NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能研究

采用球磨、微波焙烧方法制备了不同质量分数NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿NH_(3)-SCR脱硝催化剂。通过BET、SEM-EDS、XRD、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR分析了催化剂脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能。结果表明:NH_(3)SO_(3)改性使催化剂脱硝活性得到了显著提高,10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂在300~350℃脱硝活性可达90%左右。SO_(2)/H_(2)O共同作用可将10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂脱硝活性提高至97%,其促进作用保持了良好的稳定性,且具有可逆性。NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿后,催化剂比表面积、酸性位点及强度增加,表面活性物质分散度更高,弱化了尾矿矿物晶型,提高了催化剂吸附能力和氧化还原能力,从而提高催化脱硝活性,同时具备优良的SO_(2)/H_(2)O耐受性。

新标09CrCuSb耐酸钢的耐50%H_(2)SO_(4)腐蚀性能

通过电化学测试和全浸腐蚀试验,研究了不同温度(25,50,60,70℃)条件下新标09CrCuSb耐酸钢在50%H_(2)SO_(4)溶液中的腐蚀行为。结果表明:随着温度从25℃升至70℃,新标09CrCuSb钢的腐蚀速率整体呈现增大趋势,在70℃时,腐蚀速率达到最高,为2.70 g/(m^(2)·h),这与随温度升高,腐蚀产物中具有保护性作用的Fe_(3)O_(4)含量减少,无保护作用的FeSO_(4)·H_(2)O含量增加以及锈层中微孔变化有关。另外,由于新标调整了09CrCuSb钢中Cu、Mo、Sn、Sb、W等元素的含量,与旧标09CrCuSb钢相比,阳极维钝电流密度J维钝降低,同等温度条件下,新标09CrCuSb钢的耐蚀性得到较大改善。

NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜电化学研究

PCB板(印刷电路板)剪裁铣削渣中含有金属铜和铝,且塑料含量高,采用电化学溶解隔膜电积工艺可以实现铜的剥离并得到高品位阴极铜。该工艺具有流程短、电流效率高、产品纯度高等优点,具有广阔的应用前景,但其电化学机理尚不明确,本文以PCB制造过程中产生的含铜固废作为阳极,采用钛板为阴极,在NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中采用隔膜电解工艺进行了一系列试验,包括不同铵盐体系、氨/硫酸铵体系中不同电极、氨/硫酸铵体系不同电解液组成的电化学行为曲线以及NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系电沉积铜的控制步骤、成核机理等。结果表明,氨/硫酸铵体系中电积铜的起始还原电位最低,电积时电耗较低,且该体系中氢的析出电位均较负,可避免因析出氢气降低阴极电流效率的副反应;NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中Cu^(2+)在钛电极表面的电沉积反应为不可逆过程,且为双电子一步转移过程,控制步骤为扩散控制;Cu^(2+)在钛电极上的成核机理接近于瞬时成核。该研究成果可为NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜工艺提供理论参考。

H_(2)SO_(4)-Fe_(2)(SO_(4))_(3)浸出铜精矿过程中铁形态转化研究

H_(2)SO_(4)-Fe_(2)(SO_(4))_(3)浸出体系因其具有成本低、腐蚀性较低等特点,被广泛应用于铜精矿的浸出。由于溶液中Fe的形态变化决定着浸出工艺的经济效益,因此针对浸出液中不同条件下的铁形态进行了研究。研究表明,Fe^(3+)与Fe^(2+)之间的转化主要涉及电子转移,不会改变H^(+)浓度;当浸出液pH值达到2时,会产生大量黄钾铁矾沉淀,并夹杂着质量分数为1.0%的Cu和质量分数为0.5%的Zn;当浸出液中Fe^(2+)质量浓度超过46.5 g/L时,在常温下会产生FeSO_(4)·7H_(2)O结晶,并夹杂着质量分数为1.9%的Cu和质量分数为1.0%的Zn。

NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O脱水过程及其热力学与动力学性能

通过热重-差热分析仪(TG/DTA)测试了NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O的升温脱水过程,并对其脱水过程进行热力学和动力学分析。结果表明,NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O的脱水过程分为2步,第1次脱去9个水分子,形成NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·3H_(2)O;第2次脱去剩余的3个水分子,形成NH_(4)Al(SO_(4))_(2)。热力学分析NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O脱水过程中,脱落的液态水分子随即气化。动力学分析NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O脱水过程,脱去9个水分子的反应活化能为93.53 kJ/mol,脱去3个水分子的反应活化能为118.7 kJ/mol。

基于中红外TDLAS的SF_(6)、H_(2)S背景下SO_(2)浓度检测

选择1300~1400cm-1波段作为SO_(2)检测波段,搭建了基于TDLAS技术的实验平台,采用纯SF6与5、25、50μL/L H_(2)S作为背景源,检测获取不同浓度SO_(2)的二次谐波峰值平均值。实验结果表明,在纯SF_(6)背景下,SO_(2)浓度与二次谐波峰值平均值的拟合优度为0.997,不同浓度SO_(2)实验气体验证拟合曲线最大误差为0.653μL/L。在5、25、50μL/L H_(2)S背景下,不同浓度SO_(2)实验气体验证拟合曲线最大误差分别为0.724μL/L、0.821μL/L、1.225μL/L,同时SO_(2)浓度与二次谐波峰值平均值的拟合优度分别达到0.997、0.996、0.995。

绿色催化剂Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O合成乙酸乙酯

酯化反应是高中非常重要的实验,但是浓硫酸作为催化剂存在危险性高、副产物多、环境污染性强等缺点,将常见、便宜、低毒性、具有高效催化效率的Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O作为催化剂,利用无水乙醇和冰醋酸合成乙酸乙酯,反应结束后,Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O通过简单过滤即可回收利用,适合应用于中学课堂实验中。

固体酸SO_(4)^(2-)-/ZrO_(2)-γ-Al_(2)O_(3)的制备及其催化合成癸二酸二辛酯的研究

本研究采用沉淀-浸渍法制备了SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-γ-Al_(2)O_(3)固体酸催化剂,以癸二酸和异辛醇的酯化反应为探针反应,确定了SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-γ-Al_(2)O_(3)固体酸催化剂的最佳制备条件。实验分别考察了焙烧温度、焙烧时间、硫酸浸渍浓度、硫酸浸渍时间、陈化温度对催化活性的影响,并进一步考察了催化剂的循环使用性能。结果表明:焙烧温度为600℃、焙烧时间为5 h、硫酸浸渍浓度为0.6 mol/L、硫酸浸渍时间为9 h、陈化温度为-20℃时,制备出的SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-γ-Al_(2)O_(3)固体酸催化剂具有较好的催化活性,癸二酸的酯化率可以达到99.66%,催化剂循环使用5次后,酯化率降至90.54%。

大豆油制生物柴油固体酸Zr(SO_(4))2/Al_(2)O_(3)催化剂的制备与表征

采用浸渍法制备了固体酸催化剂Zr(SO_(4))_(2)/Al_(2)O_(3),考察了催化剂的制备条件和酯化反应条件对生物柴油产率的影响,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面积(BET)和热重分析(TG-DTA)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,活性组分均匀分散在载体的表面,催化剂表现出较高的催化活性;在Zr(SO_(4))_(2)的负载量(占催化剂的质量)为30%、焙烧温度为350℃,(甲)醇(大豆)油物质的量比为9∶1、催化剂用量为大豆油质量的4%时,生物柴油的产率最高为92.40%,且催化剂循环使用6次后,生物柴油的产率仍保持在90%以上。

片层纤维V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O干凝胶提升水系锌离子电池循环性能

水系锌离子电池凭借低成本和环境友好的特点具有极大的发展和应用前景.具有高比表面、分层、或快速离子导体结构的钒基材料是锌离子电池最具有前景的正极材料之一.如何改善钒基材料的长循环性能是亟待解决的问题之一.本文采用溶胶凝胶法并冷冻干燥成功制备了V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O干凝胶,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对其物相和形貌进行了表征,发现制备的材料为V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O,结晶相良好,且成片状纤维大孔结构.电化学测试表明,在0.1 A·g^(–1)电流密度下,首次放电比容量为388.4 mA·h·g^(–1),循环1000次后容量仍保持为129.7 mA·h·g^(–1),具有良好的长循环稳定性.在0.1、0.2、0.5、1、2和3 A·g^(-1)电流密度下,纤维状V2O5干凝胶表现出良好的倍率性能,放电比容量分别为388.4、338.5、282.9、239.1、194.4和165.9 mA·h·g^(–1),远高于商业化V2O5 (279.5、251.0、205.5、174.5、144.6和125.1 mA·h·g^(–1)).良好的电化学性能主要归功于结合水的支撑作用增大了层间距,在循环过程中材料具有良好的结构稳定性,避免了放电容量衰减;同时纤维片状结构缩短了锌离子的迁移路径.对充放电机理研究发现,在锌离子的嵌入脱出过程中伴随有碱式硫酸锌的生成与消失,且该过程可逆.

棒状V_(3)O_(7)•H_(2)O电极材料的制备及印刷超级电容器

以V2O5为原料,利用溶剂热法一步制备了V_(3)O_(7)•H_(2)O纳米棒,采用SEM、XRD、EDS、XPS和FTIR对样品进行了测试。以V_(3)O_(7)•H_(2)O纳米棒为电极材料,探究了丝网印刷工艺对电极电化学性能的影响,将此电极组装超级电容器并评价了其电化学性能。结果表明,丝网印刷电极比电容可达268.0 F/g(电流密度为0.3 A/g),经过5000次循环后电容保持率为85.9%,优于涂抹电极的比电容(246.0 F/g)和电容保持率(68.0%),这得益于丝网印刷的油墨规则排列的结构。组装的纽扣超级电容器也表现出优异的电化学性能,比电容和电容保持率为134.2 F/g(0.5 A/g电流密度)和91.2%(5000次充放电循环),且当能量密度为22.0 W·h/kg时,功率密度最高可达4125.0 W/kg。

Gd_(2)O_(2)S:Tb闪烁陶瓷的制备与结构:水浴合成中H_(2)SO_(4)/Gd_(2)O_(3)摩尔比的影响

Gd_(2)O_(2)S:Tb闪烁陶瓷以其明亮的绿色发光、高能量转换效率和高中子俘获截面而广泛应用于中子成像和工业无损检测等领域,但Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷中存在的Gd_(2)O_(3)第二相影响其闪烁性能。本工作以H_(2)SO_(4)和Gd_(2)O_(3)为原料,采用水浴法合成Gd_(2)O_(2)S:Tb前驱体,研究了H_(2)SO_(4)与Gd_(2)O_(3)的摩尔比(n)对前驱体和Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体性能的影响。前驱体的化学组成随n增大而变化:2Gd_(2)O_(3)·Gd_(2)(SO_(4))_(3)·xH_(2)O(n<2.00)、Gd_(2)O_(3)·2Gd_(2)(SO_(4))_(3)·xH_(2)O(2.25≤n≤2.75)和Gd_(2)(SO_(4))_(3)·8H_(2)O(n=3.00),经过空气煅烧和氢气还原后,所有的粉体均形成Gd_(2)O_(2)S相。Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体的形貌与前驱体的相组成密切相关,随着n增大,Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体的XEL强度增加呈现出两个阶段,对应前驱体的相转变阶段。采用真空预烧结合热等静压烧结制备了Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷,相较于n为2.00、2.25、2.50,其他n制备的Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷都达到了较高的相对密度和XEL强度,不同n制备的陶瓷中都存在Gd_(2)O_(3)第二相,n增大有利于减少陶瓷内部的第二相,为进一步消除Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷中的第二相提供了思路。

面向凝聚态核磁共振的新型NaKV_(4)O_(9)·2H_(2)O材料与多铁性材料的物性研究

近年来凝聚态物理领域中,学者逐渐利用更加先进的技术,如核磁共振技术对不同材料进行更加详细的研究。因此研究利用凝聚态核磁共振技术对新型NaKV_(4)O_(9)·2H_(2)O材料与多铁性材料CuBr_(2)的物理性质进行测量与分析。结果表明,NaKV_(4)O_(9)·2H_(2)O曲线的峰部位置随着温度的不断增长,且在温度到120K附近的时候偏移量达到最大。CuBr_(2)的相变温度从72K升高到117.5K。综上所述,通过凝聚态核磁共振技术能更准确地察觉不同材料的物性变化规律。

H_(2)SO_(4)/GA混合液应用于除盐水系统反渗透膜化学清洗总结

针对除盐水系统浓水反渗透装置硅酸垢难以清洗的问题,采用H_(2)SO_(4)/GA(没食子酸)混合液进行化学清洗,可以有效降低反渗透膜中聚合硅的含量。随着H_(2)SO_(4)/GA混合液中GA含量的增加,反渗透膜中聚合硅的含量呈降低趋势。从经济性和清洗效果两个方面考虑,当GA质量分数为7.5%时,清洗效果达到临界状态,聚合硅的最大去除率可达70%,膜出口压力比原始工况升高了0.29 MPa;应用全膜法进行制水实验,阳床、阴床周期产水量分别增加了314.8%,514.0%,混床周期产水量增加了133.1%以上,制水比降至1.07左右;中长期应用时,综合成本降低了8%左右,效果良好。

SO_(2)对电化学传感器测定H_(2)S的影响

H_(2)S是固定污染源废气监测的重要成分。该研究选用几款H_(2)S电化学传感器和一款紫外荧光H_(2)S在线分析仪进行比对实验,系统研究了SO_(2)对H_(2)S测定结果的干扰程度、SO_(2)对H_(2)S电化学传感器灵敏度的影响,并探讨了SO_(2)对H_(2)S的干扰产生的原因。研究结果表明:紫外荧光分析仪测定H_(2)S时,示值和灵敏度不受固定污染源废气中SO_(2)的干扰;电化学传感器测定固定污染源废气中H_(2)S时,SO_(2)会对H_(2)S测定值有影响,SO_(2)质量分数越高,对H_(2)S测定值的干扰越大,而即使100μg·g^(-1)的SO_(2)仍然使H_(2)S示值增大很多;SO_(2)质量分数越大,H_(2)S电化学传感器的灵敏度降低越多。

热扩散电镀线ZnSO_(4)/H_(2)SO_(4)替代磷化清洗工艺对钢丝性能的影响

钢帘线生产电镀工序中,为避免含磷废水的产生及排放,以ZnSO_(4)/H_(2)SO_(4)代替磷酸清洗钢丝表面ZnO,并跟踪此工艺下的镀铜钢丝的性能及流转至后道的拉拔捻制情况。结果表明,硫酸锌清洗工艺下得到的电镀钢丝表面ZnO可以达到常规磷酸清洗水平;湿拉合股工序钢丝的拉拔捻制情况与常规磷酸清洗钢丝相比并无降低;合股后对比两种清洗工艺帘线不同胶料硫化试验的粘合抽出力,整体结果说明ZnSO_(4)/H_(2)SO_(4)清洗钢丝帘线粘合抽出力不低于磷酸清洗工艺帘线粘合抽出力,且可以适应多种胶料配方。另外此清洗工艺不产生工业废水,清洗后的ZnSO_(4)/H_(2)SO_(4)溶液通过调节槽流至镀锌槽回收利用,成本低廉环保。

铜阳极泥O_(2)-SO_(2)焙烧定向转化碲物相强化碲浸出

碲是国家战略准金属,全球90%碲产于铜阳极泥,而硫酸化焙烧-碱浸法是我国从铜阳极泥中提取碲的常用工艺,但存在碲浸出率偏低问题。为此,本研究提出采用O_(2)-SO_(2)焙烧法处理铜阳极泥,通过调节O_(2)、SO_(2)分压,精准控制焙烧过程中的氧势和硫势,将铜阳极泥中碲化物高效定向转化为TeO_(2)。首先,对O_(2)-SO_(2)焙烧铜阳极泥的工艺参数进行优化,然后焙砂采用水浸分离铜、再用NaOH(100 g/L)浸出碲;最后,用碲化亚铜代替铜阳极泥对焙烧过程的碲物相转变机制进行研究。结果表明:在O_(2)-SO_(2)气氛中(体积比为7∶3),温度为600℃的条件下焙烧铜阳极泥3 h后,硒挥发率为98.04%,经水浸-碱浸后,碲浸出率为83.69%,实现了硒高效挥发及碲的高效浸出;在焙烧过程中,碲化亚铜先被氧化分解成Cu_(2.86)Te_(2)和CuO,随着温度的升高,Cu_(2.86)Te_(2)继续被氧化分解成CuTe和CuO,最后CuTe被氧化为TeO_(2)和CuO,同时,CuO进一步与SO_(3)反应生成CuSO_(4)。

CFB中基于赤泥催化的N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)协同降低技术路线

随着污染物排放标准越发严格,为进一步发挥循环流化床污染物控制成本低的优势,需要明晰各个运行参数和因素对N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)排放的影响规律,挖掘N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)协同超低排放的可能性。基于“十四五”规划的要求和N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)的研究现状,初步形成了一条或实现N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)协同降低的技术路线:在保证燃烧效率的前提下,选择合适的床料(如赤泥)在炉内通过催化或反应脱除N_(2)O,通过平衡赤泥中的铝铁比例,实现N_(2)O和NO_(x)的双低排放,同时由于赤泥良好的吸附能力和较强的碱性,可进一步实现SO_(2)的脱除。如必要,通过流态重构或超细石灰石等将剩余的NO_(x)和SO_(2)降至合理水平,或通过SNCR和脱硫塔分别处理剩余的NO_(x)和SO_(2),使其达到排放标准,从而实现N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)的协同超低排放。

SCR催化剂活性组分V对SO_(2)氧化影响的研究

采用超声浸渍法制备V_(2)O_(5)-TiO_(2)催化剂,研究了不同V负载量对催化剂表面SO_(3)生成的影响,并通过N_(2)吸附、X射线衍射(XRD)、拉曼分析(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、NH_(3)程序升温脱附(NH_(3)-TPD)、H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)等方法对催化剂样品进行表征分析。结果表明:随着活性组分V负载量的增加,反应过程中催化剂的V^(4+)和V^(3+)生成含量也随之增加,催化剂表面酸性增强,导致催化剂表面通过V=O键吸附的氧(Oα)增多;SO_(2)通入后会与催化剂表面的V=O发生反应,V^(5+)被还原为V^(4+)的同时能提供更多的表面吸附氧(Oα),使得SO_(2)被氧化为VOSO_(4),另一方面SO_(2)也会与催化剂表面[V^(5+)]—OH基团发生反应生成HSO_(4)^(-),同时V^(5+)被还原为V^(4+);反应过程中O2的作用并不是直接提供O原子将SO_(2)氧化,而是与VOSO_(4)反应重新生成V=O,使得V^(4+)再次氧化为V^(5+)。

同铁不同性:FeSO_(4)·7H_(2)O和(NH_(4))_(2)Fe(SO_(4))_(2)·6H_(2)O——硫酸亚铁铵制备的改进实验

以经典的硫酸亚铁铵的制备实验为基础,将其从一个简单的任务式制备实验,改进成集原理探究、高效制备、开放设计、趣味观察于一身的全面完善的综合开放性实验:原理上引入FeSO_(4)·7H_(2)O和(NH_(4))_(2)Fe(SO_(4))_(2)·6H_(2)O的单晶结构,内容上新增硫酸亚铁与硫酸亚铁铵在晶态下对空气稳定性的研究,同时设计了实验人工“晶体雪”、“透明奶皮”与实验室“绿宝石”的制作等趣味实验,并引入显微镜技术对所得晶体形态进行对比观察。本改进实验优化了学时分配,丰富了教学内容,拓宽了实验维度,通过对比法加深了学生对实验原理和专业知识的理解,达到提高学生的创新意识、实验操作能力、结果分析能力和综合能力的目的。