二次电池生命周期评价软件模块的设计与应用

建立一种专门软件来评价各种类型的二次电池。该软件是基于Eco-indicator 99体系的生命周期评价数据库而构建的,通过将二次电池的组分进行标准化换算后再输入软件,经过一定的后台计算即可得到某种电池的资源消耗、人类健康损害、生态系统损害等方面的评价结果,亦可作综合评价。该软件可实现对多个型号二次电池进行环境影响指数的计算、评价和图表分析等功能,并可储存所输入的数据。此外,还能对不同二次电池的评价结果进行图形化对比分析。最后,选择少量二次电池输入该软件进行了实际的计算和评价应用。     

锂离子电池正极材料环境友好性与充放电性能耦合优选

本文通过生命周期评价方法,设定在相同的外界容量需求下,结合电池循环性能数据,研究了LiCo1／3Ni1／3Mn1／3O2、LiCo1／3Ni1／3Mn1／3O2＋1％ Fe3O4和 LiMn0．2 Fe0．8 PO43种不同的锂离子正极材料的环境影响,并耦合环境影响和放电比容量进行量化处理,得到相应的性能优选指数。结果表明：锂离子电池的正极材料普遍具有较大的综合环境影响值,3大类环境影响分类中影响较大的是人体健康和资源消耗。在3种正极材料中,LiCo1／3Ni1／3Mn1／3O2的综合性能最好,环境友好性和充放电性能都具有较大的优选指数。在 LCA 处理正极材料的基础上,结合电池充放电数据实现了对材料的比较和优选。     

掺氮碳纳米管的制备及其锂硫电池性能

采用化学气相沉积的方法合成了掺氮碳纳米管(N-CNTs)。相较于纯碳纳米管(CNTs),N-CNTs拥有更多结构上的缺陷,具有更高的导电性能,且硫在其表面的分布更加均匀,从而提升了掺氮碳纳米管/硫(N-CNTs/S)复合材料的性能。与纯碳纳米管/硫(CNTs/S)电极相比,N-CNTs/S电极在不同倍率下首放电比容量提升了近30%,在837.5 mA/g的电流密度下循环100圈后,放电容量的保持能力也更好。这表明氮掺杂提升了锂硫电池正极材料的电化学性能。     

一种共溶性磷系阻燃电解液研究

选用含1 mol/L LiPF_6/EC+DEC(质量比1∶1)传统二元电解液作为标准电解液,与具有较优性质的磷系阻燃添加剂磷酸三甲酯(TMP)按照不同比例共混,合成制备系列阻燃电解液新体系。对该系列阻燃电解液新体系进行自熄时间、热力学稳定性、离子电导率等测试,得到兼具安全性和电化学性能的最优体系1 mol/L Li PF6/EC+DEC(质量比1∶1)/35%TMP(质量分数)。对该体系进行了电化学稳定窗口测试,并且匹配LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_2正极材料、Li_4Ti_5O_(12)负极材料进行恒流充放电测试。结果表明,与标准电解液相比,1mol/L LiPF_6/EC+DEC(质量比1∶1)/35%TMP(质量分数)在保证电池安全性的同时,匹配正负极材料都具有良好的循环性能,具有广阔的应用前景。     

可见光催化剂Ag_3PO_4/海泡石的制备及降解染料废水性能

以沉淀法、离子交换法和原位法制备了Ag_3PO_4/海泡石复合光催化剂,采用XRD、FTIR、UV-Vis-DRS对其结构进行了表征,以可见光驱动催化降解日落黄染料为探针反应,考察了制备方法对催化剂光催化性能的影响。结果表明:Ag_3PO_4与海泡石成功复合并产生了协同作用,催化剂中Ag_3PO_4均为立方晶型,部分Ag_3PO_4进入了海泡石层间,改变了其晶面有序性并拓宽了层间距,海泡石对Ag_3PO_4的复合提高了Ag_3PO_4的稳定性和光催化活性;其中,离子交换法制备的光催化剂中Ag_3PO_4与海泡石的复合程度最高,Ag_3PO_4稳定性最强,光催化活性最好,在可见光驱动下,该催化剂对50 mg/L的日落黄降解率可达97.16%,并且对其他3种50 mg/L的染料废水的降解率也在86%以上,此外,该催化剂再生2次后仍保持良好的活性和稳定性。     

掺硼金刚石膜电极电化学氧化双酚A的影响因素及机理研究

采用响应曲面法系统研究了掺硼金刚石(Boron-doped Diamond,BDD)膜电极电化学氧化双酚A (BisphenolA,BPA)的影响因素及含氯副产物的生成。结果表明,电流密度是影响降解速率常数(k)和氯离子消耗量(Δc(Cl-))的最主要因素。以BPA有效降解的同时生成较少量的含氯副产物为标准,通过响应曲面法计算得到的最优反应条件为:对0. 06 mmol/L BPA、40 mmol/L NaCl(pH=8)的溶液,当电流密度为15 mA/cm2时,k为0. 318 min-1,Δc(Cl-)仅为3. 55 mmol/L。BDD电极电解不仅生成了高浓度的高氯酸盐,还生成了1,1,2,2-四氯乙烷、2,3,4,6-四氯苯酚和五氯苯酚等仅在BDD体系中被检测到的含氯有机副产物。综上,经BDD电极电化学氧化处理后尽管整个BPA溶液的毒性明显降低,但还需特别关注反应过程中生成的含氯副产物。     

阻燃电解液改善钛酸锂电池体系热稳定性研究

为了提高锂离子电池安全性,将碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯与二甲基乙酰胺加入到1.0mol/L LiPF_6/碳酸乙烯酯+碳酸二乙酯(1∶1wt%)的基准电解液中,配制成阻燃电解液。运用C80微量量热仪对钛酸锂负极(放电至1.0V)与基准电解液共存体系、钛酸锂负极(放电至1.0V)与阻燃电解液共存体系进行热稳定性测试,并计算得到热力学参数。对Li/基准电解液/Li_4Ti_5O_(12)和Li/阻燃电解液/Li_4Ti_5O_(12)半电池进行充放电循环测试、循环伏安测试与SEM扫描电镜测试。实验结果表明,钛酸锂负极与阻燃电解液体系反应放出的热量较钛酸锂负极与基准电解液体系减少了35.4%,且具有更高的活化能,提高了钛酸锂电池体系的热稳定性;同时电化学测试结果表明,阻燃电解液与钛酸锂负极有良好的相容性,可以应用到钛酸锂电池体系。     

活性炭涂层电极电吸附除盐性能研究

构造了简易的电容去离子(CDI)反应装置,以活性炭粉末为吸附材料,聚偏氟乙烯(PVDF)为黏结剂,石墨粉为导电剂。这3种物质的质量比为8∶1∶1。采用涂覆分解法制备活性炭电极,研究其电吸附除盐性能。利用扫描电子显微镜(SEM)对电极的表观形态进行分析,利用电化学工作站对电极材料的电化学性能进行分析,并估算单位质量电极的电容。通过单因素试验得到电容去离子试验的最佳反应条件:端电压为1.6 V,流量为10 L/min,极板间距为2 mm。此条件下离子去除率可达47.9%。吸附达平衡后断开电源,进行电极可再生性研究。结果表明,电极在短时间内即可再生。     

二次电池生产场地环境风险评价软件开发与应用

针对二次电池生产场地的环境问题以及随之而来的员工职业健康风险,设计了场地环境风险评价软件。以生命周期评价理论为基础,建立土壤重金属污染评价、人体健康风险计算模型并应用于软件系统。以长江三角洲某电池生产场地为例进行系统操作,证实该软件能成功对二次电池生产场地的生态风险进行评价。该软件为治理环境土壤污染提供有针对性的措施及软件支持,这对于监管不同场地的生态风险、保护人体健康具有重要意义。     

NH_4H_2PO_4对蔗糖粉尘爆炸的抑制作用试验研究

为研究NH_4H_2PO_4粉尘对蔗糖粉尘爆炸的抑制作用,利用20 L球形爆炸试验装置分析NH_4H_2PO_4-蔗糖混合粉尘的最大爆炸压力p_(max)和最大压力上升速率(dp/dt)_(max)。结果表明:NH_4H_2PO_4能够降低蔗糖粉尘的p_(max)和(dp/dt)_(max),并延迟其到达峰值的时间,从而降低蔗糖粉尘的爆炸强度;质量浓度分别为200、350、500、750 g/m~3的蔗糖粉尘中NH_4H_2PO_4的质量分数分别达到8%、14%、14%、13%时,蔗糖粉尘被完全惰化;质量浓度为350 g/m~3的蔗糖粉尘在不同粒径(48～74、38～47、25～37μm),NH_4H_2PO_4质量分数分别达到14%、13%、11%时被完全惰化;添加NH_4H_2PO_4能有效减轻蔗糖粉尘的爆炸危害,且在一定粒径范围内,粒径越小,对蔗糖粉尘爆炸的抑爆效果越好。     

Reuse of nickel recovered from spent Ni–Cd batteries for the preparation of C/Ni and C/Ni/Pd layered electrodes for energy sources

Nickel recovered in the recycling process of Ni–Cd batteries was used as a main component of bath for electrodeposition of nickel onto carbon fabric in order to obtain C/Ni composite. A part of the obtained composite was additionally coated with a thin layer of palladium (C/Ni/Pd composite). All the materials were investigated to assess the possibility of their use in the processes of electrochemical storage (sorption/desorption) of hydrogen and electrochemical oxidation of methanol. The obtained results showed the composites to be active electrode materials in these processes. The electrodes exhibited high activity and cyclability, especially in the process of methanol oxidation due to electrocatalytic activity of both nickel deposited onto carbon fabric and the outer layer of porous palladium coating nickel substrate.     

MTBE装置潜在危险性分析及物料泄漏扩散后果模拟研究

MTBE装置处理的物料（混合C4、甲醇）具有易燃易爆性,若发生物料泄漏,将导致装置发生火灾爆炸。为了确保装置安全平稳、长周期运行,基于MTBE装置工艺技术特点,全面系统分析了装置的潜在危险性,总结出导致装置发生火灾爆炸事故的主要因素-物料泄漏;在此基础上,采用挪威DNV公司的SAFETI定量风险评价软件,建立混合C4、甲醇泄漏扩散模型,对物料泄漏导致的主要事故类型（喷射火、池火等）进行模拟,得出泄漏扩散引发火灾爆炸事故的危害范围。结果表明：该模拟研究能够反映出泄漏扩散过程和破坏范围,取得了较真实的事故影响范围曲线图,可以为设计人员更加详细了解MTBE装置发生事故的危害性及企业加强重点部位监控、制定防范措施、编制事故应急预案提供重要参考依据。     

不同物质对铬价态测定结果的影响

采用单波长法和双波长法,分别考察了KH2PO4、H3PO4、H2SO4、KNO3、牛肉膏和蛋白胨对Cr(III)和Cr(VI)质量浓度测定的影响。结果显示,Cr(III)和Cr(VI)在测量中是相互影响的,并且Cr(III)对Cr(VI)影响较显著。在单波长法测定中,牛肉膏、蛋白胨及2种酸对Cr(III)和Cr(VI)的影响较钾盐对其影响更为显著,H3PO4和H2SO4对Cr(III)和Cr(VI)的特征吸收峰值影响最大,降低幅度在20%～50%。这些物质对双波长法测定Cr(VI)几乎没有影响;但对Cr(III)测定中,H2SO4和H3PO4的影响较大,其相对误差分别为14.57%和8.87%,其余物质产生的相对误差均小于1.6%。因此,双波长法可用于生物样品中Cr(III)和Cr(VI)的测定,线性范围分别为0～160 mg/L和0～80mg/L。     

信息可视化在化工企业大气环境影响评价中的研究及应用

运用data system.exe技术,提出大气环境影响评价信息可视化软件的设计方法,建立了大气环境污染因子数据信息可视化模型,应用该成果对某石油化工企业大气环境进行初步风险评价,结果表明:通过输入大气环境污染因子监测值,系统可自动判定大气环境的污染程度,并把对应环境质量的级别、环境的安全程度以及污染对人体与生物的影响程度在图中显示出来,能有效地提高环境影响评价的可靠度。该软件能在识别污染因子数据信息的同时生成与之相匹配的直观的模拟环境图像,有助于管理者进行及时分析与决策,建立的环境污染因子数据信息可视化软件具有很强的适用性。同时对政府部门制定环保工作决策具有重要的参考价值。     

环境影响评价中公众参与绩效考核指标体系构建与实证研究

本文构建了公众参与绩效考核指标体系,通过专家咨询法确定各指标权重,然后以湘潭垃圾焚烧发电厂环境影响评价中公众参与为例,运用模糊综合评判法进行实证研究。研究结论对提高环境影响评价中公众参与力度,考核公众参与的绩效水平提供科学依据。     

LPCVD法制备TiO_2纳米薄膜的生命周期评价

针对纳米材料生产的高能耗、低生产率的特点,用生命周期评价(LCA)方法对纳米TiO_2薄膜生产过程进行了环境影响评价,并通过设置不同的低压化学气相沉积过程(LPCVD)工艺参数,研究了工艺参数中温度和压强对于TiO_2薄膜评价结果的影响。研究显示,纳米TiO_2薄膜生产阶段的环境表现受LPCVD过程工艺参数影响,评价结果可用于指导LPCVD工艺优化。     

Ti/RuO2-SnO2-TiO2涂层电极电催化氧化苯酚废水研究

采用热分解法将SnO_2掺杂于RuO_2-TiO_2涂层中,制得性能高效的Ti/RuO_2-SnO_2-TiO_2阳极氧化电极。以该自制电极为阳极、钛板为阴极构成电催化氧化体系,对模拟苯酚废水进行电催化氧化试验。利用高效液相色谱探讨了苯酚废水溶液在该体系中的电催化氧化反应历程,并推断出氧化降解途径。采用SEM和XRD表征电极涂层结构和形貌,循环伏安法测试电极电化学性能。通过单因素试验考察反应时间、电流密度(CD)、电极间距、Na_2SO_4电解质浓度、苯酚质量浓度、pH值五个因素对电催化氧化试验的影响,结果表明:在反应时间为240 min、电流密度为102.6 mA/cm~2、电极间距为1.5 cm、电解质浓度为0.5 mol/L、苯酚质量浓度为300 mg/L、pH=5的最佳试验条件下,苯酚的降解率达到98%以上,COD的去除率达到90%以上。     

基于钻孔数据煤矿开采地表沉陷预计

开采沉陷引起的环境损害评价是环评工作中的重要内容,现有预计软件基本不适应在大面积环评工作中开展沉陷预计工作。针对现有问题,以矿区钻孔数据为基础,基于Delaunay三角形剖分算法建立了煤层开采地表沉陷预计模型。通过设计对比试验,验证了新建模型预计结果较传统的预计方法更加符合实际地表沉陷情况,预计结果的可靠性较高。将该模型运用到工程实例中,可以节省人力资源,使煤矿生态环评从原来以定性分析、半定量预计为主的状况,提高到以定量预测为主的高度,更好地为矿区生态环境保服务。     

基于粗糙集-神经网络的矿山地质环境影响评价模型及应用

采用衡山白果地区石膏矿山的11个评价指标,综合运用粗糙集和神经网络理论,构建了基于粗糙集-神经网络(RS-ANN)的矿山地质环境影响评价模型,对RSES软件约简的数据和无约简的数据采用EasyNN-plus软件进行预测评价。神经网络模型的输入属性为8个,而粗糙集-神经网络模型的输入属性为6个,训练样本均为13个,预测样本均为4个,前者的平均预测精度为1.85%～24.86%,后者为1.23%～15.28%。研究发现,粗糙集在保留关键信息的前提下可有效地对数据表进行约简,约简后的神经网络预测结果与实际情况吻合,并比无约简时总体精度有较大幅度提高。