终有丝网填料床>鲍尔环填料床>新型板式填料床,丝网填料床压降值与新型板式填料床相差33%以上。新型板式填料床在传质效率损失不大的情况下,损失了较低能耗,表现出优良的综合性能。     

填料定子对分层填料错流超重力装置强化气膜控制传质过程的研究

以化学吸收体系CO_2-NaOH测定分层填料错流旋转填料床中不同超重力因子β、空床气速u、喷淋密度q等条件下的有效传质比表面积a_e,采用气膜控制体系—NaOH溶液吸收气体中的SO_2测定气相体积传质系数k_ya_e,从而得到气相传质系数k_y。研究了β、u、q对k_ya_e、k_y、a_e的影响规律,对比了有无填料定子时分层填料错流旋转填料床的传质性能,从而验证了填料定子对分层填料错流超重力装置气相传质的强化作用。研究结果表明,k_ya_e和a_e均随着β、u、q增大而增大;k_y随着u增大而增大,但是随着β、q增大,先增大后减小;有填料定子时,k_y增加显著,是无填料定子时的1.3~2倍,表明填料定子能够进一步有效地强化气膜控制传质过程,提高气相传质系数。     

RuO2-IrO2-SnO2／Ti电极电催化氧化降解苯酚废水

针对火炸药废水中所含苯酚类污染物排放量大、难降解的问题,以RuO_2-IrO_2-SnO_2/Ti为阳极、Ti为阴极,氯化钠为电解质,采用电催化氧化法对模拟含苯酚火炸药废水进行了研究。考察了氯化钠浓度、电流密度、pH值、苯酚废水初始浓度对苯酚去除率等的影响。在苯酚去除率最佳的条件下研究了总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD)去除率随时间的变化。采用高效液相色谱法推测了降解苯酚的中间产物及过程。结果表明,在氯化钠浓度为13 g·L~(-1),电流密度为30 mA·cm~(-2),pH值为5,苯酚废水初始浓度为500 mg·L~(-1)的条件下,反应60 min,苯酚去除率可达99.85%。在苯酚去除率最佳的条件下,反应100 min,TOC和COD的去除率分别可达53.55%、59.37%。该电极易于催化ClO~-、·OH等活性基团与苯环发生亲电加成反应生成芳香族化合物,并迅速将其氧化降解为脂肪族化合物及CO_2和H_2O。     

分层填料错流旋转床吸收甲醇气体的传质性能

在分层填料错流旋转床中用水吸收挥发性有机物甲醇气体,研究了超重力因子(β)、空床气速(u)、液体喷淋密度(q)和甲醇气体进口浓度等操作参数对甲醇气相总体积传质系数KGa的影响.结果表明,甲醇气体的KGa值随β,u和q增加而增加,随甲醇气体进口浓度增大变化较小.在β=100, u=0.9 m/s, q=17.6 m~3/(m~2×h)和甲醇气体进口浓度14000 mg/m~3时,甲醇气体的吸收率为97%,KGa达27 s~(-1)以上,是挡板填料逆流旋转床的1.1～3.9倍,是挡板填料错流旋转床的2～7.7倍,表明分层填料错流旋转床可有效减小气膜控制为主的传质阻力.当甲醇气体入口浓度稳定时,在u大、q小的情况下,β对甲醇气体的KGa影响较大,有效强化了吸收甲醇过程中的传质效率.分层填料错流旋转床中u达1 m/s,是挡板填料错流旋转床中的3～12倍.     

超重力液相沉淀法制备纳米铁酸钴

针对磁力搅拌器制备纳米材料时存在粒径分布宽、分散不均匀的问题,采用撞击流-旋转填料床结合化学共沉淀法,以Fe(NO_3)_3·9H_2O、Co(NO_3)_2·6H_2O、NaOH为原料制备CoFe_2O_4纳米颗粒。研究了转速、液体流量、NaOH浓度以及晶化时间对CoFe_2O_4纳米颗粒粒径的影响;并与磁力搅拌器制备的CoFe_2O_4纳米颗粒在磁性能方面进行了对比。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、透射电镜(TEM)、纳米粒度仪及振动样品磁强计(VSM)对产物的粒径形貌及磁性能进行表征。结果表明:CoFe_2O_4纳米颗粒的粒径随转速、液体流量和NaOH浓度的增加而减小,但随晶化时间的增加而增大。最佳工艺条件为:转速900r/min,液体流量60L/h,NaOH浓度3mol/L,晶化时间6h。此条件下制备的CoFe_2O_4纳米颗粒的粒径约为20nm,饱和磁化强度为75.43emu/g,较磁力搅拌器提高40%。