导向管喷动流化床电极的研究

本文以半床形矩形导向管喷动流化床电极为研究对象,以直径0.45mm的铜颗粒为阴极颗粒,研究了电流密度、喷动液流量对浓度为1g/L的稀CuSO4溶液电解过程的影响。研究结果表明:增加电流密度虽然可以增加电解初期铜离子的沉积速率,电流密度过大导致氢离子析出,铜回收率和电流效率将下降;喷动液流量增加,可以有效消除颗粒表面的浓度分布层,减小传质阻力,增加铜离子沉积速率,喷动液流量过大,铜颗粒在环隙区停留时间减小,铜离子在颗粒表面放电反应减弱,导致铜离子沉积速率降低。在电流密度为6.24A/m2,喷动液流量为80 L/h条件下,电解120min,回收率到达99.74﹪,电流效率大于30﹪,铜离子浓度为2.65 mg/L。     

流化床电极的电解特性研究

在喷动区截面为10 mm×15.5 mm,环隙区截面为46 mm×15.5 mm的半矩形导向管喷动流化床电极中,以三种特定的操作状态,作为三类流化床电极的替代,研究了对应的铜离子回收率,电解效率等电解品质因素,研究结果表明:三类流化床电极在恒流条件比恒压条件下的电解性能均表现更佳,且以状态Ⅲ对应的典型的导向管喷动流化床电极具有最佳的电解性能,在实验条件下电解160分钟,铜离子的极限浓度可降至0.8ppm,铜离子回收率可达99.92%,平均电流效率为31.63%,最大电流效率可达83.25%。     

半圆柱形液固导向管喷动流化床流型的研究

本文以平均粒径为0．9mm的玻璃珠为流化颗粒,常温水为流化介质,在直径为97mm的半圆柱形液固导向管喷动流化床中,通过对喷动区和环隙区单位床高压降-流速曲线的分析并结合实验现象的观察,确定了喷动区和环隙区的流型及流型转变速度,在此基础上提出了液固导向管喷动流化床的流型图。研究结果表明,环隙达到流态化后,在较大的喷动液流速范围内,颗粒层能维持在较低的膨胀牢状态下。这对流化床电极非常有利;液固导向管喷动流化床有较大的操作弹性。     

液固导向管喷动流化床中颗粒流动特性的数值模拟

为获得优化床层结构及操作条件,采用双流体模型对导向管喷动流化床进行了数值模拟。研究考察了进口喷动液流速和流化液流速对颗粒流动规律的影响,结果表明:喷动液流速对颗粒的浓度分布及速度分布影响较小,只能使颗粒在环隙区与导向管内的循环加快;流化液流速对颗粒的浓度分布及速度分布影响较大,随着流化液速度的增大,颗粒在环隙区分布更均匀,浓度降低,颗粒更容易被卷吸进入导向管内,颗粒循环速度加快。     

流化床电极处理低浓度硫酸铜废水研究

以纯铜颗粒为阴极颗粒,低浓度硫酸铜溶液为电解液,在截面为50mm×15mm的矩形流化床电极中,探讨床层膨胀率、颗粒粒径、硫酸浓度、Cu~(2+)浓度以及电流密度对电流效率和铜沉积速率的影响,为确定流化床电极适宜的操作条件提供参考。     

液固导流管喷动流化床流型及流型转变的实验研究

以粒径为0.9mm的铜颗粒为流化颗粒,常温水为流化介质,在截面为59.2×15.6mm的矩形床中,对液固导流管喷动流化床的流型及流型转变进行实验了研究。通过对床层压降流量曲线的分析并结合实验观察,确定了液固导向管喷动流化床的流型及流型的划分,提出了流型图。研究结果对进一步开展导流管喷动流化床电极研究有重要的参考意义。     

导向管喷动床内单相流场及声波对流场影响的数值模拟

为阐明超细粉在声场导向管喷动流化床内的流化机理,并为进一步优化和完善床层结构及操作条件提供基础,采用标准k-ε湍流模型计算了导向管喷动流化床内的单相气体流场,考察了进口流化气速和射流气速对气体流动规律的影响,以及声场对导向管喷动流化床内气体轴向速度分布及其脉动均方根的影响。结果表明:在高速射流条件下,导向管喷动流化床内气体呈内循环流动,气体循环流量随流化气速度的增加而减小,但随射流气速度的增加而增加;外加声场使环隙区和喷泉区的气体流动更加均匀,显著增加环隙区和喷泉区气流的湍动程度,且湍动程度随声压级的增大而显著增大,随声波频率的升高而小幅度降低。     

纳米TiO_2颗粒在声场导向管喷动流化床中的流化特性

在内径120 mm的半圆柱型声场导向管喷动流化床中,以平均粒径290 nm的TiO_2颗粒为原料,高速空气射流为喷动气,考察了操作条件、声参数(频率和声压)对纳米颗粒在声场导向管喷流床中的流态化特性的影响。结果表明:声波可以有效抑制沟流,改善环隙流化质量,防止射流旁路,从而促使粉体稳定循环,加快循环速率;同时声波可以显著地降低纳米TiO_2颗粒的最小喷动速度,声波频率一定时,最小喷动速度随声压的增加而减小;声压一定时,最小喷动速度在声波频率为80 Hz时达到最小值,低于或者高于80 Hz,最小喷动速度都会增大。     

导向管喷动流化床环隙流化状态对颗粒循环速率影响的数值模拟

以液-固两相流理论为基础,以水和玻璃颗粒体系为研究对象,采用欧拉-欧拉模型对环隙处于流化态与非流化态时的导向管喷动流化床的流化行为进行了数值模拟。动量与质量守恒方程通过有限体积法分别计算。通过曳力,湍流颗粒波动时候的能量耗散进行耦合,包括颗粒与颗粒之间的磨擦作用。对环隙区流化液速度大于(与小于)最小流化液速度时的床层情况进行分析研究,并对比了这两种条件下,粒径、导向管安装高度和填充高度对颗粒质量循环速率的影响。     

二元混合铜颗粒流化床电极的研究

以两种不同粒径的铜颗粒构成的二元混合颗粒为阴极颗粒,浓度低于1 g/L的硫酸铜溶液为电解液,在横截面为50 mm×15 mm的流化床电极中探讨床层膨胀率、混合颗粒粒径比及质量比对铜沉积速率、电流效率的影响.研究结果表明,二元混合颗粒可以显著的强化传质过程,提高铜的沉积速率;混合颗粒床层膨胀率、粒径比和质量比对铜沉积速率、电流效率有重要影响,都存在一最佳值,即膨胀率约20%、大颗粒质量分率约75%、粒径比为 2.09.在此条件下沉积速率最大,为 1.6 g/(m2·h),约为单粒径颗粒床层的 2.5倍,电流效率最高,达到约88%.     

导向管喷动流化床内宽筛分硅颗粒流化特性的实验及模拟

在内径为182mm的导向管喷动流化床中,以亚毫米级的宽筛分硅颗粒为物料,对喷动气旁路特性进行了实验研究,分别考察了静止床层高度、夹带区高度、导向管内径、喷动气速和流化气速对喷动气旁路分率的影响。结果表明喷动气的旁路分率随喷动气速的增加首先保持平稳,随后降低直至保持稳定值;当喷动气速较小时,旁路分率随静止床层高度的增加而增加,当喷动气速足够大时,静止床高的变化对旁路分率影响不大;此外,喷动气旁路分率随流化气速、导向管内径的增加而增大,但随着导向管安装高度的增加而减小。同时,采用基于颗粒动力学理论的双欧拉模型,通过Fluent建立了与冷态实验条件一致的导向管喷动流化床气固两相流的数理模型,经计算流体力学模拟考察了相关参数对模拟结果的影响。结果表明压降与实验值吻合,流态化外观也与实验结果一致。所建立的模型具有一定的准确性和可靠性,可以成为预测实验结果的有效途径。     

氧扩散阴极-离子膜法食盐电解新工艺

为了探索大幅度降低离子膜食盐电解槽电压的方法,将氧扩散阴极应用于小型离子膜电解槽电解食盐水制取氯碱,通过对比离子膜法和采用纯氧的氧扩散阴极-离子膜法两种食盐电解工艺,讨论了氧扩散阴极-离子膜法食盐电解的可行性以及一些重要参数碱液流量、碱液浓度、温度和氧气压力对槽电压的影响.实验表明,当电流密度为250mA/cm2时,氧扩散阴极-离子膜法可以降低槽电压达1 V左右,阴极电流效率94%.碱液浓度和温度对槽电压的影响与离子膜法电解相似,而在一定范围内,氧气压力对槽电压影响很小.     

导向管喷动流化床内单相气体流场及声波对流场影响的实验研究

在内径120mm的圆柱形导向管喷动流化床内,实验测定了单相气体流场的时均速度分布和湍流强度分布以及声波对它们的影响。结果表明:采用高速射流作为喷动气时,在卷吸区射流中心速度衰减快,卷吸作用强;进入导向管后中心速度开始下降仍然很快,但在经过较短距离后即趋于稳定,径向速度分布亦趋于稳定但不均匀;环隙速度分布在分布板影响下则较均匀;在喷泉区,刚离开导向管时射流中心速度仍较大,但随高度增加而较快下降,径向速度分布也趋于平缓。导向管区的湍流强度远高于环隙区和喷泉区。声波在导向管喷动流化床内单相气流中传播时衰减很小,并对时均速度几乎没有影响,但可以显著提高气流的湍流强度,且湍流强度的增加幅度随声强增加而加大,随频率增加而减小。湍流强度的增加,可以增强气流对颗粒的分散作用,有利于抑制导向管内粉体偏析,防止被射流破碎后的小聚团在环隙区发生再团聚,减少喷泉区粉体夹带,提高超细粉的流化质量。     

导向管直径对喷动床流动特性影响的计算颗粒流体力学数值模拟

导向管喷动床是较为常见的一种喷动床改进床型,通过阻断喷动区与环隙区气固接触来提高颗粒循环的规律性与稳定性。本文采用计算颗粒流体力学（CPFD）方法对于直径150mm的柱锥式导向管喷动床进行了数值模拟研究,考察了导向管直径对于喷动床内颗粒流动特性的影响,从环隙区死区分布、颗粒速度分布、固体循环量等方面分析了具有不同直径导向管喷动床的运行状态。结果表明,加入导向管在减少床内死区的同时也降低了运行时的固体循环量,对于本次采用的喷动床结构尺寸与运行参数,只有在导向管直径为40～60mm时才能保证床内具有良好喷动状态,综合考虑各因素,选用直径50～55mm的导向管最为合适。对于具有类似结构与运行条件的柱锥喷动床,导向管直径可考虑选为无导向管运行时喷动区直径的1.2～1.375倍。     

导向管喷动流化床的喷动气旁路分率

在内径为182 mm的喷动流化床中安装内径80 mm的导向管,以平均粒径为2.2 mm的尿素颗粒为物料,对喷动气旁路特性进行了实验研究,分别考察了夹带区高度、导向管长度、喷嘴内径、床层高度、喷动气速和流化气速对喷动气旁路分率的影响,结果表明随着喷动气速的增大,喷动气体旁路分率先增后减。导向管安装高度越高,气体旁路分率越大。床层高度增大喷动气体旁路分率略有降低。而喷嘴直径小于50 mm时气体旁路分率随喷嘴直径增大而提高,在大于50 mm时气体旁路分率随喷嘴直径增大维持不变。当气速较小时,导向管高度增大会引起气体旁路分率增大,引入少量流化气能有效地抑制喷动气旁路。     

电沉积制备铜/镍-钨-磷新阴极材料的研究

用电沉积法制备铜/镍-钨-磷阴极材料，研究了镀液成分及工艺条件对镀层成分的影响，测量了铜/镍-钨-磷镀层的电催化析氢性能以及在硫酸/硫酸锰溶液中的稳定性，模拟二氧化锰电解生产的条件，测定了该阴极材料的槽电压，并与石墨和铜进行了比较；结果表明，铜/镍-钨-磷是电解生产二氧化锰的优良的阴极材料。     

三维整体式喷动-流化床结构优化与流动数值模拟

为了对环隙区内的颗粒堆积层产生局部流化作用,提出了一种在喷动床锥体处开一定数量侧喷嘴的整体式多喷嘴喷动-流化床结构,并采用双流体模型(TFM)对三维整体式多喷嘴喷动-流化床内的气固两相流动行为进行了数值模拟。通过计算流体力学(CFD)模拟获得了喷动床内颗粒体积分数、颗粒速度及流场均匀度分布情况,并将模拟结果与传统喷动床进行了对比,同时对锥体处开孔直径等关键参数进行了优化分析。结果表明:与常规喷动床相比,三维整体式多喷嘴喷动-流化床结构能有效增强喷动床环隙区与喷射区颗粒的径向混合,特别是流化了喷动床环隙区底部颗粒的流动死区。颗粒流场均匀度(CV)值随着床层高度的增加而上升,表明多喷嘴对颗粒流场的均匀化效应主要体现在喷动床柱锥区,当A_i/A_z=0.67时,侧喷嘴对喷动-流化床内整体的颗粒流化作用达到最佳。     

喷动流化床最大喷动压降的多因素影响与关联

基于截面200 mm×20 mm,高1600 mm,锥角60°的矩形喷动流化床,以二组分混合颗粒、单一组分球形颗粒及非球形颗粒为物料进行最大喷动压降的实验研究.结果表明,最大喷动压降随静止床高、颗粒密度、颗粒球形度及二组分混合颗粒体系中沉积组分分率增加而增大,随流化气速增大而减小;增大颗粒粒径或喷口宽度,呈现先减小后增...     

芒硝的深加工研究

用离子膜作为电解隔膜对芒硝进行电解,在阴极室得到高纯氢氧化钠,阳极室得到硫酸。阴极室氢氧化钠浓度达4摩尔/升时,其电流效率在75％以上。阳极室硫酸浓度为1.5摩尔/升时,其电流效率在50％以上。     

草酸电解过程中阴极失活影响因素研究

考察了草酸电解还原制乙醛酸过程中铅阴极失活的因素。实验表明,电解产物乙醛酸在电极表面的吸附量ΓR随着反应的进行不断增大,电流效率也随之大幅下降。尽管电解过后的铅电极表面可能形成草酸铅及氧化铅颗粒,导致反应物与电极表面接触区域减小,从而使得反应速率下降,但仍没有电解液组成变化对电流效率的影响大。而低析氢过电位金属在浓度较低时,电极表面的沉积对电流效率降低的影响并不显著。