胺液净化中离子交换树脂的失效与再生研究

离子交换法常被应用于胺液净化领域,但是在低碱液浓度下部分离子交换树脂难以再生,存在失效的问题。利用SEM、EDS、FT-IR和XPS等手段对树脂的失效原因进行分析,并利用电再生的方法对失效树脂的再生进行了探究。实验结果显示,树脂净化胺液前后的骨架和功能基团并未改变,但是硫元素的质量分数显著提升,结合S 2p光谱存在162.2 eV和163.4 eV 2个分裂峰,说明树脂失效的主要原因是吸附的硫离子难以解吸;对失效树脂施加电再生时树脂的交换容量提升了3.6倍,吸附的硫元素质量分数下降了57.5%,表明电再生的方式可以提高树脂的交换容量和树脂内硫离子的解吸程度。

碱水电解析氢NiMoP/Cu阴极材料的制备与性能研究

为研究高效经济的碱水电解析氢阴极材料,采用化学沉积､化学沉积后气相磷化和电化学沉积3种方式在紫铜片上制备不同的镍基三元非贵金属磷化物NiMoP,其中电沉积制得的NiMoP3/Cu电极性能最佳,在1 mol/L KOH溶液､10 mA/cm^(2)电流密度下,NiMoP3/Cu电极进行析氢反应(HER)的过电位仅为-114 mV;在10 mA/cm^(2)和100 mA/cm^(2)下测定400 h,HER的过电位无明显变化。结果表明,镀层中Mo质量分数的提高增大了电极材料的电化学表面积,降低了电化学反应阻抗,增强了其电化学性能。该高活性､高稳定性､低成本的NiMoP/Cu析氢电极材料在工业碱性水电解制氢中具有很大的应用潜力。

石墨烯形貌调控及其对鳞片状锌粉涂层防腐性能的影响

采用硅烷偶联剂KH-550、KH-560先后对水滑石进行表面改性,硅羟基与氧化石墨烯表面羟基之间的脱水缩合使得多片层的石墨烯得以锚定在水滑石表面,实现石墨烯的形貌调控。相比未经形貌调控的褶皱石墨烯,去褶皱石墨烯表面的褶皱程度出现明显下降,化学稳定性也得到了一定程度的提升。去褶皱石墨烯作为填料所制备得到的鳞片状锌粉复合涂层经过开路电位测试、交流阻抗测试及盐雾腐蚀实验表明,与同载量褶皱石墨烯增强涂层相比,去褶皱石墨烯复合涂层的阴极保护寿命得到了不同程度的延长;同时低频阻抗模值也得到了提升,具有更高的屏蔽性能。

焦炭与不锈钢耦合阴极的电化学水软化性能研究

以304不锈钢网作为外层支撑床,锯齿不锈钢网作为内部支撑结构,在复合锯齿网的锯齿空隙中填充焦炭,制备了一种由焦炭与不锈钢两种材料耦合的填充床电极,用于解决电化学水软化阴极无法长期高效运行的问题。探究了最优的电极结构参数,结果表明,在阴阳极间距、外层平网孔径和表观电流密度分别为1.5 cm、20目、80 A/m^(2)时,电极对总硬度为700 mg/L的模拟循环冷却水的软化速率达到最佳,为46.873 g(/m^(2)·h)。当电极表面被垢层覆盖导致软化速率大幅下降时,通过振动方式对电极进行再生,研究了电极的使用寿命,结果表明,维持电极连续工作37 d,电极对循环冷却水仍保持较高的软化速率,可维持电化学水软化系统的长期高效运行。本研究可为解决电化学水软化阴极因无法有效再生导致的电化学水软化系统性能下降问题提供参考。

烷烃脱氢加热炉排烟余热深度回收协同烟压控制性能分析

炼化装置加热炉为石油炼化生产工艺中高能耗、高碳排放设备之一,但低温下烟气冷凝水会腐蚀换热设备,增设排烟余热回收换热设备还会增加烟气系统阻力,对生产工艺造成影响,降低加热炉燃烧效率。排烟余热回收利用系统的防腐、高效、低阻力及烟压控制是余热回收系统能效最大化技术难题。本文以炼化装置加热炉为对象,以烷烃脱氢加热炉为例,提出加热炉低温排烟余热深度回收协同炉膛烟压控制系统方案,采用自主研发的防腐、高效、低阻力排烟余热回收设备,建立加热炉低温排烟余热回收利用节能改造示范工程,并跟踪实测,将实测值与理论值进行对比。结果表明:该系统可将炉膛烟压控制在满足生产工艺要求范围内,控制精度达(-35±6.4)Pa;排烟温度由178.3~178.7℃降至54.3~78.7℃,系统节能率达4.75%~6.9%,烟气余热回收率达28.1%~40.4%,其中梯级换热比单级换热性能提高43.8%,(火用)效率可达52.8%~63.7%,并减少CO_(2)排放2884.5~4197.9t/a,且降低NO_(x)和SO_(2)等污染物排放,节能、减污、降碳效果显著。为炼化装置加热炉的排烟低温余热利用技术开发与应用提供了参考和示范。

Co改性的Ti/IrO_(2)-Co_(3)O_(4)-SnO_(2)-Sb_(2)O_(5)析氧涂层电极性能研究

为提升析氧电极催化性能及使用寿命,通过热解法制备了Co改性的Ti/IrO_(2)-Co_(3)O_(4)-SnO_(2)-Sb_(2)O_(5)四元氧化物电极。采用极化曲线(LSV)、循环伏安曲线(CV)、交流阻抗图谱(EIS)及加速寿命实验研究了电极在硫酸溶液中的析氧催化活性及稳定性。结果表明,随着Co摩尔分数的增大,涂层表面的粗糙度先降低后升高,而电极的析氧活性及加速寿命均先升高后降低;当Co摩尔分数为50%时电极催化活性最佳,而当Co摩尔分数为30%时电极寿命最长,与Ti/IrO_(2)-SnO_(2)-Sb_(2)O_(5)电极相比寿命提高了约76.7%。电化学测试结果表明,Co改性电极催化活性的提高得益于反应控速步骤的改变、涂层表面反应位点数量的增大及电化学反应阻抗的降低。

锯齿板状阴极电化学除垢工艺优化及机理研究

针对电化学除垢系统处理工业循环冷却水时能耗高的问题,采用锯齿板状阴极使系统能耗低至6.82 kW·h/(kg CaCO_(3))。实验和数值模拟结果表明,系统能耗降低是因为锯齿板状阴极的尖端区域水垢的沉积速率快、垢层与阴极结合力弱,使得垢层容易脱落;同时垢层覆盖锯齿状阴极尖端区域后,垢层沉积反应逐渐由尖端区域向平缓区域转移,大大延长了阴极失活时间,使得电化学除垢系统能耗降低。因此,通过尖端区域和平缓区域的协同作用,可以有效缓解阴极失活导致的高能耗问题。

低铱掺杂高活性Ti/IrRuSnSbO_(x)析氯电极的制备及性能研究

为了提高电极的析氯活性并降低生产成本,采用热分解法制备低Ir掺杂的Ti/IrRuSnSbO_(x)电极,通过材料表征和电化学测试研究了电极的微观结构和电化学性能。结果表明,在0~30%范围内,随着Ir摩尔分数的增加,表面裂纹逐渐增多且加深,增大了内表面活性面积占比,而析氯活性和析氯效率均先升高后降低,其中,掺杂摩尔分数10%的电极具有最低的电荷转移电阻、最高的反应速率,电流密度为10 mA/cm^(2)时析氯电位为1.118 V vs.SCE,析氯效率为99.6%。

工业循环水电解处理抑制微生物腐蚀研究

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。

电解诱导硬度变化优化电化学水软化工艺研究

针对不同结垢倾向的水质会影响电化学水软化性能的问题,从水质稳定性角度出发,提出电解诱导水质硬度变化优化水软化工艺的方法。将硬度变化与RSI指数建立联系,并通过循环水动态模拟实验建立基于不同水质结垢倾向的评价体系。结果表明,该工艺为不同结垢倾向的水质提供了一种除垢方式的性能评估方法,实现了电化学水软化技术的工艺优化。

BTA@介孔SiO_(2)-石墨烯/环氧涂层的导热防腐性能研究

为抑制石墨烯/聚合物导热复合涂层的“腐蚀促进活性”,制备了封装有苯并三氮唑(BTA)缓蚀剂的介孔SiO_(2)-石墨烯(SrGO)材料,考察了其作为导热、防腐填料的性能。结果表明,在5%填料下复合涂层的热导率相对于空白涂层提升了5.7倍;在3.5%NaCl溶液中浸泡35 d后复合涂层的|Z|_(0.01 Hz)比空白涂层高了约4个数量级。划伤-浸泡实验表明,BTA可从SrGO中释放到破损部位,进而有效抑制涂层的“腐蚀促进活性”,从而赋予涂层更长效的防腐性能。

电偶腐蚀数值模型的边界条件优化研究

提出了一种新颖的极化曲面边界条件设置方式,实现了腐蚀微环境实时变化对腐蚀动态影响的全过程数值模拟。考虑到AE44镁合金/Q235碳钢电偶对阴极为析氢反应,腐蚀环境主要涉及到的因素是溶液pH的变化,因此,研究了pH对电位-电流极化曲线的影响。通过建立模型系统研究了不同边界条件设置对模拟结果的影响,结果表明,当模型边界条件中考虑溶液pH的变化时,模拟结果最接近实验真实值,此模型模拟的精确度最大为94.10%,高于Tafel方程边界的54.87%和极化曲线边界的89.97%。

石墨烯胺基改性调控及其对涂层防腐性能的影响

采用环氧树脂固化剂中的芳香胺类物质对部分还原的氧化石墨烯进行表面改性,胺基可与氧化石墨烯表面残留的环氧基团加成反应从而实现在石墨烯表面修饰胺基基团(rGO-NH_(2))的调控。通过红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、透射电子显微镜、原子力显微镜对胺基改性石墨烯进行表征。结果表明,随着氧化石墨烯还原程度的不断加深,所得到的胺基改性石墨烯中胺基含量减少、碳原子晶格完整度提高且片层厚度稍有减少。对以rGO-NH_(2)为填料制备得到的环氧涂层进行交流阻抗测试、极化曲线测试及盐雾腐蚀实验,结果表明,复合涂层低频阻抗模值比纯环氧涂层高了4个数量级,具有更低的腐蚀电流密度、更高的屏蔽性能,且调控石墨烯的胺基改性有效抑制了石墨烯的腐蚀并促进了其活性。

4H-SiC衬底电化学氧化行为研究

为了提高电辅助加工技术用于碳化硅(SiC)衬底的加工效果,系统地研究了p型4H-SiC在硫酸钠溶液中的电化学氧化行为。结果表明,该单晶SiC的载流子浓度为2.0×10^(13)cm^(-3),平带电位为0.8 V_(SCE)。通电后,SiC被氧化为中间产物,之后继续氧化为二氧化硅(SiO_(2))。在0~9 V_(SCE)的电位范围内,SiC的阳极氧化经历4个阶段:活化区、钝化区、过渡区和过钝化区,且随着电位的增加,氧化速率增加;当电位高于击穿电位(约7.4 V_(SCE))即电位处于过钝化区时,SiC表面钝化膜被破坏且表面发生孔蚀(孔的深度约为0.069μm)。该结果为提高电辅助加工效果提供参考。

一种用于原位测量盐酸露点腐蚀的电化学阻抗探针

设计了一种用于原位测量盐酸露点腐蚀的电化学阻抗探针,该探针结构简单且不需要外接参比电极和对电极。在不同pH的盐酸溶液中,通过探针和传统三电极测量结果对比验证了探针测量腐蚀相关参数的准确性,最后将探针用于原位测量盐酸露点腐蚀。结果表明:相比于原位挂片法,探针不仅可快速监测盐酸露点腐蚀的动态变化过程,还可快速获得瞬时腐蚀速率等电化学参数。

稀土Ce^(4+)对镍铜磷化学镀层性能的影响

稀土可有效改善化学镀Ni-Cu-P层的硬度、耐蚀性能,目前,对此研究还不够深入。在Ni-Cu-P化学镀液中引入不同含量的Ce4+,采用金相显微镜和电子能谱分析了所得Ni-Cu-P镀层的表面形貌和成分,利用极化曲线和交流阻抗谱考察了Ce4+对Ni-Cu-P镀层在室温海水中的耐蚀性能的影响。结果表明,加入Ce4+能减少Ni-Cu-P镀层的缺陷,使晶粒细化,镀层表面平整;镀层中不含Ce,Ce4+促进了镀层的非晶态化程度,从而提高了其耐蚀性;镀层的自腐蚀电位比紫铜基材的低,自腐蚀电流密度远小于紫铜基材,添加Ce4+能提高Ni-Cu-P镀层的耐蚀性,其自腐蚀电流密度低于未加稀土所得的镀层。

G3钢和TP110SS钢在环空保护液中的电偶腐蚀

为预防G3油管钢和TP110SS套管钢之间的电偶腐蚀,并给生产提供指导性建议,采用电化学测试技术研究了环空保护液pH值、温度对G3钢-TP110SS钢电偶腐蚀的影响。结果表明:G3钢和TP110SS钢在环空保护液中将分别作为阴极和阳极发生电偶腐蚀。随着环空保护液pH值的增大,电偶电位的升高,电偶腐蚀速率减小;温度的升高导致电偶电位降低,电偶腐蚀速率增大。

混凝土表面硅烷改性后的防腐蚀性能

硅烷改性是目前钢筋混凝土结构上常用的防护手段之一。与普通涂料相比,硅烷具有较好的渗透性和疏水性。采用辛基三乙氧基硅烷对混凝土表面改性。通过接触角观察、吸水率测试、电化学测试以及傅立叶红外吸收测试得出:硅烷分子通过水解缩合反应在孔隙壁表面形成有机硅树脂;表面改性后的混凝土疏水效果明显,浸润角大于100°,混凝土吸水率显著降低,扩散阻抗明显增加,混凝土耐蚀性增强。

化学镀Ni-P-PTFE的研究

Ni-P-PTFE 复合镀工艺提高了 Ni-P 镀层的耐磨性和自润滑性.文章研究了在45~°钢基体上获得 Ni-P-PTFE 复合层的工艺,着重讨论了镀液中聚四氟乙烯含量,表面活性剂温度等对镀层中聚四氟乙烯含量、施镀速度的影响。并对镀层的结构,表观质量和形貌等进行了分析,为此工艺的实际应用提供了依据。

海水中牺牲阳极阴极保护的分段非线性边界数学模型

边界条件处理方式是否合理,不仅影响阴极保护体系电位分布的数值解,而且影响模型的应用范围。根据Al-Zn-In牺牲阳极与316L不锈钢在海水介质中的自腐蚀电位差,选用适宜的电位区间及扫速,获得材料实测极化曲线处理非线性边界,建立了牺牲阳极阴极保护系统的非线性边界模型。由于该模型不依赖于极化动力学参数,很大程度上简化了牺牲阳极阴极保护系统的模拟。采用有限元方法进行求解,初步讨论了Al-Zn-In牺牲阳极放置位置、形状和放置方式对被保护316L不锈钢管表面电位分布的影响规律。数值模拟获得的规律与现有的阴极保护理论相符,验证了该模型的可行性。