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泡沫铁对碱性废水中Cr(Ⅵ)的电还原

天津工业大学学报 2020年第2期39卷 36-42页

作者：郭明林陈倩高建天津工业大学化学与化工学院天津300387 天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程国家重点实验室天津300387 天津工业大学环境科学与工程学院天津300387

为高效电还原碱性废水中的Cr(Ⅵ),利用电化学工作站和三电极体系,研究泡沫铁在碱性条件下对Cr(Ⅵ)的电还原去除,考察泡沫铁和不锈钢网分别作为对电极、不同电流密度对Cr(Ⅵ)去除率的影响,并结合电催化析氢(HER)原理深入探索泡沫铁作为... 详细信息

为高效电还原碱性废水中的Cr(Ⅵ),利用电化学工作站和三电极体系,研究泡沫铁在碱性条件下对Cr(Ⅵ)的电还原去除,考察泡沫铁和不锈钢网分别作为对电极、不同电流密度对Cr(Ⅵ)去除率的影响,并结合电催化析氢(HER)原理深入探索泡沫铁作为电极在碱性条件下电还原去除Cr(Ⅵ)的机理。结果表明:泡沫铁作为对电极的反应速率是不锈钢网的8倍以上;当电流密度为3 mA/cm^2时,泡沫铁作为对电极和工作电极电还原去除Cr(Ⅵ)(20 mg/L)的效果最好,在80 min时去除率达到97.89%。

关键词：泡沫铁碱性条件 Cr(Ⅵ) 电还原去除率

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泡沫铁及其夹层结构的制备

稀有金属材料与工程 2012年第S2期41卷 50-53页

作者：刘培生罗军陈一鸣北京师范大学射线束技术与材料改性教育部重点实验室北京100875

采用有机泡沫基体浸浆干燥烧结法制备了一种泡沫铁材料,其产品的孔隙主要是构成宏观网状或泡沫状结构且尺寸为0.5～2.0mm的主孔,孔隙之间相互连通。在主孔孔壁或孔棱上还存在尺寸远小于主孔的小孔,其数量和大小可以由烧结温度加以调控... 详细信息

采用有机泡沫基体浸浆干燥烧结法制备了一种泡沫铁材料,其产品的孔隙主要是构成宏观网状或泡沫状结构且尺寸为0.5～2.0mm的主孔,孔隙之间相互连通。在主孔孔壁或孔棱上还存在尺寸远小于主孔的小孔,其数量和大小可以由烧结温度加以调控。这些小孔可以进一步提高孔隙之间的连通性。以上述工艺制备泡沫铁为基础,通过与经表面处理的金属面板热扩散结合进一步获得了一种泡沫铁夹层结构,其中芯部即为泡沫铁,壳层为不锈钢金属面板。该夹层结构的芯部与金属面板为冶金结合。制备泡沫铁的工艺所用料浆由铁粉、添加剂和无毒性有机黏结剂组成,烧结温度在1100～1400℃之间。

关键词：泡沫金属泡沫铁泡沫铁夹层结构

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泡沫铁对石蜡相变储热过程的影响

储能科学与技术 2020年第1期9卷 44-50页

作者：万倩肖浩南钱京何正斌伊松林北京林业大学材料科学与技术学院

发展储能材料可提高太阳能的利用效率,石蜡是一种储热密度高、相变潜热大的相变储能材料,但热导率较低。本工作采用泡沫铁来增强石蜡相变储能材料的导热性能,通过对不同厚度相变储能材料的制备及其在干燥介质温度70℃条件下升温过程的测... 详细信息

发展储能材料可提高太阳能的利用效率,石蜡是一种储热密度高、相变潜热大的相变储能材料,但热导率较低。本工作采用泡沫铁来增强石蜡相变储能材料的导热性能,通过对不同厚度相变储能材料的制备及其在干燥介质温度70℃条件下升温过程的测试,探究石蜡及泡沫铁/石蜡复合相变储能材料(PCM)的储热性能。结果表明:添加泡沫铁能有效改善石蜡导热系数差的问题,提高储热过程中的传热速率,缩短相变持续时间。相比对照组,厚10 mm和15 mm的复合相变储能材料石蜡质量分数分别减小了5.56%和3.68%,开始相变的时间分别缩短了15 min和17 min,相变持续时间分别缩短了42 min和31 min。10 mm和15 mm的复合相变储能材料的储热密度分别为139.75 J/cm^3和143.85 J/cm^3,相比对照组分别减小了8.81%和8.01%;储热速率分别为3.05 J/s和3.96 J/s,是相应对照组的1.22倍和1.11倍。

关键词：相变储能材料石蜡泡沫铁储热密度储热速率

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泡沫铁及铁镍合金的制备与性能分析

泡沫铁及铁镍合金的制备与性能分析

作者：单伟根南京航空航天大学

学位级别：硕士

电沉积泡沫铁及泡沫铁镍合金材料具有轻质高强的特点，同时成本较低，原料丰富，电磁学、热学性能优良，在结构及功能材料都有着广泛的应用前景。本论文采用电沉积法制备泡沫铁及铁镍合金，以聚氨酯泡沫为前驱体，选择适当的化学镀及... 详细信息

电沉积泡沫铁及泡沫铁镍合金材料具有轻质高强的特点，同时成本较低，原料丰富，电磁学、热学性能优良，在结构及功能材料都有着广泛的应用前景。本论文采用电沉积法制备泡沫铁及铁镍合金，以聚氨酯泡沫为前驱体，选择适当的化学镀及电沉积流程制备并通过改进工艺增强泡沫铁的性能。采用制备泡沫铁的工艺为：氯化亚铁(FeCl)300g/L，氯化钠(NaCl)15g/L，氯化锰(MnCl)5g/L，硼酸(HBO)8g/L，阳极材料为低碳钢(含碳量小于0.1%)，pH值1.5左右，温度30～40℃，阴极电流密度约为10A/dm2，还原热处理条件为960℃左右，2小时。本论文讨论了改变泡沫铁制备过程工艺条件如超声振动搅拌，电沉积夹层结构，二次电沉积工艺等对泡沫铁材料性能的影响，同时研究了热处理对电沉积泡沫铁结构与性能的影响，结果表明，在氮气中热解聚氨酯基体可以有效减少泡沫铁的氧化，获得更好的力学性能，在相变温度以上进行热处理可以有效消除泡沫铁的脆性，减少缺陷。在960℃左右的还原气氛中保温处理2小时，可使泡沫铁获得较好的力学性能。在电沉积泡沫铁的基础上，采用混挂阳极的方式制备泡沫铁镍合金，其工艺为：硫酸镍(NiSO)200g/L，硫酸亚铁(FeSO)25g/L，氯化钠(NaCl)35g/L，柠檬酸钠(CHONa·2HO)25g/L，硼酸(HBO)40g/L，苯亚磺酸钠(CHNaOS)0.3g/L，十二烷基硫酸钠(CHSONa)0.05g/L，pH3.5，温度60℃，阳极:阴极1:1.2，混挂阳极Ni:Fe4:1。通过能谱分析得知，所制备的泡沫铁镍合金含铁为50%左右。力学性能可以达到同密度下泡沫铁的两倍以上。

关键词：泡沫铁泡沫铁镍合金力学性能热处理夹层材料二次电沉积

泡沫铁自支撑材料的制备及其中性电催化水裂解性能研究

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泡沫铁自支撑材料的制备及其中性电催化水裂解性能研究

作者：王兆园沈阳师范大学

学位级别：硕士

鉴于日益严重的能源短缺和环境污染问题,开发可再生的清洁能源来替代传统的化石燃料已迫在眉睫。氢气(H)作为一种理想的能量载体,具有能量密度高(高达142 MJ kg)、绿色环保无碳排放和燃烧产物可回收的特性而受到广泛关注。电催化水裂解... 详细信息

鉴于日益严重的能源短缺和环境污染问题,开发可再生的清洁能源来替代传统的化石燃料已迫在眉睫。氢气(H)作为一种理想的能量载体,具有能量密度高(高达142 MJ kg)、绿色环保无碳排放和燃烧产物可回收的特性而受到广泛关注。电催化水裂解技术可以利用电能从水中获得环境友好的高纯氢气,该技术还可以与风能、太阳能等间歇性能源相结合,提高整个可持续能源系统的利用效率,因此在国内外研究者的共同努力下,电催化水裂解技术得到了广泛的关注和迅速发展。水裂解由两个半反应组成,分别为析氢反应(HER)和析氧反应(OER),其中HER是在阴极产生氢气分子,OER是在阳极产生氧气分子。然而,由于复杂的多质子耦合电子传递途径,HER和OER的动力学缓慢,严重限制了水裂解技术的推广。目前,商业化的水电解装置包括酸性质子交换膜电解槽和碱性水电解槽。但遗憾的是,目前质子交换膜电解槽常用的电催化剂多为贵金属(Pt、Ir、Ru),导致成本升高,限制了实际应用;碱性水电解槽应用非贵金属电极时只能在低电流密度下运行,能量利用效率低下。而且强酸性或强碱性溶液是腐蚀性很强的环境,会导致酸雾污染,进而造成催化剂和电解槽的严重腐蚀问题。基于上述背景,本论文将非贵金属催化剂作为主要研究对象,在室温条件下,以泡沫铁为支撑基底合成了一系列自支撑型催化材料,并探究其在中性介质(1 M磷酸缓冲溶液)中的电催化水裂解活性。本论文主要进行了以下研究:(1)相对于析氢反应来说,析氧反应涉及多步质子耦合—电子转移过程,需要更大的活化能垒和过电势,因此是电催化水裂解反应的瓶颈。我们采用腐蚀工程的方法,在室温下以泡沫铁为支撑基底原位生长了钴掺杂氢氧化氧铁多级纳米材料(IF-Co-6)。所制备的IF-Co-6催化剂在中性介质中表现出优异的电催化OER性能,在电流密度为10 m A cm时仅需要429 m V过电势,而且可以稳定运行50小时,电流密度没有明显衰减。(2)通过同样的室温合成方法制备了以泡沫铁为支撑基底的铁掺杂硫化镍类球形结构材料。所制备的材料因其具有三维类球形纳米结构、增强的导电性和丰富的活性位点等优点,在中性介质中表现出了良好的电催化HER活性。我们探究了硫化钠浓度和反应时间对HER性能的影响,发现加入50 m M硫化钠,室温下反应2小时得到的催化材料(IF-Ni-S50)仅需要183 m V的过电势就可驱动10 m A cm的电流密度。

关键词：电化学中性介质析氧反应析氢反应泡沫铁

泡沫铁/石蜡复合相变储能材料放热过程及其热量传递规律

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储能科学与技术 2020年第4期9卷 1098-1104页

作者：万倩何露茜何正斌伊松林北京林业大学材料科学与技术学院北京100083

石蜡作为相变储能材料具有储能密度大的优势,但其导热率较低。以石蜡作为相变储能材料、金属泡沫铁作为导热增强材料,通过对泡沫铁/石蜡复合相变储能材料的制备及其放热过程测试,探究了两种厚度金属泡沫铁对石蜡放热过程的强化作用和传... 详细信息

石蜡作为相变储能材料具有储能密度大的优势,但其导热率较低。以石蜡作为相变储能材料、金属泡沫铁作为导热增强材料,通过对泡沫铁/石蜡复合相变储能材料的制备及其放热过程测试,探究了两种厚度金属泡沫铁对石蜡放热过程的强化作用和传热过程。结果表明,泡沫铁能缩短石蜡放热时间,提高放热效率。相比对照组,厚10 mm和15 mm的泡沫铁/石蜡复合相变储能材料相变时间分别缩短了1/3和1/4,相变放热密度分别减小了1.60%和3.26%,两者的相变放热速率是相应对照组的1.44和1.27倍。同时,还对15 mm泡沫铁/石蜡复合相变储能材料放热过程中,对流换热系数与相变时间和材料温度的关系分别进行了模拟,得到相应的理论公式,该公式所求得的模拟值与实际值较接近,可用于预测不同放热时间或材料温度下复合相变储能材料的换热能力。

关键词：太阳能干燥相变储能材料石蜡泡沫铁放热时间

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热处理工艺对泡沫铁结构与性能的影响

机械工程材料 2012年第11期36卷 58-61,65页

作者：单伟根李阳徐晨卢敏郭东杰戴振东南京航空航天大学高新技术研究院仿生所南京210016 南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016

首先在聚氨酯泡沫基体表面化学镀一层铜,然后电沉积铁,再对聚氨酯进行不同方式的热解,最后对泡沫铁进行还原热处理,研究了热处理工艺对泡沫铁结构与性能的影响,以及热解方式对泡沫铁性能的影响。结果表明:在氮气中热解聚氨酯基体可以有... 详细信息

首先在聚氨酯泡沫基体表面化学镀一层铜,然后电沉积铁,再对聚氨酯进行不同方式的热解,最后对泡沫铁进行还原热处理,研究了热处理工艺对泡沫铁结构与性能的影响,以及热解方式对泡沫铁性能的影响。结果表明:在氮气中热解聚氨酯基体可以有效减少泡沫铁的氧化,获得更好的力学性能;在相变温度以上进行热处理可以有效消除泡沫铁的脆性,减少缺陷;在960℃左右的还原气氛中保温处理2 h,可使泡沫铁获得较好的力学性能。

关键词：电沉积泡沫铁热处理力学性能

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高孔隙率微观多孔泡沫铁的制备

电镀与涂饰 2015年第16期34卷 918-924页

作者：曹华珍洪坤宝伍廉奎郑国渠浙江工业大学材料科学与工程学院浙江杭州310014

采用导电聚氨酯泡沫为基体,在以Fe Cl2为主盐的体系中利用电沉积/氢还原处理方法制备了高孔隙率、微观多孔的泡沫铁。结合X射线衍射仪、扫描电镜及压缩应力-应变曲线测试,研究了工艺条件对泡沫铁微观形貌及抗压性能的影响。结果表明:溶... 详细信息

采用导电聚氨酯泡沫为基体,在以Fe Cl2为主盐的体系中利用电沉积/氢还原处理方法制备了高孔隙率、微观多孔的泡沫铁。结合X射线衍射仪、扫描电镜及压缩应力-应变曲线测试,研究了工艺条件对泡沫铁微观形貌及抗压性能的影响。结果表明:溶液p H为2,电流密度4 A/dm2,沉积时间16 h,在氮气气氛中600°C直接快速焙烧并随炉冷却,可获得高孔隙率、微观多孔、力学性能良好的泡沫铁,其孔隙率达90%,抗压强度约4.5 MPa。超声波辅助电沉积有利于提高泡沫铁的抗压强度,但其孔隙率有所下降。

关键词：聚氨酯泡沫铁电沉积热处理孔隙率抗压强度

泡沫铁三维电芬顿体系预处理叶酸废水效能研究

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泡沫铁三维电芬顿体系预处理叶酸废水效能研究

作者：李国君哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

叶酸是一种维持生物正常生命过程的微量物质,对人体的生长发育有着极为重要的作用。但叶酸生产过程中会排放大量的生产废水,引发了十分严峻的环境问题。为了解决传统工艺处理叶酸废水效率低,处理成本高等问题,本课题研究了一种快速、高... 详细信息

叶酸是一种维持生物正常生命过程的微量物质,对人体的生长发育有着极为重要的作用。但叶酸生产过程中会排放大量的生产废水,引发了十分严峻的环境问题。为了解决传统工艺处理叶酸废水效率低,处理成本高等问题,本课题研究了一种快速、高效、成本较低的叶酸废水的预处理方法,能够有效降低叶酸废水的COD,提高可生化性,可以达到国家废水排放标准。本文以山东某叶酸公司提供的叶酸废水为研究对象,构建一种新型的叶酸废水的预处理工艺。首先通过小试实验研究各因素对泡沫铁三维电芬顿体系预处理叶酸废水效果的影响,随后通过实验探究放大型反应器的最佳条件。最后对反应的动力学和机理进行探究,对进出水中有机物的组成和可生化性进行分析。利用泡沫铁三维电芬顿体系进行小试规模的预处理叶酸废水,使用单因素实验及正交实验优化工艺条件,最佳工艺条件如下:电流300 m A,泡沫铁填充量为4 g,p H为3,初始COD浓度为10000 mg/L,在最佳条件下叶酸废水的COD去除率为43.52%,TN的去除率为71.71%。通过SEM-EDS和XPS手段对泡沫铁的表面形态和元素组成、分布和价态等进行分析,结果表明随着反应的进行,泡沫铁表面逐渐被腐蚀,结构被破坏,导致随着反应次数的增加,处理效率下降;同时观察到泡沫铁表面N元素含量变化较小,因此泡沫铁的吸附作用对废水中TN的去除并未起到很大作用。通过对体系中活性氯产量的研究,得到体系中活性氯产量最高可达160 mg/L,同时对反应前后废水的急性毒性进行检测,发现处理前后急性毒性变化较小。经过泡沫铁三维电芬顿预处理后的叶酸废水B/C由0.24提高至0.44,可生化性大大增加。在以上实验基础上设计放大型反应器,采用泡沫铁三维电芬顿法处理叶酸废水,根据单因素实验优化反应器参数,获得最佳工艺条件,最佳工艺条件为:电流400 m A,泡沫铁填充量为54 g,极板个数为4个阴极3个阳极,最佳处理条件下,COD去除率为45.5%,TN去除率为75.7%。通过LC-MS和荧光分析检测反应前后废水中物质的变化得出,反应前后废水中的大分子有机物被分解为小分子有机物,取得了良好的处理效果。并测试出水中Fe离子浓度,发现出水中铁离子浓度符合国家排放标准中规定的排放浓度。本研究中的泡沫铁三维电芬顿体系是一种新型的叶酸废水预处理技术,处理效率高且成本较低,具有良好的应用价值。

关键词：电芬顿泡沫铁三维电极叶酸废水