钌铱电极与BDD电极处理以氯化钠为电解质的染料废水的对比研究

本文以钌铱电极和BDD电极为研究对象,以氯化钠为电解质,考察了两种电极对染料废水中难降解有机物的去除差异,研究电流密度、pH值和氯化钠浓度对染料去除的影响,探究染料降解过程中的自由基贡献。结果表明：钌铱电极和BDD电极均能有效去除染料,但BDD电极的效率更高。最适宜的去除条件为电流密度为10mA/cm²、pH值为5和氯化钠浓度为2g/L,此条件下反应速率常数可达2.964min^-1。·OH被证实对污染物的去除贡献最大。     

电化学氧化法处理垃圾焚烧发电厂沥滤液生化出水

垃圾焚烧发电厂储坑沥滤液是一种高污染、高氯离子和高胶体含量的废水,经过传统生化处理后仍难达标排放。根据生化出水中氯离子浓度较高的特点,面向实际工程应用,设计了板框式电化学反应器,以钛基氧化钌-氧化铱涂层电极(Ti/RuO₂-IrO₂)作为阳极,304钢板作为阴极,开展了电化学氧化去除废水中难生物降解有机物的研究。重点考察了电流密度、表观流速、氯离子浓度、电极极距等因素对去除废水COD的影响。结果表明:当电流密度为65.35 mA·cm^-2,反应器内表观流速为2.72 cm·s^-1,初始氯离子浓度为5000 mg·L^-1时,废水中COD的去除具有良好的效果。研究了COD去除的动力学过程,提出了反应体系中活性氯的减少可能是第二阶段COD去除速率降低的主要机理。对几种结构电化学反应器的能耗进行了对比分析表明,极距减小50%,去除COD的平均能耗可节约25%以上,紧凑多通道小电极极距结构在设计工业电化学反应器时值得考虑。     

改性沸石填充电化学反应器处理生活污水中氨氮的试验研究

利用改性沸石填充电化学反应器对30 mg/L的模拟生活氨氮污水进行处理试验研究，考察了电流密度、氯离子浓度和初始pH对该反应器处理氨氮污水的影响，并对各因素下反应器处理低浓度氨氮污水的反应结果进行了探讨与分析。结果表明，在电流密度为13.19 mA/cm²、初始pH为7.89、氯氮比为6.2时，其氨氮的去除率可达到96.71%;各因素交互作用对于该体系下氨氮去除效果影响大小为：电流密度&氯氮比>电流密度&pH>氯氮比&pH。     

电化学氧化工艺处理高氨氮制药废水

采用电化学氧化工艺处理某制药厂高氨氮废水，考察了初始pH、电解质浓度、电流密度、极板间距对废水处理效果的影响。在弱碱条件下，增加电解质浓度、提升电流密度和减小极板间距等措施有利于降解性能的提升。基于废水处理效果及能耗综合考虑，确定了最佳的操作条件：初始pH值为8.0,电解质质量浓度为6.0 g/L,电流密度为20 mA/cm²,极板间距为1 cm,电解时间为3.0 h。在此条件下，废水氨氮、化学需氧量的去除效率分别为84.76%、45.93%,运行能耗为69.12 kW·h/m³,运行电费为55.30元/m³。通过该方法处理高氨氮制药废水，可在降低废水氨氮的同时，实现废水中大量有机物的去除，具有较好的环境效益和社会效益。     

电化学工艺处理油田聚合物型压裂返排液

压裂技术已逐渐成为油田增产的主要手段。随着更加严格的《陆上石油天然气开采工业污染物排放标准》的即将颁布,新疆玛湖油田在未来几年可能会面临大量聚合物型压裂返排液外排的压力。基于高效、低成本的处理要求,开发了“电絮凝预处理+电化学氧化”工艺处理压裂返排液。结果表明：当电絮凝预处理条件为阴阳极板均为铝板、极板间距为0.5 cm、电流密度为10 mA/cm²、通电时间为15 min时,压裂返排液COD去除率达到65.4%,浊度达到4 NTU。对电絮凝预处理后的压裂返排液进行电化学氧化处理,在阳极为镀钌铱钛板、阴极为不锈钢板、电流密度为25 mA/cm²、电源脉冲频率为4 000 Hz、占空比为65%、pH=7.2、反应时间为90 min的条件下,新疆玛湖油田压裂返排液COD可以降至80 mg/L以下,油质量浓度降至1.0 mg/L以下,氨氮降至0.5 mg/L以下,悬浮物降至30 mg/L以下。处理后压裂返排液水质指标满足陆上排放标准要求且成本较低,具有良好的工业应用前景。     

电化学法制备辛酸亚锡新工艺

采用电化学法代替传统的复分解法制备辛酸亚锡,研究了电解质、搅拌速度、电流密度、电压、温度、电极材料及抗氧化剂等诸多因素对辛酸亚锡产品质量的影响,并获得了最佳工艺参数。实验结果表明,在以浓度为 6 mol/L氯化钠为电解质、以金属锡为阳极、以钛板为阴极、阳极电流密度为100～120 A/m2、阴极电流密度为800～ 1 000 A/m²、搅拌转速为100 r/min、电解液温度为60～70 ℃,同时加抗氧化剂的情况下,可制备得到亚锡质量分数为28.32%、全锡质量分数为29.23%的辛酸亚锡产品。     

准毛细间隙反应器中直接电氧化合成茴香醛二甲基缩醛

以准毛细间隙反应器为电化学合成装置,采用恒电流电解技术考察了阳极材料、支持电解质、电流密度等工艺参数对茴香醚直接电氧化合成茴香醛二甲基缩醛的影响。结果表明,收率从高到低采用的阳极材料依次为：石墨>钛基铱钽>钛基钌铱>钛基铂;支持电解质依次为：对甲基苯磺酸钠>苯磺酸钠>氟化钾>甲醇钠>高氯酸钠>间硝基苯磺酸钠;在电流密度1～9 A·dm^-2范围内,反应选择性随着电流密度的增大而减小;添加适量的2,6-二甲基吡啶能抑制茴香醛二甲基缩醛的氧化从而提高反应选择性。在优化条件下,茴香醛二甲基缩醛的收率和电流效率分别达到75%和47%。     

乙酸钠强化溶析结晶处理废水中高浓度硝酸盐的研究

针对工业生产过程产生的高浓度硝酸盐废水，或者反渗透、离子交换后的高浓度硝酸盐废水，提出了利用无水乙酸钠强化无水乙醇溶析结晶法去除高浓度硝酸盐的技术。考察了无水乙醇、无水乙酸钠、氧化钙、温度、pH以及搅拌速率对硝酸盐结晶的影响，并对比了加入无水乙酸钠前后去除溶液中NO₃^--N的效果。结果表明：NO₃^-质量浓度为183.5 g/L(即NO₃^--N质量浓度为49.4 g/L)时，去除NO₃^--N的最佳去除条件为，80 mL无水乙醇，1.8 g无水乙酸钠，0.014 g氧化钙(Ca²⁺质量浓度为1.00 g/L)，温度为40℃，pH为13；与无水乙醇溶析结晶处理高浓度硝酸盐废水相比，无水乙酸钠会进一步提高硝酸盐结晶率约10个百分点，说明后加入无水乙酸钠对无水乙醇溶析结晶去除高浓度硝酸盐具有明显的强化作用。     

低电流密度下不同材质阳极电解生成过硫酸盐研究

以Si/BDD(Boron-doped diamond)、Ti/Sn O₂、Ti/Pb O₂、Ti/Pt 4种常见电极为阳极,考察其在电解Na₂SO₄生成过硫酸盐(PDS)过程中的电化学行为,以及低电流密度条件下电解质浓度,电流密度和PDS、H₂SO₄、NH₄SCN的投加对电解法制备PDS的影响。结果表明：在低电流密度条件下,生成PDS的主要途径是通过阳极电解水产生·OH来介导SO₄^2-的氧化;相同反应条件下,4种阳极中Si/BDD阳极电解体系对PDS的生成效果最佳,以Si/BDD电极为阳极,在Na₂SO₄浓度0.9 mol/L、电流密度60 m A/cm²条件下,电解60 min时生成的PDS浓度为24.12 mmol/L;提高电解质浓度和电流密度可以提高电流效率和PDS产量,向电解质中添加Na₂S     

银对泡沫铜阴极电还原脱氮性能的影响及机制初探

以泡沫铜为阴极材料,考察了泡沫铜阴极电还原脱氮的可行性和效果,并考察了载银泡沫铜的脱氮效果。结果表明,载银0.5%(m/m)的泡沫铜阴极对水中硝态氮和总氮的去除效果较好,在初始pH为5.0,化学需氧量(COD)为35～75 mg/L之间,表观电流密度为8.3 mA/cm²条件下,处理含硝态氮为20 mg/L的模拟废水,硝态氮、总氮的去除率分别可达94.0%和82.0%,且对碳源无需求。研究初步探讨了Ag的负载对电还原脱氮性能提升的机制,为低浓度有机污水的脱氮处理提供了新的思路。     

电沉积制备铁-镍因瓦合金的工艺研究

采用硫酸盐镀液体系,在紫铜箔上电沉积制备了Fe-Ni合金镀层,研究了镀液成分(如镀液中添加剂含量.Ni2+/Fe2+浓度比)及主要的沉积工艺参数(包括阴极电流密度、温度和搅拌速率)对镀层表面质量、成分及组织的影响.镀液成分及最佳工艺参数为:0.3 mol/L NiSO4·6H2O,0.08 mol/L FeSO4·7H2O,2g/L糖精,0.35 g/L 1,4-丁炔二醇,电流密度3.7 A/dm2,施镀温度40℃,搅拌速率200 r/min.     

响应曲面法优化氯化物体系三价铬电沉积工艺

[目的]三价铬电沉积过程中伴随的剧烈析氢反应导致局部pH升高,是镀速急剧下降、镀层难以增厚及镀层性能恶化的主要原因。[方法]采用甲酸钠、草酸钠和尿素为氯化物体系三价铬电镀的配位剂,以在150 mA/cm²电流密度下电沉积10 min的沉积速率为响应因子,采用响应曲面法优化了镀液配方,建立了氯化物体系三价铬电沉积速率的多项式模型方程。通过单因素实验研究了添加剂、pH、温度、电流密度和沉积时间对沉积速率、镀液深镀能力和镀层耐蚀性的影响。[结果]三价铬电沉积的最佳配方和工艺条件为：三氯化铬0.6 mol/L,甲酸钠0.8 mol/L,草酸钠0.2 mol/L,尿素0.3 mol/L,p H 1.8,温度30℃,电流密度150 mA/cm²,时间30 min。在该条件下所得Cr镀层为非晶态结构,厚度在12μm以上,耐蚀性良好。[结论]选用合适的配位剂抑制电沉积过程中铬的羟桥化反应,是维持较高镀速和改善镀层性能的有效手段。     

硫化氢恶臭气体吸收液的电化学氧化处理过程

利用单槽无隔膜电化学反应器,研究了硫化氢恶臭气体碱性吸收液在圆形平板钌钛DSA电极上的电化学氧化处理过程,考察了电流密度、初始料液浓度、辅助电解质以及pH值对S2?电解去除效果的影响。结果表明：在电流密度25 mA/cm2、S2?初始浓度23 mmol/L时,S2?去除率可达95%以上;S2?的氧化产物主要为SO42?,约占总反应产物的95%,而硫单质占2%～3%,同时生成少量SO32?、S2O32?;S2?去除速率受到S2?浓度的较大影响,电流密度越高去除速率越快;pH值影响Sx2?的形成,强碱条件可避免阳极钝化;与NaCl等辅助电解质相比,NaOH最有利于提高电解氧化的速度和深度,S2?去除率达90%时,可缩短处理时间近40%。     

电镀电流密度对Al2O3-Ni复合镀层的耐蚀性影响

Q345钢材耐蚀性较差，在其表面电镀致密的Al₂O₃-Ni镀层可有效提高其耐蚀性，研究了电镀的电流密度对Q345钢镀层试样的耐蚀性影响。结果表明：电镀制备的Al₂O₃掺杂的Ni镀层可显著提高Q345钢的耐蚀性，电镀的电流密度最优值为2.5 A/dm²。基体的腐蚀电流密度为1.845×10^-5 A/cm²。制备Al₂O₃-Ni镀层后，试样的腐蚀电流密度均显著下降。电流密度在2.5 A/dm²时，Al₂O₃-Ni复合镀层试样的腐蚀电流密度最小，为9.747×10^-8 A/cm²。在盐雾腐蚀实验中，基体腐蚀速率最快，为12.081 g/cm²·h；电流密度为2.5 A/dm²时，Al₂O₃-Ni复合镀层...     

三维电极氧化处理污水厂二级出水中试研究

污水处理厂的二级出水可以作为再生水水源,其中所含的难降解有机物一直备受关注。为了探究电催化氧化技术对实际污水厂二级出水中难降解有机物的处理效果,采用了连续流的中试反应装置,以COD、氨氮为主要考察指标,结合总氮、总磷的变化,通过三维荧光图谱分析,对比了不同操作条件以及二维和三维电催化氧化体系的处理效能。结果表明：难降解COD优化去除条件为选用钌钛-石墨电极、电流密度4 mA/cm²、极板间距4 cm、进水流量200 L/h。主次影响因素为极板材料>水力停留时间>电流密度>极板间距。在优化参数条件下运行时,COD平均去除率为82.5%,氨氮平均去除率为51.59%;三维电催化氧化体系相比于二维电催化氧化体系COD去除率提升了20%,氨氮去除率提升了25%,能耗降低了17%;三维荧光光谱分析显示,该方法能够有效处理腐殖酸与富里酸类物质。     

基于紫外光照射的TiO_2悬液催化净化空气甲醛实验研究

建立了TiO_2悬液催化净化实验系统,以去离子水为TiO_2载体,研究TiO_2悬液浓度、紫外光辐射照度、搅拌转速对室内空气中甲醛的去除效果。结果表明,在紫外光辐射照度18.5μW/cm²、搅拌转速2 000 r/min,TiO_2悬液浓度2.5 g/L时,去除效果可达92.6%左右。     

蒽醌修饰石墨毡电化学氧化处理酸性红B模拟废水

以钛涂钌铱(Ti/RuO2-IrO2)为阳极,自制蒽醌修饰石墨毡为阴极,对酸性红B模拟废水进行电化学氧化实验研究,分别考察了电流、电解质浓度、电解时间、极板间距和初始pH值对酸性红B电化学降解效果的影响。试验结果表明:在酸性红B浓度为200mg/L、电流为3A、电解质浓度为0.02mol/L、电解时间为30min、极板间距为1cm、初始pH=5.0的条件下,酸性红B的去除率可达到91.66%、电流效率为12.71%;电化学氧化降解酸性红B近似符合一级反应动力学,其动力学方程为ln(c0/ct)=0.0699t-0.0361。     

污水处理厂尾水的电化学脱氮技术

污水处理厂尾水中因可生物降解的有机物含量较低,无法实现生物深度脱氮,外排仍含有较高浓度的总氮,若排入河流会引起富营养化,因此深入研究尾水的深度脱氮技术具有重要意义。采用催化电氧化技术,以污水处理厂尾水为研究对象,研究了在电流密度、水力停留时间(HRT)、进水pH值等因素的影响下,尾水中总氮的去除。结果表明,催化电氧化技术在电流密度为32.67 mA·cm^-2、进水pH值为6.25～7.02、HRT为30 min时,总氮(TN)从26.40 mg·L^-1降至11.91 mg·L^-1,NO₃^--N从18.03 mg·L^-1降至4.90 mg·L^-1,去除率分别可达到54.9%和72.8%;TN的脱除主要以硝氮(NO₃^--N)的去除为主。催化电氧化技术能高效去除污水厂尾水中的总氮,且具有运行稳定和抗冲击等优点。为污水处理厂尾水的电化学深度脱氮提供了理论基础。     

电催化氧化深度处理焦化废水的效果及能耗研究

采用钌钛网为阳极、钛网为阴极的电催化氧化装置深度处理焦化废水,研究了电流密度、极板数量、反应器结构、污水流态及流速对COD去除及处理能耗的影响。结果表明,在电极板4对、电流密度100 A/m2、推流循环流态、流速50 mL/min、处理时间120 min的条件下,电能利用率最高,装置对污水COD的去除率达到58.8%,COD去除能耗为78.6 W.h/g。     

基于形稳阳极-不锈钢阴极-电Fenton处理染料废水的研究

采用钌铱镀层钛电极为阳极,不锈钢为阴极,电Fenton法处理实际染料废水,采用单因子分析方法考察电极材料、电解时间、电流密度、极板间距、p H值、硫酸亚铁投加量、曝气量和搅拌速度等参数对染料废水COD去除率的影响。当电解时间为2 h,电流密度为1.2 A/mm2,极板间距为2.5 cm,p H值为2.5,硫酸亚铁投加量为0.5 g/L,曝气量为2 L/min,搅拌速度为1000 r/min,COD去除率达到47.84%。对电流密度、极板间距、p H值、硫酸亚铁投加量设计正交实验,极板间距、p H和硫酸亚铁投加量对电Fenton体系去除率的影响显著,电流密度对去除率影响不显著。