金刚石膜电极对有机污染物的电催化特性

研究了化学气相沉积法(CVD)制备得到的掺硼金刚石膜电极的物理性质和电化学性能.用扫描电子显微镜(SEM)法表征了金刚石膜的表面微观结构,采用循环伏安法和交流阻抗法研究了电极的电化学性质.结果表明,金刚石薄膜表面形态为复晶结构,颗粒大小均匀,掺硼后使电极具有良好的导电性能.金刚石膜电极具有很宽的电势窗口,在酸性、中性和碱性3种介质中分别为4.3V、4.0V和3.0V.同时,金刚石膜电极的背景电流非常低,为-9×10^-6～5×10^-7A.在铁氰化钾电解液中,金刚石膜电极表面在反应过程中始终保持良好的活性,在表面进行的电化学反应具有良好的准可逆性,其电极动力学主要是受扩散过程所控制.金刚石膜电极对有机污染物的催化氧化作用具有选择性.与铂电极和石墨电极相比,金刚石膜电极对苯酚、硝基苯等芳香化合物的催化氧化强烈,氧化过程较为简单、彻底.这些性质表明金刚石膜电极是一种非常适用于环保处理的新型电极.     

Evaluation of adsorption capacities of humic acids extracted from Algerian soil on polyaniline for application to remove pollutants such as Cd(Ⅱ), Zn(Ⅱ) and Ni(Ⅱ) and characterization with cavity microelectrode

The adsorption capacities of new humic acids isolated from Yakouren forest (YHA) and Sahara (Tamenrasset: THA) soils (Algeria) and commercial humic acid (PFHA) on polyaniline emeraldine base (PEB) were studied at pH 6.6. Also the adsorption of heavy metals such as Cd2+, Zn2+ and Ni2+ on humic acid-polyaniline systems (HA-PEB) was investigated at the same conditions. HA-PEB compounds were characterized by scanning electron microscopy (SEM), infrared spectrometry and cavity microelectrode. In addition, batch adsorption and cavity microelectrode were used in the adsorption study of Cd2+, Zn2+ and Ni2+ on HA-PEB. To develop biocaptors of polluting metals using a cavity microelectrode modified by HA-PEB systems, the adsorption kinetic and adsorption capacity were investigated. The SEM analysis showed that the presence of humic acid affected the PEB surface and caused the formation of a granular morphology. The maximum adsorption capacities (qmax) of PFHA, THA and YHA determined by adsorption isotherms were 91.31, 132.1 and 151.0 mg/g, respectively. Batch adsorption results showed that qmax of Cd2+, Zn2+ and Ni2+ on HA-PEB followed the order: THA-PEB > YHA-PEB > PFHA-PEB. The voltammograms obtained with HA-PEB modified cavity microelectrode showed the appearance of new redox couples reflecting the adsorption of HA on PEB. Metal-humic acid-polyaniline voltammograms were characterized by appearance of oxidation-reduction couples or reduction wave corresponding to metal. Finally, the result may be exploited to develop a biocaptor based on the cavity microelectrode amended by THA-PEB and YHA-PEB.     

电极旋转放电条件下O3合成效率的理论研究

根据低温等离子体理论和电磁场理论，在实验的基础上研究了电极旋转条件下低温等离子体的产生机制和臭氧的合成机制，分析了放电过程中二次放电重叠对臭氧合成的影响，建立了旋转放电与二次放电的理论模型，并根据这一理论模型导出电极旋转条件下的臭氧合成效率与二次放电重叠概率以及电极旋转速度间的理论关系．这一理论结果表明：二次放电重叠使得臭氧合成效率降低，而电极以适当地速度旋转则可以有效地避免二次放电的重叠，从而提高臭氧的合成效率．理论值和实验结果能够较好地吻合．     

微生物光电化学池去除硝酸盐氮:以PANI/TiO2-NTs为光阳极

利用微生物光电化学池(MPEC)去除污染物是一种经济高效环保的方法.本实验在制备获得聚苯胺/二氧化钛纳米管阵列(PANI/TiO_2-NTs)复合光电极的基础上,构建了由PANI/TiO_2-NTs光阳极和生物阴极组成的MPEC系统,并对其去除硝酸盐氮(NO~-_3-N)的性能进行研究.结果表明,PANI负载时间为80 s时,PANI/TiO_2-NTs电极光电性能最佳,相比于TiO_2-NTs电极光电流密度增大约一倍,PANI的修饰有效提高了光能利用率.构建的MPEC系统能在无外加电压的条件下利用光能驱动实现自养反硝化脱氮,NO~-_3-N的生物降解符合准一级反应动力学方程.光响应电流密度越大,系统反硝化脱氮性能越好,NO~-_3-N初始浓度为25 mg·L~(-1)时,当光响应电流密度从0.17 mA·cm~(-2)增加至0.67 mA·cm~(-2),平均反硝化速率从0.83 mg·(L·h)~(-1)增大到2.83 mg·(L·h)~(-1).对生物阴极微生物膜进行了高通量测序,发现Pseudomonas所占比例最大(27.37%)为优势菌属.分析认为PANI/TiO_2-NTs光阳极产生的光生电子通过外电路传递到阴极,Pseudomonas、Alishewanella和Flavobacterium等具有自养反硝化能力和电化学活性的微生物可直接利用电极上的电子作为唯一的电子供体进行自养反硝化脱氮.     

基于方波溶出伏安法的电化学传感器检测水体中痕量铅

基于方波溶出伏安法运用丝网印刷电极探索了一种利用电化学传感器检测水样中痕量铅的方法.得到了该检测方法的最佳参数:方波频率30 Hz,振幅80 mV,电位增量5 mV;0.5 mol/L的支持电解质(KCl);沉积电位-1.1 V,沉积时间400 s.在该优化条件下,在浓度为25 ～ 500μg/L范围内溶出峰电流与铅离子浓度呈良好的线性关系(R2=0.9945).对于几种其他金属离子的干扰实验结果表明,Mn2的存在严重抑制铅离子的峰电流.     

在节能环保中腾飞——河北长城长电极有限公司

河北长城长电极有限公司(以下简称长城长电极)位于著名数学家祖冲之故乡涞水县,是生产矿热炉用炭电极为主的专业生产厂家.产品丰要用于金属硅、铁合金、电石等冶炼行业,长城长电极产品已畅销全国20个省市自治区,并远销美国,澳大利亚、加拿大,巴西、德国等国家.     

河北长城长电极有限公司

据中国炭素行业协会统计数据证实：自1999年以来,河北长城长电极有限公司炭电极产销量连年位居国内同行业第一;自2004年以来,炭电极产销量达到世界第一。目前公司占领了全国工业硅冶炼用电极70％的市场份额,并已出口到美国、澳大利弧、巴西、加拿大、德国等国际市场。河北长城长电极有限公司始建于1987年12月,厂址位于河北省涞水县,     

改性Ti/SnO2-Sb电极催化降解1,4-二氯苯废水试验研究

采用聚合物前驱体法制备了未掺杂、掺杂Cu、掺杂Bi、掺杂Ni的4种Ti/Sn O2-Sb电极,运用SEM和XRD分析电极表面形貌及结构,通过线性极化扫描、循环伏安等测试考察其电化学性能,同时进行1,4二氯苯(p-DCB)降解实验进一步探究电极的电催化氧化特性.SEM和XRD结果表明,掺杂金属可改善电极表面形貌,增大其比表面积;电化学测试表明,Ti/Sn O2-Sb电极的析氧电位并未因金属掺杂而有明显改变,掺杂金属后,Ti/Sn O2-Sb电极具有更优的电催化活性和稳定性.p-DCB降解实验表明,改性Ti/Sn O2-Sb电极对p-DCB的降解效率明显提高,其中Ti/Sn O2-Sb-Cu电极的电催化处理效果最优,电解2 h后p-DCB的去除率即达到87.6%,且p-DCB的降解反应遵循一级反应动力学规律.     

倒极长寿命的Ti/RuO2-IrO2-RhOx电极对氨氮废水的处理效能

在电化学处理高硬度氨氮废水过程中,Ca²⁺、Mg²⁺等会在电场作用下富集并沉积在电极表面,引起电极结垢,最终影响氨氮去除效率。倒极除垢操作简单、脱垢效果佳,但会折损电极寿命。为了解决这一问题,研制了一种可在倒极操作下保持长寿命的Ti/RuO₂-IrO₂-RhO_x新型电极,以用于处理上述高硬度氨氮废水。结果表明,在倒极操作下,Ti/RuO₂-IrO₂-RhO_x电极加速寿命高达1 400 h,分别是Ti/RuO₂-TiO₂与Ti/IrO₂-Ta₂O₅电极的47倍与23倍。物理化学表征结果表明,RuO₂-IrO₂-RhO_x涂层为致密均匀固溶体,表面有簇状晶粒析出。将研制的Ti/RuO₂-IrO₂-RhO_x新型电极用于电解氨氮废水,发现其在析氯与氨氮去除方面均优于Ti/RuO₂-TiO₂和Ti/IrO₂-Ta₂O₅。此外,氨氮浓度、电流密度以及初始氯离子浓度对氨氮去除效率均有明显影响。以上研究结果可为Ti/RuO₂-IrO₂-RhO_x新型电极在氨氮废水的处理中的应用提供参考。     

线板排布对静电除尘性能影响的数值模拟

为揭示电极排布对线板式电除尘器除尘性能的影响规律,基于电晕电场模型、k-ε湍流模型、Lawless电荷累积模型,建立了电除尘多物理场模拟模型,并通过改变极板间距和极线间距,分析了电场电势、风速、颗粒运动轨迹、除尘效率的变化特征。结果表明：极板间距增大降低了电势变化速率,极线间距减小导致放电极电势分布由点式转为条状,极线周围电势影响程度增强;增加极板间距或极线间距,均能减小流场内涡流范围,提高流速分布的均匀性;极板间距或极线间距减小,颗粒轨迹偏移的角度增大,除尘效率随之升高,且颗粒在电场停留的时间缩短;除尘效率与颗粒粒径呈正相关,除尘效率与极板间距或极线间距呈负相关。模拟得到的优化工况为：当极线间距为180 mm、极板间距为200 mm时,电除尘器对粒径为2.5 μm的颗粒除尘效率为98.6%。本研究通过构建新的模拟模型应用于线板式电除尘器的工况优化中,可为电除尘器结构优化设计和性能提升提供参考。