电去离子(EDI)过程水解离机理的研究(Ⅰ)特征曲线

系统研究了电去离子（EDI）过程非稳态开机阶段及稳定工况下的特征曲线,获得了若干区别于电渗析（ED）过程特征曲线的重要现象。研究表明,在开机阶段,淡水室中水的解离主要是在阳膜／阳树脂的表面发生;随着过程逐渐达到稳态,阴膜／阴树脂的表面也将发生程度不断加强的水的解离,浓差极化与水解离的可利用性是EDI与ED过程的最本质区别。     

电去离子(EDI)过程水解离机理的研究(Ⅳ)ED和EDI过程水解离的差异性比较

ED和EDI过程中水的解离,在本质上均与高电势梯度有关,发生水解离时电势梯度的数量级为108V/m.在ED过程中,理论上阳膜先于阴膜发生浓差极化,但阳膜的极化与水解离在极化发生之后就受到膜面ζ-电位的制约,使得阳膜水解离反而远远滞后于阴膜.通过实验对EDI过程的水解离有了进一步的了解,并作了进一步分析,同时与ED过程的水解离现象作了对比.认为在EDI的淡水室内,填充的树脂使得不能形成具有抑制水解离效应的ζ-电位,从而阳膜先于阴膜发生水解离,且阴阳膜的水解离因更严重的浓差极化而更为剧烈.     

树脂分层填充EDI膜堆实验研究

介绍了阴、阳离子交换树脂分层填充EDI膜堆的特征,考察了一级两段式膜堆每段填充层数对EDI过程的影响.实验表明:每段填充2和16层的膜堆,在稳态条件下运行的电压一电流密度曲线呈现出一定的规律性;EDI膜堆浓水pH值随电流密度增加先下降后升高,最后稳定在碱性范围;两个膜堆均能在一定条件下持续、稳定生产17 MΩ·cm以上高纯水.最终,当两个膜堆在120 V下达到稳态运行时,填充的阴、阳树脂均具有一定的再生程度.     

电去离子过程脱除低浓度铜离子的研究

采用一级两段的膜堆,以模拟废水为对象,考察了电去离子(EDI)过程脱除低浓度铜离子的性能,为开发一种更环保更经济的重金属废水处理技术提供理论与实验基础.研究证实,脱除铜离子的EDI存在"增强传质"和"电再生"两种模式.在"增强传质"模式操作时,淡室的树脂保持为盐型,阴膜的浓室侧表面无结垢产生.在"电再生"模式下,树脂被水解离产生的H 和OH-所再生,EDI可将铜离子从 50mg/L 左右脱除至火焰原子吸收分光光度法无法检出,同时在阴膜浓室侧表面形成黑色的CuO结垢.选择适当的膜堆形式和工艺条件能够防止结垢,获得一个连续稳定的EDI过程.     

电去离子过程水解离机理的研究(Ⅲ)阴膜和阴树脂的降解对水解离的影响

通过对离子交换树脂与膜的污染与降解的分析,认为在常规的ED（电渗析）过程中,导致阴膜电阻增大并进一步诱发阴膜异常极化和水解离的主要因素是膜污染;而在电去离子（EDI）过程中,导致膜对电阻增大的主要因素则是阴膜和阴树脂的持续降解．根据弱碱性的叔胺化合物对阴离子交换膜的催化效应理论,对EDI过程浓缩水pH的演变认为阴膜和阴树脂一定范围内的逐渐降解过程,对应着其催化水解离反应逐渐加强的过程．此外,实验测定了EDI过程中阴阳离子交换膜的面电阻的变化情况,确证了阴膜降解反应的存在。     

电去离子(EDI)过程的水解离动力学分析

基于Nernst-Planck方程建立了EDI过程的传质动力学微分方程.根据此传质模型方程获知,EDI过程中在阴阳离子交换膜/树脂表面与溶液接触的界面层中发生的水解离的差异性,是在于离子交换界面电势梯度的差异,而这种差异又与膜和树脂的结构、性能以及阴阳离子在水溶液中的迁移数的差异有关.     

电去离子(EDI)过程水解离机理的研究(Ⅱ)特征曲线的形成机理

在不同的工作阶段下,EDI过程特征曲线的形态均有所差异,主要表现在膜堆电流的减小和浓缩水pH的持续回升．从离子交换树脂和膜材料的角度出发,分析认为其原因主要在于过程中自然发生的,程度逐渐加强的阴膜和阴树脂的降解,此外,稳定工况下的V-I、pH-I特征曲线已不能形象和灵敏地表征EDI过程的工作状态,并提出了3种更实用的特征曲线概念用于EDI过程的表征、     

电去离子过程中膜堆电阻的研究

研究了电去离子(EDI)过程膜堆电阻的组成，考察了电压、进水电导率及进水流量等因素对膜堆电阻的影响，探讨了EDI膜堆电阻的表达式．     

EDI对于去除太空用水中弱电解质--氨的研究

研究了太空站水的总循环开发中EDI膜堆电流、进水的总氨浓度、进水流量等因素对EDI去除氨的影响,并对各影响因素进行了解释．实验结果显示：在氨进水质量浓度高达208．3mg／L的情况下,出水总氨的质量浓度为0．072mg／L,EDI对氨的去除率为99．97％．     

1m3/h RO-EDI高纯水设备的研制

介绍了工业规模的EDI膜堆和1m^3/h RO-EDI高纯水设备的研制情况，进行了设备的稳定性试验和EDI产水的水质分析，并与离子交换树脂进行了技术经济性能比较。     

离子交换树脂的电再生法

发明了一种离子交换树脂的电再生方法，这种电再生方法利用水作为再生剂，在直流电场作用下，水电离为H^ 和OH^-离子，用其再生失效的离子交换树脂。该方法只消耗电，不用酸碱化学药剂，对环境无污染，使用方便，费用低廉。它是对原有传统离子交换树脂再生技术的重大革新。介绍了这种离子交换树脂电再生方法的原理和装置，还讨论了推广应用中的若干问题。     

Influence of the Kapitza resistance on the thermal conductivity of filled epoxies

The thermal conductivity of epoxy resins filled with copper powder was measured as a function of grain size and filler concentration between 1.5 and 20 K. In addition, the thermal boundary layer resistance (Kapitza resistance) between epoxy resin and copper was measured. As a consequence of this resistance the thermal conductivity is strongly dependent on grain size in the lower temperature range. Below a characteristic temperature dependent on grain size, thermal conductivity is reduced by adding filler. A simple formula is presented for calculation of the thermal conductivity of filled resins.     

低能离子束表面改性对聚碳酸酯(PC)粘接性能的影响

利用氩氧混合低能离子束对双酚A型聚碳酸酯(PC)透明材料进行表面改性,并用自制丙烯酸酯胶黏剂表征了改性前后的粘接性能.结果表明:改性后的PC与丙烯酸酯胶黏剂的压剪强度得到了明显的改善.经分析,粘接性能的改善是由于低能离子束表面改性后的PC表面润湿性能的改善、表面活性的提高、表面弱电层的剥蚀和表面微交联层的生成引起的.     

Thin-film photo-catalytic TiO2 phase prepared by magnetron sputtering deposition, plasma ion implantation and metal vapor vacuum arc source

This study utilizes three methods, magnetron sputtering deposition (MSD), plasma ion implantation (PIII), and metal vapor vacuum arc (MeVVA), to prepare a thin-film TiO₂. The formation of stoichiometrical TiO₂-polymorphs as a layer is regularly relevant to the characteristic of the photo-catalytic effect. TiO₂-polymorphs created at the outermost surface and initiated by efficient photons are still capable to produce superficial hydroxyl groups for subsequent photo-catalytic reactions. The MSD-treated surface with the majority of TiO₂-anatase (101) surface is presently photo-catalytic. The PIII or MeVVA treatment results in an ion-implanted layer of different Ti / O ratios along with the detecting depths, whereas the Ti and O elements in TiO₂ phase at the outermost surface of the layer can be distinguished. Although the PIII- or MeVVA-treated surface is relatively insignificant in photo-catalytic reactions assessed by water droplet contact angle, the consumption of methylene blue in water and antibacterial test, it is still potential to adjust their surface chemistry by improving the quality of the ion-implanted layer, roughening the contact surface area, and increasing the efficiency to regenerate the photo-catalytic reactions. In addition, the ion implantation methods do not alter the size and dimension of a substrate that is a great advantage to employ them for various advanced applications.     

Formation of Nanoscale Intermetallic Phases in Ni Surface Layer at High Intensity Implantation of Al Ions

The results of experimental study of nanoscale intermetallic formation in surface layer of a metal target at ion implantation are presented. To increase the thickness of the ion implanted surface layer the high intensive ion implantation is used. Compared with the ordinary ion implantation, the high intensive ion implantation allows a much thicker modified surface layer. Pure polycrystalline nickel was chosen as a target. Nickel samples were irradiated with Al ions on the vacuum-arc ion beam and plasma flow source "Raduga-5". It was shown that at the high intensity ion implantation the fine dispersed particles of Ni3AI, NiAl intermetallic compounds and solid solution Al in Ni are formed in the nickel surface layer of 200 nm and thicker. The formation of phases takes place in complete correspondence with the Ni-AI phase diagram.     

等离子体浸没离子注入及表面强化工艺的进展

等离子体浸没离子注入 (PIII)消除了传统束线离子注入 (IBII)固有的视线限制 ,是一种更适合于处理复杂形状工件的手段 .近十年来 ,PIII及其工业应用在国内外得到了迅速发展 .然而 ,随着PIII的研究与开发的深入 ,发现仍有若干重要的物理与技术问题 ,诸如浅的注入层、离子注入不均匀性、气体 (氮 )等离子体的有限应用范围等等 ,阻碍了PIII工业应用的发展 .目前 ,这些问题已成为国内外学者关注的焦点 .我实验室近年来在注入过程鞘层动力学的计算机理论模拟、离子注入剂量不均匀性改善、圆筒内表面注入研究、新型长射程阴极弧金属等离子体源研制、气体及金属等离子体的综合性表面改性工艺研究、以及低能高温PIII新工艺研究等方面进行了研究工作 .     

SiO_2离子纳米粒子/聚苯硫醚复合材料的性能

以纳米SiO_2为核,通过表面接枝3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵,然后与壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠进行离子交换反应,得到室温可流动SiO_2离子纳米粒子。将粒子作为填料与聚苯硫醚(PPS)共混制备复合材料。透射电镜结果表明7%(质量分数)填充量时粒子均匀分散在PPS基体中;力学测试表明粒子能够提高PPS的断裂伸长率,7%填充量时弹性模量最大;断面扫描电镜结果表明SiO_2离子纳米粒子通过其表面有机长链离子聚合物与PPS基体相互作用能够提高材料的韧性。热重分析结果表明10%填充量能够降低复合材料的初始热分解温度,这可能与填充量高时,表面柔性分子链降低聚合物分子链刚性所致。     

Cs-leaching behavior of Cs-titanosilicate in NaCl solution

Cs-titanosilicate, which is a pollucite-related phase, was synthesized and the Cs-leaching behavior of Cs-titanosilicate was evaluated in a NaCl aqueous solution and ion-exchanged water. CsNO₃, TiO₂ and SiO₂ powders were mixed in ethanol by ball-milling and then the mixed powder was heated at temperatures of 600 to 900 °C under atmospheric and reduced pressures of air. Under reduced pressure, the Cs-titanosilicate phase was crystallized at 700 °C, which was lower than that under atmospheric pressure because CsNO₃ decomposition was promoted under reduced pressure. The Cs-leaching ratio of the Cs-titanosilicate in a NaCl aqueous solution is higher than that in ion-exchanged water. On the other hand, the Cs-leaching ratio of the Cs-titanosilicate synthesized under the reduced pressure was lower than that under atmospheric pressure. It was considered that the lower negative zeta potential of the Cs-titanosilicate synthesized under the reduced pressure diminished the amount of Na⁺ ion adsorbed on the particles surface of the Cs-titanosilicate, which resulted in the suppression of Cs-leaching.     

9Cr18轴承钢表面不同等离子体浸没离子注入强化处理技术研究

采用不同的等离子体浸没离子注入(PⅢ)工艺在9Cr18轴承钢表面进行了气体、金属、金属加气体的离子注入和碳化钛(TiC)、类金刚石(DLC)薄膜的等离子体浸没离子注入与沉积(PⅢD).对处理后的试样进行了X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、俄歇电子能谱(AES)和拉曼光谱(Raman)分析;测试了处理前后试样的显微硬度、磨痕宽度和摩擦系数.结果表明:处理后试样表面均形成了不同的改性层,且改性层中化学组成和各元素的浓度-深度分布随处理工艺的不同而变化;处理后试样的显微硬度都有较大提高,最大增幅达77.7%;表面摩擦系数由0.8下降到0.16;磨痕宽度减少了23倍;与PⅢ工艺相比,相同参数下,PⅢD处理后的试样表面综合性能更加优异.