电化学法处理香料工业氯化钠有机废盐的研究

为了实现氯化钠有机废盐的资源化利用,以某香料企业的氯化钠有机废盐为研究对象,在单室电化学氧化的基础上提出了一种资源化处理氯化钠废盐的一膜两室电解工艺,在降解废盐有机物的同时获取氢氧化钠。在单室电解槽中探究了废盐中有机物的电化学氧化降解条件和降解途径,研究表明,在电流密度为600 A/m^(2)、反应温度为35℃、初始pH为6的最佳电解条件下,电解8 h后废盐模拟废水化学需氧量(COD)去除率为92.3%,色度去除率为100%,电流效率为32.3%。有机物降解的主要途径为电极产生的活性氯和羟基自由基对有机物的间接氧化。通过调节阳极液pH和进料方式,在相同电解条件下电解8 h,一膜两室工艺阳极COD去除率可达87.2%,阴极氢氧化钠总产量可达11.33 g。该工艺具有反应条件温和、工艺流程简单及无二次污染等特点,可为氯化钠有机废盐的资源化处理提供参考。

采用微反应器制备超细碳酸钡的研究

采用微反应器对共沉淀法制备超细碳酸钡进行了研究,考察了反应物流速、反应温度、反应物浓度、添加分散剂等因素对超细碳酸钡颗粒形貌及粒径的影响,并用场发射扫描电镜、激光粒度分析仪和比表面积分析仪对所制备的碳酸钡颗粒进行了表征。结果表明,采用微反应器可制得粒度分布均匀、长径比为4的柱状和粒径约为300 nm的球状超细碳酸钡颗粒。

基于纳米金属的增强效应在CO2电还原反应中的应用进展

将二氧化碳通过电化学方法转化为化工原料再利用,不仅可以有效缓减温室效应,而且可以实现自然界的碳循环,对绿色化学与可持续发展意义重大.本文简要地介绍了二氧化碳电还原的优势及其基本反应原理并综述了近年来基于纳米金属催化剂的一系列活性增强策略的研究进展.重点探究了合金效应、界面工程、协同效应、缺陷工程以及载体效应等对纳米金属电催化还原二氧化碳性能的影响及相关反应机理.基于以上策略,提出未来开发面向工业化应用的二氧化碳电还原催化剂面临的挑战与前景.

双极膜电渗析法处理工业高盐香料废水

采用双极膜电渗析法处理某企业的工业高盐香料废水,旨在将无机盐氯化钠从香料废水中脱除并转化为附加值更高、较高浓度的盐酸和氢氧化钠.当一次性处理3 L废水时,保证了足够的处理时间,生成盐酸和氢氧化钠的浓度分别能达到1.93 mol·L^-1和1.70 mol·L^-1,脱盐率为99.4%,生成盐酸和氢氧化钠的电流效率分别为30.7%和36.0%,电耗为2.58 kW·h·kg^-1.分别通过向盐室中补加废水原料和氯化钠固体的方式,均可抑制盐室中氯化钠浓度的减小,将生成的氢氧化钠浓度显著地提高,且后者提高的程度更为明显.为提高酸、碱产品的纯度,分别考察了阳离子交换膜和阴离子交换膜对Cl-和Na^+的阻隔效果,阳离子交换膜对Cl-的阻隔效果有着JCM-I-I>N2030>TRJCM的顺序,阴离子交换膜JAM-II对Na^+的阻隔效果高于TRJAM.JCM-II相比于N2030膜有着更低的膜电阻.综合考虑使用JAM-II/BPM-I/JCM-II组合时效果最好,电耗最低.

对称季铵碱的烷基链长度对草酸电还原反应的影响

研究了四种不同烷基链长度的对称季铵碱对草酸电还原制备乙醛酸反应的影响。线性扫描测试考察了添加剂对铅电极上阴极反应的影响,结果表明对称季铵碱在电极表面的吸附对析氢反应的抑制程度大于其对草酸电还原反应的抑制程度,且随着对称季铵碱中烷基链长度的增加,添加剂抑制析氢反应效果更明显。计时安培法的结果证明添加剂可影响草酸向电极表面的扩散,随着对称季铵碱中烷基链长度的增加,草酸的扩散系数呈现出先增加后减小的趋势。恒流电解实验结果表明,添加剂能有效提高草酸电还原反应的电流效率,且提高效果随对称季铵碱所含烷基链长度的增加而增强。因此,添加剂的吸附对阴极表面析氢反应的抑制作用是草酸电还原反应电流效率提高的主要原因。本研究表明,四丁基氢氧化铵为添加剂时,草酸还原为乙醛酸的电流效率最高。

1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐与乙酸钠混合电解液中三价铬电镀的研究

本文研究了Cr^(3+)在1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([BMIM]HSO_4)电解液中的电沉积反应以及添加剂NaOAc对电镀铬的影响.含Cr^(3+)电解液的循环伏安结果表明,Cr(Ⅲ)还原为Cr(Ⅱ)的峰电位是-1.5 V (vs. Pt),峰电位和峰电流均满足Rendle-Sevcik扩散方程,由该方程计算得到Cr^(3+)的扩散系数为1.6×10^(-8)cm^2·s^(-1).铬镀层的X射线衍射和扫描电子显微镜表征结果表明镀层由纳米球状的单质铬颗粒聚集而成,其平均粒径为0.87μm.在电解液中添加NaOAc后,Cr^(3+)的还原峰电位正移了约0.25 V.同时EDS结果表明,在NaOAc的作用下镀层中Cr/O摩尔比由4.48增加至6.28,这说明OAc-有利于单质铬的电沉积.当电解液中NaOAc-[BMIM]HSO_4-CrCl_3-H_2O的摩尔比为0.075:1:0.5:6时,所得的镀层最厚(63μm)与电流效率最高(33.5%).

电化学合成乙酰基吡嗪

本文以吡嗪和丙酮酸为原料,在铅电极上电化学活化过硫酸铵得到的硫酸根自由基为氧化剂,首次采用电化学方法合成了乙酰基吡嗪。探究了电流密度、反应物摩尔比、反应物浓度、过硫酸铵、pH值对乙酰基吡嗪收率的影响,同时在外加硫酸亚铁的条件下探究复合活化法对收率的影响。在最优条件下(电流密度100 A·m^(-2),丙酮酸浓度0.33 mol·L^(-1),吡嗪浓度1.00 mol·L^(-1)),该反应的收率为44.12%。该工艺反应条件温和,简单易控,利用“清洁能源”电子代替了过渡金属盐以活化过硫酸铵,因而是一种环境友好的乙酰基吡嗪制备方法,具有广阔的工业化应用前景。

对-(β-羟乙基砜)苯胺的电化学合成

本文研究了以对-硝基苯基-β-羟乙基砜为原料在铅板电极上电化学还原制备对-(β-羟乙基砜)苯胺的反应,探究电流密度、通电量、温度和硫酸浓度对电流效率和产率的影响。在最优条件下(电流密度300 A·m^(-2),理论通电量6.0 F·mol^(-1),温度70 ℃,硫酸浓度1.5 mol·L^(-1)),该反应的电流效率达到92.7%,产率达到93.0%。在该最优条件的基础上向电解液中加入质量分数2.0%的硫酸钛可将产率提升至97.8%,硫酸钛的引入间接缓解了反应后期原料扩散速率慢的问题。

二苯甲酮腙电氧化制备二苯重氮甲烷的研究

研究了二苯甲酮腙电催化氧化合成二苯重氮甲烷.针对二苯重氮甲烷的不稳定特性,通过非均相电解体系设计,优选卤化合物、电解质种类、反应溶剂的极性以及电极材料、控制电流密度和反应温度等措施,抑制过氧化副产物二苯甲酮、水解副产物二苯甲醇及偶联副产物二苯甲酮吖嗪的生成,以74%的高收率获得二苯重氮甲烷.此外,还初步探究了二苯甲酮腙电氧化机理.

酞菁钴催化剂载体表面含氮官能团对其在燃料电池中氧还原性能的影响

以酞菁钴为催化剂,纳米碳管为载体,分别通过超声法和四氢呋喃法混合分散,并在氮气氛围高温热处理制备了两种酞菁钴催化剂.热重分析(TGA)结果显示超声法制备的酞菁钴催化剂(CoPc-CNT-S)含钴的质量分数为8.1 wt%,四氢呋喃混合法制备的酞菁钴催化剂(CoPc-CNT-R)含钴的质量分数为7.0 wt%.X射线光电子谱(XPS)结果显示CoPc-CNT-R催化剂的含氮量是CoPc-CNT-S催化剂的两倍多,且两种催化剂含氮官能团的种类及比例不同.相比较而言,CoPc-CNT-S表面有更多的吡咯型氮.将两种催化剂应用于混合酸碱燃料电池中发现:CoPc-CNT-S对电催化氧还原有较高的活性和稳定性,将CoPc-CNT-S作为燃料电池的阴极催化剂分别工作5 h和15 h后,电荷转移电阻相对CoPc-CNT-R为阴极催化剂时均较低.原因可能是相近比例的吡啶型N和吡咯型N的协同作用有利于电催化氧还原.