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工业循环水电解处理抑制微生物腐蚀研究

现代化工 2023年第1期43卷 110-115页

作者：赵世鑫黄亚鹏刘锦程邓海涛刘贵昌王华大连理工大学化工学院辽宁大连116024 山东京博石油化工有限公司山东滨州256500

选取工业循环水中3种典型的细菌作为研究对象,系统研究了电解在高效除垢的同时所附带的杀菌效果及对微生物腐蚀的影响。结果表明,电解可有效抑制微生物腐蚀进程。经电解后,异养菌、硫酸盐还原菌和铁细菌的数量分别由5.4×10^(5)CFU/mL、... 详细信息

选取工业循环水中3种典型的细菌作为研究对象,系统研究了电解在高效除垢的同时所附带的杀菌效果及对微生物腐蚀的影响。结果表明,电解可有效抑制微生物腐蚀进程。经电解后,异养菌、硫酸盐还原菌和铁细菌的数量分别由5.4×10^(5)CFU/mL、170个/mL和400个/mL降至4.3×10^(4)CFU/mL、50个/mL和95个/mL。腐蚀挂片实验中,3种细菌的增殖速度大幅减慢,挂片上的生物黏泥湿重量由0.117 g/cm^(2)降至0.038 g/cm^(2),黏泥中胞外聚合物湿重量由1245.52μg/cm^(2)降至457.84μg/cm^(2),碳钢挂片的腐蚀速率由0.613 mm/a降至0.325 mm/a。

关键词：工业循环水电解微生物腐蚀杀菌除垢

BDD电极电解印染RO浓水的响应面优化研究

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水处理技术 2023年第7期49卷 27-31,49页

作者：邓田雨廖德祥尹方冯道伦陈利苏上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306

结合杭州市萧山区某印染厂现有工艺,采用BDD电极深度处理印染RO浓水,并采用Box-Behnken响应面法分别探讨了电流密度、pH和电极间距对COD去除率的影响规律。结果表明,各因素显著性顺序为:电流密度(B)>pH(A)>极板间距(C);同时各因素交互... 详细信息

结合杭州市萧山区某印染厂现有工艺,采用BDD电极深度处理印染RO浓水,并采用Box-Behnken响应面法分别探讨了电流密度、pH和电极间距对COD去除率的影响规律。结果表明,各因素显著性顺序为:电流密度(B)>pH(A)>极板间距(C);同时各因素交互作用显著。建立了以COD去除率作为响应值的二次回归模型,在最佳反应条件pH=6.53,电流密度为20.68 mA/cm^(2),电极间距为2.09 cm的条件下,预测COD去除率为96.0934%,与实验值(97.16%)偏差仅为0.006%,表明该模型对电解处理印染废水工艺优化具有一定的可行性,同时为印染RO浓水的深度处理提供参考。

关键词：响应面 BDD电极电解印染RO浓水 COD去除率

空气驱动的膜电解技术促进硅灰石矿化CO产白炭黑的研究

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化工学报 2023年

作者：高孝麟陈昌国重庆大学化学化工学院重庆市长寿经济技术开发区

化石燃料燃烧排放的大量CO2造成了全球气候变暖。CO2矿化是近年来CO2末端减排最有效的技术之一。CO2矿化的本质是利用天然碱性矿物或工业碱性固废将酸性CO2气体转化、固定为碳酸盐的过程，但目前所报道的技术大多仍面临高能耗、高成本... 详细信息

化石燃料燃烧排放的大量CO2造成了全球气候变暖。CO2矿化是近年来CO2末端减排最有效的技术之一。CO2矿化的本质是利用天然碱性矿物或工业碱性固废将酸性CO2气体转化、固定为碳酸盐的过程，但目前所报道的技术大多仍面临高能耗、高成本的限制。本研究提出了一种安全、环保、低能耗的空气驱动的膜电解技术，可在低能耗下促使硅灰石有效矿化CO2并产优质多孔白炭黑(二氧化硅)产品。本研究核心技术为：电解条件下，阴阳极分别同时进行ORR、OER反应实现低能耗下水的电离产生碱性和酸性液体，该电解技术比同电流密度下电解水低至少0.5 V的电解电压。电解所得酸性溶液溶解硅灰石后与电解所得碱性溶液混合可得优质多孔二氧化硅，通入CO2后CO2可被有效吸收并得到矿化产物碳酸钙，实现了高效矿化利用CO2。

关键词：二氧化碳捕集电解二氧化硅电化学催化二氧化碳减排

低电流密度下不同材质阳极电解生成过硫酸盐研究

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工业水处理 2022年第11期42卷 136-144页

作者：张瑞张峰李红艳王朝旭崔佳丽崔建国太原理工大学环境科学与工程学院山西太原030024

以Si/BDD(Boron-doped diamond)、Ti/SnO_(2)、Ti/PbO_(2)、Ti/Pt 4种常见电极为阳极,考察其在电解Na_(2)SO_(4)生成过硫酸盐(PDS)过程中的电化学行为,以及低电流密度条件下电解质浓度,电流密度和PDS、H_(2)SO_(4)、NH_(4)SCN的投加对电解法制备PDS的影响。结果表明:在低电流密度条件下,生成PDS的主要途径是通过阳极电解水产生·OH来介导SO_(4)^(2-)的氧化;相同反应条件下,4种阳极中Si/BDD阳极电解体系对PDS的生成效果最佳,以Si/BDD电极为阳极,在Na_(2)SO_(4)浓度0.9 mol/L、电流密度60 mA/cm^(2)条件下,电解60 min时生成的PDS浓度为24.12 mmol/L;提高电解质浓度和电流密度可以提高电流效率和PDS产量,向电解质中添加Na_(2)S_(2)O_(8)和NH_(4)SCN可以减少析氧副反应发生,添加H_(2)SO_(4)可以降低反应所需槽电压;经正交实验分析,各反应条件对电解生成PDS的显著性影响由高到低依次为电流密度、Na_(2)SO_(4)浓度、Na_(2)S_(2)O_(8)投加浓度。

关键词：阳极过硫酸盐电解制备

基于Adaboost-PSO-SVM的铝电解槽健康状态诊断方法研究

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化工学报 2023年

作者：尹刚钱中友曹文琦全鹏程许亨权颜非亚王民向禹向冬梅卢剑左玉海何文卢润廷中汽院新能源科技有限公司 7. 青海海源绿轮制造有限公司重庆旗能电铝有限公司阿坝铝厂贵阳铝镁设计研究院有限公司眉山市博眉启明星铝业有限公司煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆大学资源与安全学院陆军工程大学通信士官学校

针对铝电解槽在铝电解生产过程中故障频发的问题，提出了一种基于支持向量机（support vector machine， SVM）的铝电解槽健康状态诊断模型，考虑传统的支持向量机只能适用于二分类问题，采用自适应推进算法（Adaptive Boosting， AdaBo... 详细信息

针对铝电解槽在铝电解生产过程中故障频发的问题，提出了一种基于支持向量机（support vector machine， SVM）的铝电解槽健康状态诊断模型，考虑传统的支持向量机只能适用于二分类问题，采用自适应推进算法（Adaptive Boosting， AdaBoost）将支持向量机的二分类问题转化为多分类问题用于求解铝电解槽健康状态诊断问题，充分考虑了子模型的权重，强化了模型的适用性。并利用粒子群优化算法（particle swarm optimization， PSO）对其超参数寻优，提高模型的预测精度。实验结果表明，提出的铝电解槽健康状态诊断模型的准确率和Macro - F1分数分别达到 94.70%和0.9453，相较于其它传统模型均有显著提升。

关键词：电解算法健康状态预测实验验证

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海水直接电解制氢研究进展

现代化工 2023年第11期43卷 56-60页

作者：王秀林戴若云张雨晴姚辉超隋依言张瑜卢璐中海石油气电集团技术研发中心氢能所北京100027

分别从催化剂开发、电极材料优化、电解系统设计等角度详细介绍了海水直接电解制氢的研究进展,重点关注了近期在上述方面取得的成果和突破,旨在为构建高产率、低能耗、抗腐蚀的海水直接电解制氢系统提供参考。最后对海水直接电解制氢技... 详细信息

分别从催化剂开发、电极材料优化、电解系统设计等角度详细介绍了海水直接电解制氢的研究进展,重点关注了近期在上述方面取得的成果和突破,旨在为构建高产率、低能耗、抗腐蚀的海水直接电解制氢系统提供参考。最后对海水直接电解制氢技术的发展前景进行了展望。

关键词：海水制氢电解催化剂电极

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硫酸环境电解对热等静压钛合金性能的影响

宇航材料工艺 2022年第1期52卷 71-75页

作者：张林嘉张海洋刘凤娟温辉兰江海装广州局驻贵阳地区军事代表室贵阳550014 航天材料及工艺研究所北京100076 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司贵阳550014

酸环境电解去除包套是热等静压成形复杂钛合金构件的关键工序之一。针对目前酸环境电解对热等静压钛合金性能影响研究较少的现状,研究在40℃的硫酸溶液中,不同电解时间对热等静压TA15钛合金表面钝化膜、氢含量和力学性能的影响。结果表... 详细信息

酸环境电解去除包套是热等静压成形复杂钛合金构件的关键工序之一。针对目前酸环境电解对热等静压钛合金性能影响研究较少的现状,研究在40℃的硫酸溶液中,不同电解时间对热等静压TA15钛合金表面钝化膜、氢含量和力学性能的影响。结果表明:电解时间分别为15、30、45、60 d时,热等静压TA15钛合金表面钝化膜厚度逐渐增加,到60 d时钝化膜厚度达到了175.3μm;氢含量在15 d时增幅非常小,平均值低于2×10^(-5),30 d后则显著增加,到60 d时平均氢含量达到5.4×10^(-4);热等静压TA15材料屈服和抗拉强度随着电解时间的延长逐渐降低,塑性变化不大。硫酸环境电解直接影响热等静压钛合金材料的表面质量和力学性能,后续需强化工艺控制。

关键词：酸环境电解热等静压钛合金表面钝化膜氢含量力学性能

电解强化潜流人工湿地中异/自养反硝化作用的调控及其脱氮性能

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电解强化潜流人工湿地中异/自养反硝化作用的调控及其脱氮性能

作者：于元超安徽农业大学

学位级别：硕士

本文基于电极生物膜法和人工湿地技术的工艺特点,将生物电化学系统引入人工湿地,构建电解强化潜流人工湿地(E-CW),探求E-CW异/自养反硝化作用条件的优化控制,提高系统对含有高浓度硝酸盐氮、低碳氮比(C/N)废水的反硝化脱氮效果。研究不... 详细信息

本文基于电极生物膜法和人工湿地技术的工艺特点,将生物电化学系统引入人工湿地,构建电解强化潜流人工湿地(E-CW),探求E-CW异/自养反硝化作用条件的优化控制,提高系统对含有高浓度硝酸盐氮、低碳氮比(C/N)废水的反硝化脱氮效果。研究不同电压强度、电极放置形式、不同C/N比及光能电势波动对反硝化脱氮和微生物群落结构特征的影响,并将其与传统潜流人工湿地运行性能进行对比。获得的主要研究结果如下:(1)当进水不加碳源,系统水力停留时间(HRT)和外加电压分别为48 h和1.5V时,E-CW4出水的总氮和硝酸盐氮浓度最低,分别为(35.84±8.11)mg/L、(27.47±5.91)mg/L,亚硝酸盐氮积累量最低为(1.22±0.53)mg/L,但是电解措施对磷的去除没有明显影响,说明适宜电压能够强化湿地的反硝化脱氮性能。各湿地装置的填料样品中共发现14个优势菌门和30个优势菌目。变形菌门(Proteobacteria)是其中相对丰度最高(范围在22.46～38.62%),且在各湿地装置中均有分布,在CWs中数量较多,包含许多硝化和反硝化菌群,对氮素去除有重要作用。厚壁菌门(Firmicutes),Proteobacteria中的红杆菌目(Rhodobacterales)、鞘氨醇菌目(Chitinophagales),伯克氏菌目(Burkholderiales)和Saccharimonadales以及懒杆菌目(Ignavibacteriales)在E-CWs中较丰富,在反硝化进程中起重要作用。(2)碳氮比对人工湿地的运行效果的影响结果表明,补充适量有机碳可强化湿地的反硝化性能;相对于CWs,E-CWs的反硝化脱氮效率更高,产生的中间产物量更少。而TP的去除效果随碳氮比升高逐渐降低,但是变化并不显著。综合考虑湿地脱氮效果和中间产物量,当系统电压为1.5 V,HRT为48 h时,E-CW的最佳运行碳氮比是4:1,其中E-CW4的TN和NO-N去除率最高分别为(62.49±8.80)%、(78.02±6.97)%。电解使水体p H升高,溶解氧(DO)和氧化还原电位(ORP)降低,说明E-CW形成一个相对碱性的缺氧环境,促进人工湿地脱氮除磷率。电极放置形式会影响E-CW脱氮,双阴极时E-CW的TN和NO-N的去除率,分别为(72.56±3.63)%、(69.65±4.72)%远高于单阴极时的去除率,分别为(57.32±6.57)%、(58.35±7.40)%,但是对TP的去除影响不显著。所以双阴极的电极放置形式可以明显促进E-CW的脱氮效率。(3)从光伏电解强化人工湿地装置全年的运行检测结果看出,光伏电解强化人工湿地相较于传统人工湿地有更好的脱氮除磷效果,并且E-CW2(种植植物)的反硝化脱氮性能显著高于E-CW1(不种植物)。冬季时两湿地脱氮除磷率均最低,但是E-CW2仍有较好的氮素去除速率。电化学对TP没有显著影响,两湿地除磷率差异很小,季节变化趋势均为:春季>夏季>秋季>冬季。在湿地基质微生物样品中共发现10个优势菌门和19个优势菌目,Proteobacteria相对丰度最高,达到了(39.13±5.57)%,对污染物去除具有重要意义。E-CW2中的反硝化细菌数量和种类较多,与湿地的氮素去除结果相符合。

关键词：人工湿地异/自养反硝化电解低碳氮比废水硝酸盐

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电解沉积回收酸性蚀刻废水中铜的研究

电解沉积回收酸性蚀刻废水中铜的研究

作者：王娜大连交通大学

学位级别：硕士

中国经济飞速发展,印刷电路板产量也日益增多,蚀刻作为电路板生产过程中必要的步骤,酸碱蚀刻废水的产量也随之增长,如处理不当,对人类的生存环境及社会发展造成严重影响,另外加重我国铜资源短缺问题,所以蚀刻废液的资源化处理一直备受... 详细信息

中国经济飞速发展,印刷电路板产量也日益增多,蚀刻作为电路板生产过程中必要的步骤,酸碱蚀刻废水的产量也随之增长,如处理不当,对人类的生存环境及社会发展造成严重影响,另外加重我国铜资源短缺问题,所以蚀刻废液的资源化处理一直备受关注。目前对酸性蚀刻废液的处理方式分为铜资源回收、废液排放和废液处理后循环再利用,对重金属废水的主要处理技术分为物理法、化学法、物理化学法,例如:中和法、金属置换法、溶剂萃取法、电化学法等。这些处理技术主要从废水处理单一的角度出发,对资源的再利用兼顾考虑较少,存在效率低、成本高的不足。本文基于印刷电路板行业产生的酸性蚀刻废水的组分和特性,以其资源化技术工艺为研究内容,采用绿色的电化学技术,通过自主设计的穿透式同轴电极分流结构的电解回收装置电解处理线路板酸性蚀刻含铜废水。分别设计单因素实验和多因素正交实验为研究方法,考察了电解电压、电解时间、初始铜浓度、初始p H对铜去除效果的单一影响和交互影响。结果表明:在电化学系统中以表面光滑的不锈钢作为系统阴极、石墨作为阳极对模拟废液进行电沉积处理,三个关键因素对铜去除率的影响从大到小依次为反应时间、电化学系统电压、铜初始浓度,其中,电解电压7V、铜初始浓度30g/L、初始p H值为4.0,在电解时间3h的条件下,铜的去除率可达99.45%,较好的实现了金属资源的回收。同时,采用SEM、XRD、EDS等表征方法对阴极沉积回收的铜产品资源进行了分析,分别考察电解电压、电解时间、初始铜浓度、初始p H等工艺参数对产物的微观形貌、化学物质组成、铜元素含量、铜晶体粒径的影响。通过SEM的分析发现,析出的含铜产物主要为片状、颗粒状、枝状;XRD结果表明,阴极沉积的铜产物衍射峰可标记为Cu(111)、(200)和(220),与铜标准卡片JCPDS04-0836一致;EDS分析结果表明,阴极沉积物中主要包含单质铜、氯化亚铜、氧化亚铜。而当电解时间为3h、铜初始浓度为20g/L、电解电压为8V,溶液p H为4.0时,阴极产物的微观形貌呈分枝状、主要杂质为氧化亚铜、铜含量可达88.91%、铜晶体粒径为57.77nm。

关键词：含铜废水电解酸性蚀刻液枝状铜