电渗电解脱盐过程的数学模型

模型离子在外电场作用下同时发生电迁移传质和浓度扩散传质的特性,建立了电渗电解脱盐过程的数学模型,并用实验对数学模型进行了验证,实验结果表明,在高电流密度下,实验测定浓度值与数学模型的理论值吻合;在低电流密度下,实验值偏离理论值。     

淤泥质黏土排水固结的电化学试验研究

本文采用自制的电渗试验装置,对广州南沙区淤泥质黏土进行室内电渗试验,探讨阳极添加氯化钙溶液对电渗加固软土效果的影响。通过监测4组电渗试验过程中电流值、排水量和沉降量的变化,测试电渗后土体的抗剪强度和微观结构差异,进而评估氯化钙下不同浓度的土体电渗固结效果,得出以下结论：在阳极添加氯化钙溶液可以增强土体电导率,提高土体电渗排水量;电场作用下Ca²⁺离子与OH-离子反应生成胶结物质,从而使阴极附近土体抗剪强度显著增大;氯化钙的加入改变了土颗粒接触方式,土体微观结构更加紧密,粒间孔隙显著降低;氯化钙对土体电渗加固效果的提升存在一个限值,本次试验为12.0%左右,超过此限值后,氯化钙的存在反而不利于淤泥质黏土的电渗排水。     

电极材料对电渗过程作用机理的试验研究

分别采用铁、石墨、铜和铝电极开展室内电渗试验,从宏观和微观层面对试验结果进行分析,比较电势损失和离子迁移过程对电渗效果的贡献,并基于微观机理对电渗宏观规律作出合理解释.Fe2+和Cu2+迁移能力较差,大多聚集在阳极附近无法移动,Al3+迁移能力较强,在电场作用下易运移到阴极随水排出;电极材料通过电极反应生成离子进入土壤对电渗的促进甚小,其主要作用在于通过电极腐蚀、钝化、氧化以及电极与土体部分脱离引起电势损失,这是不同电极材料电渗效果差异的根本原因,同时表明电渗排水依赖于土壤中其他离子类型;电能利用率与土体本身性质密切相关,受电极材料影响不大.该研究可进一步揭示电渗机理,为电渗法的工程应用提供指导.     

燃料电池用质子交换膜电渗拖曳的研究进展

质子交换膜的电渗拖曳直接影响燃料电池的水管理和电池系统复杂性。本文对质子交换膜电渗拖曳系数的测量方法进行了综述,并指出了各种方法的优缺点。经比较发现：电渗拖曳池、氢泵、电泳核磁共振法可测量质子交换膜与液态水接触时的电渗拖曳系数,其值一般在2～5;活度梯度法和电泳核磁共振法可测量质子交换膜与气态水接触时的电渗拖曳系数。随着复合质子交换膜的发展,亟需普遍性的测量方法测定复合膜的电渗拖曳系数,为燃料电池模型提供相关的参数,以利于数学模型对质子交换膜的准确描述。     

电极反转对电渗加固效果的试验研究

采用自制模型箱,针对杭州软黏土进行一维电渗试验来探讨电极反转对电渗加固的影响.根据反转周期将试验分为4组：1 、5 、15 h、不反转.观察不同反转周期下电渗的特点,并与常规电渗效果进行对比,进而探讨电极反转的有效性.定期测量试验过程中的电流和排水量,计算土体电阻和界面电阻随时间的变化;并给出试验结束时的含水量、抗剪强度空间分布图.试验过程中发现,每次反转电极,电流均呈现略微上升之后又迅速降低,同时排水不会马上继续而需要等待时间,这使得电极反转组的排水效果要较常规电渗差.试验结果表明：电极反转虽然使得土体固结变形较为均匀,但是平均抗剪强度却较常规电渗差;反转周期越短,效果越差,其主要原因是电极反转会导致界面电阻急剧增大,电流降低过快,从而影响电渗效率.     

考虑饱和度变化的一维电渗固结模型

现有电渗固结理论和数值模型通常基于饱和土假设,与实际情况有差距。基于分段线性差分法,建立一种考虑饱和度变化的一维电渗固结模型UEC1。该模型考虑了土体电渗固结过程中饱和度的变化及土性参数的非线性关系,并编制了FORTRAN计算程序。UEC1在考虑饱和度变化情况下的计算结果与实测结果吻合。结合算例,给出了考虑饱和度变化情况下的电渗固结数值解,分析了固结过程中孔隙水压、孔隙气压、饱和度及沉降量随时间的变化规律,其中残余饱和度对土体电渗固结沉降量的影响显著。     

交变电场下离子交换色谱分离过程

以牛血清白蛋白在阴离子交换剂DEAE -SepharoseFastFlow上的吸附和解吸过程为例 ,考察了交变电场下离子交换色谱过程的吸附和洗脱过程及其传质特性 .结果表明 :在本文实验条件下 ,交变电场电流强度的变化对离子交换吸附平衡无显著影响 ,而外加电场在介质孔内所产生的电渗流可加速待分离组分进出固相介质的传递过程 ,显著提高色谱填充床的动态吸附容量 ,改善洗脱峰的特性     

电势作用下非饱和黄土水分迁移试验研究

采用自制的试验装置,基于电渗法试验,笔者对以下问题进行了探究:电渗作用能否导致非饱和黄土土体含水量降低？电势、土体含水量水平等因素对非饱和黄土电渗结果有何影响？非饱和黄土电渗时效如何评价？试验结果表明:在电渗作用下,非饱和黄土试样内的水分从正极迁移向负极,达到降低正极区含水量的目的,说明电渗作用能使非饱和黄土土体内的含水量降低;电渗过程中,沿电渗方向的电势大致呈线性分布,电渗电势越大,降低正极区土体含水量的效果越好;由于正极水化反应增强和土体电阻发热量引起了水分耗损,高电势作用下土体内的含水量水平低于低电势作用土样。在试验土样含水量范围,土体初始含水量越低,电渗作用下正极区土体含水量降低值越大,但初始含水量差异引起的正极区含水量变化的差异性不大。电渗作用下非饱和黄土的水分迁移前期快,后期慢,随着电渗时间的延长,正极区含水量会进一步降低,负极区的含水量会进一步升高。     

电渗强化多孔介质孔内流动及传质

建立了电场中多孔介质孔内流动模型 ,通过计算比较了Poiseuille流和电渗流对孔内流动的贡献 ;提出“有效扩散系数”来定量描述电渗对多孔介质孔内传质过程的强化作用 ;建立了电色谱理论塔板高度模型 ,比较了Poiseuille流和电渗流对色谱理论塔板高度的影响 .计算结果表明采用Poiseuille流强化孔内传质的方法仅适用于孔径大于 5 0 0nm的大孔颗粒 ;而电渗流则可提高不同孔径的介质孔内的传质 ,降低色谱分离理论塔板高度 ;依据Yoshida模型计算了不同的有效扩散系数下的吸附穿透曲线以揭示电场强度对电色谱吸附行为的影响 ,理论预期与实验结果一致     

废水处理的电化学方法研究进展

简要介绍了处理废水常用的几种电化学方法及实际应用情况,重点阐述了三维电极的特点,分类及应用状况和机理研究进展,提出了三维电极处理废水存在的问题,展望了三维电极的应用前景。