基于含油废水处理的电催化膜反应器优化设计及性能研究

以负载纳米TiO2的电催化膜为阳极,辅助电极为阴极,构成电催化膜反应器用于含油废水处理.考察了电极间距、电解质浓度、电流密度、空时速率、pH和温度对电催化膜反应器降解效果即含油废水化学需氧量(COD)去除率的影响.根据单因素实验分析结果,采用响应面法对电极间距、电解质浓度、pH和温度四个参数进行优化,得出最佳参数为:电极间距43.1mm,电解质浓度14.3 g/L,pH=6.3,温度32.5℃.在电流密度0.312mA/cm2,空时速率15.8 h-1的条件下,电催化膜反应器处理200mg/L含油废水COD去除率为97.54％,能耗为0.75 kWh/m3.     

新型负载型粒子电极的制备及处理二氯喹啉酸农药废水的效能

以高阻抗多孔陶瓷材料为基体、Sb掺杂SnO2为活性组分,采用浸渍-焙烧法制备新型负载型粒子电极。借助于扫描电子显微镜、能量色散X射线能谱和X射线衍射等分析手段对粒子电极的形貌及晶相组成进行了表征,通过三维电催化氧化降解二氯喹啉酸废水实验研究粒子电极的电催化反应效能。结果表明,所制备的粒子电极表面积增加,孔道增多,负载了Sb掺杂SnO2晶体,因而提高了电催化氧化反应的效率。当槽电压为15V,电极间距为7cm,电解质投加量为0.1mol/L,反应120min后,采用所建立的三维电极体系处理二氯喹啉酸废水,COD去除率达到64.3%,相应的能耗为14.4kWh·(kg COD)-1,与二维电极体系相比,COD去除率提高了26.9%,低耗降低了99.3%。     

Ni基Ag-Cu合金电极的制备及其在水杨酸降解过程的应用

为给电极的制备及水杨酸的降解提供一定理论依据,采用电沉积法制备了Ni基Ag-Cu合金电极并应用于水杨酸的降解过程.对不同Ag-Cu物质的量比例的Ni基Ag-Cu合金电极的电化学性能进行了考察,探索了在板间距、外加电压、电解时间等试验条件相同时,不同电解液浓度对水杨酸降解率的影响,比较了电化学氧化降解和声电协同降解效果.结果 表明:在温度、电流密度、电极间距、电极材料等试验条件相同,当电沉积液nAg∶nCu=8∶2时,Ni基Ag-Cu合金电极表面形貌良好,对水杨酸的降解率最高.Na2SO4作为电解质时最佳电解液浓度为1.064 g/L,此时对水杨酸的电化学氧化降解率为98.01％,而声电协同降解率为99.89％,协同效应下降解完全程度更高.     

电化学法处理硝基苯废水的研究

该文采用自制电化学反应器,以活性炭为填充粒子,对三维电极处理硝基苯模拟废水进行了研究,考察了电流、时间、pH值、硝基苯初始浓度等因素对硝基苯去除效果的影响。结果表明,在电流为1.5 A、处理时间为3 h、pH值为5、硝基苯初始浓度为150 mg/L的情况下,以Na_2SO_4为支持电解质,硝基苯的去除率可接近90%。此时降解硝基苯能耗为852 kWh·kg~(-1)。     

熔盐电脱氧制多晶硅过程电流效率的影响因素

电流效率是熔盐直接电解脱氧制备多晶硅的一项重要指标,它涉及到电解槽的产量和电耗.如何提高熔盐电解的电流效率对多晶硅的单位时间产量、降低单位电耗等具有重要意义.采用CaCl2为电解质、SiO2粉末压制片为阴极及自制石墨棒为阳极进行了实验研究.在具体实验中测定了制备多晶硅过程中电流效率随电解时间、温度、电流密度及电极间距的变化关系.结果表明,当电解时间为6～10h、电解温度为800～900℃、电流密度为0.78～1.20A/cm2、电极间距为4～7cm时,电解效率较高.     

活性炭在三维电极法处理染料废水中的应用

采用活性炭作为自制三维电极反应器中的第三极，并用此电极反应器对甲基橙模拟染料废水的降解进行了实验研究。重点讨论了电压、电解质浓度以及溶液pH等因素对CODCr去除率和甲基橙去除率的影响。研究结果表明：活性炭作为第三极的三维电极反应器对甲基橙模拟染料废水进行降解，甲基橙浓度去除率到达90％，CODCR去除率达到80％。并由此展望了活性炭在三维电极处理染料废水的应用前景。     

Ti/Sb-SnO2电极对透明质酸的电化学降解

采用钛基锡锑(Ti/Sb-SnO2)电极对透明质酸(HA)进行电化学降解研究,考察了电解时间、电流密度、温度、HA初始浓度、乙酸钠电解质浓度等因素对降解效果的影响,并对降解产物进行了表征。结果表明,Ti/Sb-SnO2电极的降解效果随电解时间、电流密度和温度的增加而提高,随HA初始浓度、乙酸钠浓度的增大而降低。Ti/Sb-SnO2电极降解基本不改变产物的结构和葡萄糖醛酸含量,只在其端基位置生成C=O双键。HA的断链位置可能位于其主链上的糖苷键。     

基于SnO2/Fe3O4粒子电极的三维电极体系的电催化性能

通过水热法合成复合金属氧化物SnO_2/Fe_3O_4粒子电极,然后采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、磁滞回线等技术分别对粒子电极的晶体组分、形貌、元素组成和分子结构以及粒子电极的磁性特征进行表征。采用循环伏安法分析了三维电极系统的电化学性能,并进行了电催化氧化降解罗丹明B(RhB)的实验。结果表明,SnO_2/Fe_3O_4粒子电极负载稳定、导电性强、便于回收再利用,有利于电催化氧化降解反应。三维电极降解罗丹明B的析氧电流高于其他电极体系,电催化活性效果明显,90min内罗丹明B的降解率为100%、TOC去除率为83%,反应中产生的·OH是降解有机物的主要活性基。粒子电极在重复利用5次的情况下,对罗丹明B的降解率仍保持93%以上、TOC去除率保持在77%以上,具有稳定的电催化性能。     

电絮凝法预处理苎麻废水实验研究

采用可溶性Fe阳极材料通过电絮凝法预处理苎麻废水。实验研究废水的pH值、电流密度、电解时间、极板间距等因素对废水COD、BOD及色度去除率的影响,并确定最适宜工艺条件:pH=8.5,电流密度Id=6.25A/dm~2,电解时间T=15min,极板间距d=20mm,此时苎麻废水的COD、BOD及色度去除率可分别达到30.02%、23.27%、84.17%。     

三维电解法处理有机废水的研究进展

介绍了有机废水的主要来源,三维电极水处理技术的概念、分类、对有机污染物的降解机理及其主要特点.重点阐述了国内外三维电极法处理有机废水的试验研究和应用现状,认为进一步深化三维电极水处理技术的动力学、热力学和机理,提高电流效率,降低能耗是今后的研究重点.新型三维电催化电极和高效反应器的研制如生物三维电极的研制,三维电极法与...     

MnOx/AC的制备及电催化氧化降解苯酚

采用活性炭还原KMnO4制备MnOx/AC催化剂,利用SEM、XPS对其进行表征。结果表明,Mn以MnO2的形式存在于活性炭表面。辊压成型法制成MnOx/AC电极,以所制MnOx/AC电极为阴极、Ti/RuO2电极为阳极,对苯酚废水进行电解氧化处理,研究了电流密度、电极间距离、初始pH值、电解质溶液浓度等因素对处理效果...     

通电电流密度及极化时间对Ag/AgCl电极形貌的影响

通电电流密度及极化时间对Ag/AgCl电极性能影响较大,其取值争议较大。将Ag棒放入0.1 mol/L的HCl溶液中进行电解,电流密度为0.5,1.0,2.0,3.0,4.0 m A/cm~2,通电时间为0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0 h。在电极电解过程中,记录电位-时间曲线。通过SEM观察不同条件所得电极的表面形貌,并用EDS分析其元素组成。结果表明:随着极化时间的增长,Ag棒表面电解产物增多,在恒定通电电流密度条件下,电解产物的生成增大了电极的电阻,从而导致电极电位随极化时间的增长而增大;极化时间相同时,通电电流密度越大,电解产物生成速度越快,电极电位越高,多层电解产物的穿插生成导致电极表面粗糙,并伴有小坑等缺陷出现;电解产物主要由Ag和Cl组成;当电流密度小于或等于1.0 m A/cm~2时,电极电位增长缓慢,电解产物缓慢生长,电极表面较为致密,通电电流密度为0.5 m A/cm~2的电极电位在9 800 s左右出现骤降,为获得较为致密和性能稳定的Ag/AgCl电极,建议阳极极化法制备Ag/AgCl电极的通电电流密度为0.5 m A/cm~2,极化时间为2.5 h(9 000 s)。     

Zr还原法制备高纯度Ti_4O_7及其电催化处理2,4-二氨基甲苯废水

基于Zr高温还原锐钛型TiO_2法,制备出了电催化材料Ti_4O_7,并用XRD和SEM技术对样品的组成、形貌进行了表征。结果表明,在氩气气氛下,反应温度为1 050℃,反应时间为8h,Zr和TiO_2的摩尔比为1∶3时可以得到较为纯净的Ti_4O_7。以自制Ti_4O_7/Ti电极为阳极,Pt电极为阴极,恒电流0.3A,电流密度为0.15A/cm2条件下电解处理2,4-二氨基甲苯(TDA)废水,结果表明,Ti_4O_7/Ti电极对TDA废水具有一定催化作用,反应180min,废水TDA去除率为62.0%,COD去除率为40.3%。     

炭黑-陶瓷膜电极的制备及其处理含柴油废水的研究

利用真空抽滤-高温烧结法在Al_2O_3陶瓷基底上负载炭黑制备了炭黑-陶瓷分离膜(carbon black ceramic separation membrane,CTM),通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FT-IR)等测试方法对制备的CTM的表面形貌、元素及价态分布等进行了表征。发现制备的CTM表面粗糙度增加,孔径减小,并附着很多不规则的颗粒,对CTM的铝和碳元素的XPS峰分析发现,在铝、碳的谱图中均出现Al—O—C特征峰,说明所制备CTM膜表面形成了金属-氧-碳化合键。以CTM膜电极为阳极,金属钛板为阴极,采用电化学催化氧化法对模拟的含油废水(柴油)进行处理。结果表明利用CTM膜电极能够有效降低废水的含油率,在电极间距10 mm,pH值为6、电流密度20 mA/cm~2、Na_2SO_4浓度为15 g/L、电解时间90 min条件下,初始浓度200 mg/L的含油废水溶液的柴油和COD去除率可分别高达91.3%和84.7%。CTM膜电极降解含油废水的过程中,溶液含油率随着反应时间的变化而变化,由此得到ln(C_0/C_t)与时间t的关系图,符合一级反应动力学规律。     

基于新型多孔二氧化铅电极处理哌啶

为了开发更经济有效的电化学氧化技术,制备了可在过滤模式(flow-through)下运行的新型电化学膜电极(REM),并在多孔钛板上通过模板电沉积法制备具有三维有序多孔结构的PbO2膜电极(3DEM-PbO2)。研究了传统序批式反应器(BR)和电化学过滤器(EFR)对哌啶的处理效果,发现3DEM-PbO2在EFR中对流传质更强,氧化能力更强。还探究了不同操作参数(电流密度、反应器流速和哌啶初始浓度)对电化学降解性能的影响。3DEM-PbO2对哌啶去除效率随电流密度增大而提高,在20 m A/cm2的电流下,120 min时可达到99.9%;随水流速度增大而提高,在10 m L/s的水流速度下,180 min时可达到99.9%;随初始浓度增大而减少,在哌啶浓度为25 mg/L时,120 min可达到99.9%。因此3DEM-PbO2过滤器在处理哌啶过程中有很大的潜力。     

三维石墨烯的可压缩性能及在超级电容器中的应用

以氧化石墨烯为原料,通过水热反应和高温焙烧过程制备了三维石墨烯柱状体材料。采用机械力学测试方法分析三维石墨烯的可压缩性能,将其作为超级电容器的电极材料测试其电化学性能。结果表明,三维石墨烯呈多孔网状结构,具有良好的可压缩性能和机械性能。电极片厚度为2 mm,铝塑外包尺寸为5 cm×6 cm的对称超级电容器在电流密度为0.1 A/g下比电容为175 F/g,在电流密度为1 A/g下充放电循环10 000次后比电容保持率为81.9%。在加载不同大小压力压缩状态下,其保持了良好的电容性能。     

中性电解除鳞在不锈钢酸洗中的应用

研究Na2SO4中性电解酸洗机理,分析电解酸洗影响因素,提出最优电解酸洗工艺,对提高不锈钢表面酸洗质量、推广中性电解清洁生产工艺有重要意义.对Na2SO4中性电解除鳞工艺从浓度、温度、pH值、电解电流、钢带厚度、电极间距和溶液循环状况等方面做了详细分析.研究表明,冷轧不锈钢连续退火酸洗线一般采用20%的Na2SO4溶液,温度85℃,控制六价铬离子含量3～5g/L,溶液pH值5～7、阴极电流密度10～14A/dm2,阴极处理时间10～12 s,电解液循环流量200m3/h,上下电极间距根据钢带板形控制在200～300mm,可获得满意的钢板表面质量.     

NiO薄膜电极的电沉积制备及其性能研究

采用阴极电解沉积法成功制备了可用于薄膜锂离子电池的NiO薄膜电极,并对其进行了表征,测试了其电化学性能.研究表明,在溶液浓度为0.05mol/L,温度为80℃,电流密度为0.3mA/cm2条件下沉积1h,并经过热处理制备的NiO薄膜电极属立方结构,首次放电容量达到928mAh/g,在78μA/cm2的电流密度下循环10次后仍保持702mAh/g,表现出良好的电化学性能.     

活性炭纤维电极法处理含酚废水的研究

以活性炭纤维作为阳极,不锈钢板为阴极,采用电化学氧化法对模拟的含酚废水进行了处理.结果表明,该方法可以有效分解除去水中的苯酚,苯酚和COD的去除率均能达到95%以上,其最佳的操作条件为:pH值为3、进水苯酚浓度为500mg/L、电流密度为26mA/cm2、Na2SO4浓度为15g/L.同时,通过对比不同电极材料的降解效果,证明了具高比表面积的活性炭纤维作为电极材料,能充分将其导电、吸附、催化及稳定性能有效地结合起来,实现高效净化,具有良好的应用前景.     

膨胀石墨基炭/炭复合电极的制备及含酚废水的降解

以压缩膨胀石墨为基体、蔗糖为炭源、磷酸为活化剂,经碳化、活化压片制得膨胀石墨基炭/炭复合电极(EGC电极)。采用低温液氮吸附法和扫描电镜(SEM)进行表征,研究了蔗糖浓度对电极表面结构和孔道特征的影响规律,并以苯酚为处理目标物,考察了不同的电解条件。结果表明,EGC电极以膨胀石墨为骨架,包覆炭膜,孔径主要分布在0.5～2.5nm之间,蔗糖浓度为50%制备的EGC电极比表面积最高,电化学氧化苯酚效果最优。电解苯酚试验中,降低苯酚初始浓度、增加电流密度和电解质浓度有利于提高苯酚的降解效率。