电场强化铁粉还原对苯醌合成对苯二酚

研究了在酸性体系中,用电场强化铁粉还原对苯醌制对苯二酚的方法,该法考察了铁粉用量、硫酸用量、硫酸加入方式、电解电压和反应时间对铁粉利用率与对苯二酚收率的影响,并在此基础上探讨了还原机理。结果表明:电场强化了还原反应过程中电子的定向迁移,活化了反应物。此时,在95℃下,当硫酸与铁粉的摩尔比n(硫酸):n(铁粉)=1:3,采用逐步加入硫酸的方式,电解电压为3.0V,反应时间为2h时,铁粉利用率由28.57%提高到75.19%,对苯二酚收率达95%。与现有工艺相比,电场强化法的铁粉利用率高、还原过程无副产物,并且该法易于控制,反应周期短。     

刚-柔组合搅拌桨强化流体混沌混合

合理设计搅拌反应器的桨叶,强化流体流动与混合行为,是实现流体高效、节能混合的重要手段。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚-柔组合搅拌桨。结合PIV流场观测和CFD模拟,对比分析了刚性桨和刚-柔组合桨对流场结构及流体混沌混合行为的影响。结果表明,与刚性搅拌桨相比,刚-柔组合桨的柔性端强化能量传递,流体流速衰减速率降低25%,有利于搅拌桨输入能量在流场结构内的有效分配。传统刚性六凹叶和六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体形成的流线结构具有明显的周期吸引子,其时均流场的分形维数分别为1.9046和1.9138。刚-柔组合六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线呈明显的准周期性吸引子性质,其流场分形维数为1.9337,而刚-柔组合六凹叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线具有典型的混沌吸引子性质,其流场分形维数为1.9545。刚-柔组合搅拌桨可改变流体流线的吸引子来调控流场的多尺度结构,强化流体混沌混合,实现高效节能操作。     

减压膜蒸馏分离含Cr(VI)水溶液的实验研究

采用标称孔径为 0 .2 2 μm的聚偏氟乙烯微孔膜 ,对减压膜蒸馏法分离Cr(VI)水溶液进行了实验研究 ,探讨了进料浓度和pH值对膜分离性能的影响 .得到的最佳工艺条件为 :冷侧真空度 0 .0 96MPa、进料温度 6 0℃、进料流速 6 0L/h .在该工艺条件下膜具有良好的分离性能 ,此时 ,膜通量为 34.52kg/ (m2 ·h) ,截留率为 99.2 5% .结果表明 ,Cr(VI)水溶液经减压膜蒸馏技术处理后 ,能达到 0 .5mg/L的国家Cr(VI)控制浓度排放标准 .     

天青石锶废渣氯化钡浸出及其动力学研究

天青石生产碳酸锶后剩下的锶废渣,因含有大量的锶资源,属于一种二次资源。目前天青石锶废渣主要通过碳酸盐转化-盐酸浸出两步法来制备SrCl₂,制备过程复杂。实验以BaCl₂为浸出剂,浸出酸预处理后的天青石锶废渣中的SrSO₄,通过一步浸出得到SrCl₂。分别考察了浸出时间、浸出温度、BaCl₂/SrSO₄摩尔比、液固比对锶浸出率的影响。结果表明：浸出时间120 min,浸出温度90℃,BaCl₂/SrSO₄摩尔比2.0,初始液固比10 ml/g时的锶浸出率达到了68.79%。该浸出过程符合未反应核缩模型,且主要受BaSO₄产物层扩散控制,其表观活化能为38.75 kJ/mol。Ba²⁺部分或全部取代SrSO₄中的锶,使得锶废渣中的锶以SrCl₂的形式被浸出。     

刚柔组合桨强化粉煤灰酸浸搅拌槽内固液混沌混合

传统粉煤灰提铝工艺中酸浸搅拌槽均采用刚性搅拌桨。因刚性桨卷吸能力有限，导致固体颗粒易沉槽、流体混沌混合效率低。提出刚柔组合桨强化酸浸搅拌槽中固液混沌混合行为。实验基于固含率为30%的粉煤灰-自来水体系，研究了刚柔组合酸浸搅拌槽内混沌混合特性及能量耗散规律。采用扭矩传感器采集扭矩时间序列信号，借助Matlab软件编译计算混合过程中最大Lyapunov指数和多尺度熵等混沌特性参数，以单位体积功耗表征搅拌反应器的功率特性。实验考察了搅拌桨安装离底高度、柔性片长度、柔性片宽度等因素对酸浸槽内粉煤灰混沌混合的影响，对比了刚性桨与刚柔组合桨体系的能耗差异。研究结果表明：刚柔组合桨通过柔性片的作用，能增大搅拌桨的卷吸力，进而减少固体颗粒沉槽现象，促进全槽混沌混合；在最优化条件（120 r/min，搅拌桨安装离底高度为T/4，柔性片长度为1.2H ₁、柔性片宽度为D/8）下，体系最大Lyapunov指数达到最大值0.0645，各尺度下的MSE均比其他条件更大，表明刚柔组合桨能够通过柔性片的多体运动，强化体系混沌混合，均化体系能量分布；刚性桨与刚柔组合桨的单位体积功耗随着转速的增加呈现指数规律增长。     

微波对TiO2溶胶低温晶化影响的研究

以Ti(SO4)2和HNO3为原料、水为溶剂,采用微波水浴合成法,制备了纳米锐钛矿TiO2水溶胶;利用X-射线粉末衍射(XRD)、差热分析(TG-DTA)和透射电镜等(TEM)技术对产物进行表征.考察了pH值、水浴晶化温度对产物结果的影响.结果表明,微波辐照条件下促进了TiO2由无定形向锐钛矿的转变过程,在常压、低于100 ℃条件下,微波加热TiO2 溶胶1.5 h后,产物主要以锐钛矿晶型存在,晶粒粒径为Φ4～5 nm.     

微波诱导粉煤灰-H2O2处理垃圾渗滤液的研究

Fenton和类Fenton试剂广泛用于持久性有机污染物的矿化处理。微波辐射能提高Fenton和类Fen-ton法处理难降解有机废水的效率和处理能力。实验采用粉煤灰吸附分离与微波高级氧化的组合工艺处理垃圾渗滤液,以降低垃圾渗滤液的化学需氧量(COD)浓度。粉煤灰作为有机废水的吸附剂,同时粉煤灰中溶出的铁及其他过渡金属离子能与H2O2形成Fenton类试剂,产生氧化能力极强的羟基自由基(.OH),氧化处理其中的有机物。当粉煤灰量为20 g/L,pH=2,搅拌1 h后过滤分离;每1 L滤液加入2 mL 30%(质量比)的H2O2,入微波炉,设定温度80℃,功率600 W,在微波中作用20 min时,COD的去除率可达69.81%。     

湿法碳氮硫共掺杂TiO2的制备及其光催化活性

以全硫碳酸铵为掺杂剂,采用湿法由硫酸钛出发制得碳氮硫共掺杂TiO2,通过XRD和XPS对掺杂TiO2进行了表征,并对掺杂TiO2的光催化活性进行了考察。结果表明,微波辅助加热制备的掺杂TiO2中,C元素部分替位取代了TiO2晶格中的Ti 4+;N元素以两种掺杂形式存在,即进入TiO2晶格替位取代O2-产生掺杂和通过化学吸附进入晶格间隙产生掺杂;S元素主要提供S 2p形成S6+取代Ti 4+进入晶格进行掺杂;以甲基橙溶液为对象进行光催化降解,当掺杂量α为1.6、500℃焙烧2h时,掺杂TiO2表现出较高的可见光催化活性,光照70min使浓度为20mg/L的甲基橙溶液的降解率达到99.64%,明显提高了纳米TiO2的光催化活性。     

偏心空气射流双层桨搅拌反应器流场结构的分形特征

搅拌槽内流场分为混沌混合区和隔离区。为提高搅拌槽内流体的混合效率、降低搅拌过程的能耗,调控流场结构特征是重要的途径。结合图像处理软件,实验研究了偏心空气射流双层桨搅拌槽内空气-水体系的流场结构分形维数的变化规律。实验结果表明,流场结构分形维数受搅拌转速和空气流速的共同作用;偏心空气射流能改变流场结构分形维数,使流体混沌混合特性增强;机械搅拌转速增大,能改变射流场的拟序结构,提高气液混合效率。     

湿法磷酸浸出强化及有机质去除研究

在湿法磷酸浸出过程中由于部分有机物碳化不彻底,使产品磷酸呈现黑色。本文提出了一种新型的催化氧化湿法磷酸净化技术,即在湿法磷酸浸出过程中引入氧化剂(H2O2)及催化剂(MnO2),基于转化过程中形成的·OH和HO2·等过氧化物实现对有机物的去除与浸出过程的强化。重点考察不同反应条件对湿法磷酸浸出率及有机质去除的影响。结果表明,浸出时间为40 min、反应温度为80℃、H2O2用量为0.08 ml/g、催化剂与磷矿的质量比为0.04时,磷矿浸出率可达96.9%;同时测定得到的TOC去除率达到79%。分析机理可得,H2O2会与溶液中的H3PO4形成H3PO4·H2O2过氧化物,MnO2与之发生类Fenton反应,产生大量·OH,进而将黑色有机物充分氧化为CO2和H2O,打破有机物对磷矿颗粒表面的"包裹",促进磷酸的浸出和有机物的去除。