Mg2Sn对镁合金耐腐蚀性能影响的计算分析与验证

目的 从计算角度分析镁合金中的主要析出相Mg_(2)Sn对ZA系镁合金耐蚀性能的影响,并采用试验测试的方法对其进行验证。方法 利用第一性原理计算方法对Mg_(2)Sn的表面能与功函数进行计算,通过与构建的Mg基体以及Zn、Al掺杂的Mg表面的表面能、功函数进行对比分析,分析Mg_(2)Sn对ZA系镁合金耐蚀性能的影响。为了验证计算结果,制备Mg-5Zn-3Al-0Sn合金以及Mg-5Zn-3Al-3Sn合金,通过电化学实验对2种合金的耐蚀性能进行对比分析,研究Mg_(2)Sn对ZA系镁合金耐蚀性能的影响。结果 计算了Mg基体表面能与功函数,与其他成果计算结果的符合程度较好。对Mg_(2)Sn不同表面的功函数进行计算,通过与Mg、Mg-Zn、Mg-Al表面的计算结果进行对比,发现Mg_(2)Sn的功函数均要更高。XRD测试结果表明,制备的Mg-5Zn-3Al-3Sn合金中有明显的Mg_(2)Sn相。电化学测试结果表明,Mg-5Zn-3Al-0Sn的耐蚀性能要好于Mg-5Zn-3Al-3Sn的耐蚀性能。结论 通过第一性原理计算发现,Mg_(2)Sn的功函数高于Mg基体表面的功函数,说明在合金中易发生微电偶腐蚀,Mg_(2)Sn充当阴极相促进Mg基体的腐蚀。电化学测试结果说明,当合金中存在明显的Mg_(2)Sn相时,合金的耐蚀性能降低,腐蚀电位达到-1.21 V。     

改性环氧有机涂层的电偶腐蚀行为模拟分析

目的 实现二氧化钛-还原氧化石墨烯改性环氧防腐涂层在海洋工程应用下的电偶腐蚀行为分析。方法 以还原氧化石墨烯、二氧化钛为纳米填料,制备改性环氧防腐涂层,并以此涂层为模型,利用有限元计算软件,研究改性环氧涂层存在微观缺陷情况下,涂层抑制金属电偶腐蚀的作用规律。结果 改性环氧涂层可以有效抑制金属电偶腐蚀问题。计算研究了缺陷涂层在不同孔洞宽度和分布状态下,涂层对电偶腐蚀的抑制程度。当缺陷涂层孔洞宽度为500 μm,阴阳面积比为2︰1时,电位差最小为1.05×10^–6 V,可以有效抑制电偶腐蚀。结论 二氧化钛-还原氧化石墨烯的添加,可以填补涂层空隙,阻碍水渗透,有效提高环氧涂层的防腐性能。利用有限元模拟计算可得,涂层破损时会发生局部严重腐蚀,最终造成工程结构的失效。     

上流式生物电化学系统深化处理2-氯硝基苯废水

构建了多组上流式生物电化学反应系统(up-flow bio-electrochemical system,简称UBES),研究了UBES降解2-氯硝基苯(2-CNB)废水的特性,探究了2-CNB在UBES中降解的影响因素和降解途径.实验结果表明:在一定范围内增大外加电压,2-CNB在UBES系统中降解速率与电压值呈正相关,当外加电压超过某一范围时,2-CNB降解速率下降.中性条件下,当2-CNB初始浓度为20 mg·L~(-1),外加电压为1.4 V反应30 h后,2-CNB的降解率达到99.61%;采用HPLC、HPLC/MS、HPLC/MS/MS及IC技术,分析了2-CNB降解24 h的中间产物,结果表明:2-CNB在降解过程中将产生苯胺、2-氯苯酚、苯二酚、2-氯苯胺、2-氯亚硝基苯、2-氯羟基苯胺、正己酸、丁二酸等中间产物,部分Cl元素和N元素分别转化为Cl~-和NO~-_3.2-CNB在UBES系统中降解包含阴极还原、阳极氧化两种降解途径.     

周期换向电凝聚法处理模拟染料废水的能耗分析

在前期研究获得周期换向电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水过程的最佳参数基础上,依据法拉第第一定律,通过考察模拟染料废水过程中溶解的金属数量和精确测量的电子转移数量,确定废水处理过程中的能耗情况。通过研究可知,采用PCEM方式处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水时,反应时间为20min时,铁极板消耗的质量为745.88g/kg(dye),铝极板消耗的质量为239.34g/kg(dye),所消耗的电能是1.558w·h,处理单位质量染料电能消耗为:7144.50w·h/kg(dye)。     

低成本海水淡化集成技术探讨

海水淡化集成技术以低温多效蒸馏海水淡化为核心,联合热电与盐碱化工,形成"热-电-水-盐"四联产模式,实现淡水资源、海水资源以及能源的综合利用,大幅降低生产成本,并取得环保效益、社会效益。为未来向城市供水提供了一条现实可行的方案。     

生物-电协同驱动型同步脱氮除硫工艺性能及功能菌群分析

同步脱氮除硫燃料电池可同时去除氮硫污染物并产生电能,其同步脱氮除硫功能受到生物驱动和电能驱动的双重作用.为探究该新型工艺中生物驱动和电能驱动的贡献,分别构建了电能驱动型、生物驱动型和生物-电驱动型同步脱氮除硫系统,并考察了其基质去除性能、产物类型分布和电能产生情况.结果表明,生物驱动型和生物-电驱动型系统皆具有良好的同步脱氮除硫功能,而电能驱动系统仅具有硫氧化功能.通过衡算不同驱动型系统对基质去除的贡献率以及对产物产生的贡献比,发现在生物-电驱动系统中,电能驱动和生物驱动在硝酸盐还原,硫酸盐和氮气的生成以及电量产生方面皆具有协同效应.并通过高通量测序分别从门和属分类水平对生物驱动系统和生物-电驱动系统阳极室内污泥细菌群落进行分析,相对丰度较高的菌门都是Proteobacteria和Bacteroidetes,而生物驱动系统的优势菌属为Halothiobacillus和Thauera,生物-电驱动系统的优势菌属为Marinilabiaceae和Rhodanobacter.     

用于微电子废水预处理的过滤式阴极电芬顿工艺中试

以钢丝网膜组件为阴极构建了过滤式阴极电芬顿工艺,针对微电子废水再生回用预处理开展中试研究。考察了过滤式阴极电芬顿工艺有机物处理潜能,研究了曝气/不曝气、外加电压、Fe2+投加量等运行参数对污染物去除效果及运行费用的影响,在最优工况下开展了连续流中试,并与传统芬顿工艺进行对比。结果表明:过滤式阴极电芬顿工艺能够稳定产生·OH,具备难降解有机物处理潜能。在HRT=120 min条件下,过滤式阴极电芬顿工艺最佳运行工况为:曝气量0.6 m3/h,外加电压3 V,Fe2+投加量0.3 mmol/L。在该工况下处理微电子废水COD、TOC、H₂O₂去除率分别为(73.6±18.3)%、(51.2±12.7)%和(83.7±13.0)%,单位COD处理费用为1.93 元/g COD,有机物去除效果和运行费用较传统芬顿具有显著优势。     

电活化过硫酸盐去除铜绿微囊藻的效果及机理研究

为了开发微藻及藻类有机物的高效去除技术,采用电活化过硫酸盐(EC/PS)体系处理含铜绿微囊藻的水样. 通过藻细胞密度和叶绿素a含量测定以及扫描电镜观察,研究了EC/PS体系的除藻特性及影响因素;采用荧光区域积分法定量分析了除藻过程中胞内有机物(IOM)和胞外有机物(EOM)的变化特征;利用电子顺磁共振波谱仪测定了EC/PS体系中的自由基类别,并分析了EC/PS体系的除藻机理. 结果表明:①在初始藻细胞密度为1.24×107~1.30×107 cells/mL,电压为7 V,初始pH为6,初始PS浓度为4 mmol/L的条件下,当EC/PS体系处理60 min时,藻细胞和叶绿素a的去除率分别达90.80%和98.41%,明显优于单独EC体系和单独PS体系;当EC/PS体系处理10 min时,IOM的总荧光响应值降低了77.39%. 在处理过程中,以腐殖酸类物质为主的胞内有机物会大量释放. ②EC/PS体系中电化学作用对除藻的平均贡献率为54.63%;同时,除藻过程可产生大量的SO₄?·和·OH,且其随处理时间的增加而增加. 研究显示,EC/PS体系能有效去除铜绿微囊藻及藻类有机物,反应体系中的SO₄?·和·OH发挥了重要作用.      

盐度对MFC产电及其微生物群落的影响

本文研究了模拟废水中不同盐度对微生物燃料电池(Microbial fuel cell, MFC)性能的影响.当向MFC中依次添加0,20,40,60,70g/L NaCl时,MFC的最大输出电压从660mV下降到130mV,库仑效率也从67%下降到4%.如果向MFC中直接添加40g/L和70g/L NaCl并运行两个周期后,MFC无电能输出,然而,停止添加NaCl(盐度解除)后MFC产电性能能够在60h内恢复.此外,当盐度高于40g/L NaCl时,阳极微生物群落发生明显的变化.研究结果可为MFC或其他生物反应器处理盐度废水提供一定的依据.     

宁夏地区电动汽车换电定价建议

为推动电动汽车充、换电网络的建设和发展,通过分析宁夏地区汽车市场能耗型式及水平,综合考虑了不同的能源补给方式,提出了宁夏电动汽车换电定价建议。分析结果表明:随着电池技术的不断进步,电动汽车能耗成本进一步下降,电动汽车市场占有率将达到一定规模,预期5~7年后,电动汽车换电价格可以不依靠政府补助参与市场竞争。