影响电渗析器极限电流密度的因素

本文用电渗析法对模拟的L -谷氨酸废水进行了分离处理 ,对分离结果进行了分析 。

离子交换膜-硫酸铵溶液体系的极限电流密度

采用六室膜组合的膜堆研究离子交换膜-硫酸铵溶液体系的电流-电压曲线,考察了离子交换膜(JCM-15和JAM-15)-硫酸铵溶液体系中硫酸铵浓度、流速和温度对极限电流密度的影响.实验结果表明,离子交换膜-硫酸铵溶液体系的电流-电压曲线明显有3个区域:欧姆区域、平缓增加区域和过极限电流区域.增加硫酸铵浓度、流速和操作温度均能提高单极膜的极限电流密度.在相同的操作条件下,阴膜(JAM-15)的极限电流密度明显高于阳膜(JCM-15).离子交换膜-硫酸铵溶液体系的极限电流密度与流速和硫酸铵浓度的关系符合Wilson修正式,对本工作所采用的膜,ilim=17.647C0.4570V0.5725(JAM-15),ilim=13.003C0.2918V0.3697(JCM-15).

质子交换膜燃料电池极限电流密度分析

从分子运动理论出发,考虑扩散层对传质影响,按照扩散规律,建立一定的模型,对氢氧质子交换膜燃料电池的阴极和阳极极限电流进行了理论研究和具体计算。结果表明:极限电流都随扩散层厚度的增加而显著下降。在温度为60℃、压强为1个标准大气压的标准状态下,扩散层厚度为零时,氢气和氧气的极限电流密度最大分别为2.18×105A/cm2与5.45×104A/cm2;当扩散层厚度为0.2mm时,极限电流密度分别降至1.5×103A/cm2和2.2×102A/cm2。

影响频繁倒极电渗析技术极限电流密度的因素

采用频繁倒极电渗析技术,考察了膜性能、进水浓度、进水流量对极限电流密度的影响,并考察了电流密度对水的电导率、电渗析膜离子脱除率及装置耗电量的影响。结果表明:当选用AMX与ACS两段阴离子交换膜运行、原水电导率为1 784μS/cm、进水流量为0.69 m^3/h时,极限电流密度值最大,为43.62 A/m^2;当操作电流小于极限电流时,随着电流密度的增大,浓缩水电导率不断增大,产品水电导率不断减小,水中离子的脱除率不断增大;在相同的条件下,当进水流量大时,装置耗电量较低;当进水电导率大时,装置耗电量较低。

铝在酸性AlCl_(3)-EMIC和AlCl_(3)-BMIC离子液体中的阳极溶解

1-乙基-3-甲基咪唑氯盐(EMIC)和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BMIC)与氯化铝(AlCl_(3))形成的离子液体是电解铝用离子液体中最具有工业应用前景的2种离子液体。本文采用线性伏安、计时电流、计时电位、恒电压电解、恒电流电解等电化学实验方法对比搅拌和不搅拌条件下,铝在酸性AlCl_(3)-EMIC和AlCl_(3)-BMIC 2种离子液体中的阳极溶解,以筛选出较优的电解质体系,并探究搅拌、温度、电流密度、电位等工艺参数对电解过程的影响,为工业放大提供基础数据。

质子交换膜燃料电池梯度化膜电极的模型构建与设计

通过实验和理论计算的方法定量研究膜电极内部传质等规律,并在此基础上提出梯度化膜电极的定量设计策略。建立了膜电极的极化曲线方程,基于试验与方程回归,得到了膜电极性能特征参数,此参数可以直观地反映出膜电极的电化学性能、内阻和传质性能,为膜电极的优化提供直观依据。构建膜电极的三维空间模型,并进行数值模拟计算,得到了氧气在膜电极内部的分布。基于实验数据和理论计算结果,提出梯度化膜电极的定量设计策略。

氢气杂质CO对质子交换膜燃料电池性能影响建模

从CO对燃料电池性能影响的机理出发,分别对电池的电化学活化极化段、欧姆极化段、浓差极化段中CO的影响进行了探讨,并建立了CO对PEMFC的性能影响模型。提出电池在中等电流密度段电压迅速下降的原因是由于CO吸附在催化剂表面,影响了氢气氧化反应的速率,从而降低了电极的极限电流密度造成的。通过50cm2单电池的1×10-6CO影响结果对模型的输出结果进行验证,两者比较符合。

PEMFC阴极扩散层结构特性对水淹影响的数值分析

建立质子交换膜燃料电池一维两相传递模型,通过达西定律和菲克定律的联立求解得到扩散层中的液体饱和度和氧气浓度分布。考察扩散层特性参数孔隙率、厚度、接触角、渗透率对阴极水淹的影响,结果表明扩散层表面憎水将有助于液态水移出,但当达到憎水条件后,增大接触角对液态水传输和氧气传质的影响逐渐变小。憎水条件下孔隙率和厚度对液态水传输的影响不是很明显,但孔隙率增大和扩散层厚度减小均有利于氧气传质,实际应用中孔隙率增大的同时,厚度也要适当增大,极限电流密度相差不大。模型计算结果与文献中不同PTFE含量条件下实验的Tafel斜率和极限电流密度比较,吻合较好。

温度对2205双相不锈钢在卤水中腐蚀阴极反应的影响

利用电化学方法,在不同温度下研究了2205双相不锈钢在卤水中腐蚀阴极反应的特性,结果表明,温度对氧在2205双相不锈钢表面的极限扩散电流密度影响显著,极限扩散电流密度随温度的升高先增大后减小,在76℃时达到最大值12.3μA/cm^2;高温下的高盐度卤水对处于阴极保护电位下的2205双相不锈钢仍具有破坏性。

电渗析处理L-谷氨酸废水

用电渗析法对膜拟的L -谷氨酸废水进行分离处理 ,得出描述电渗析器特性的经验模型 .并就几种因素对设备的极限电流密度和过程性能的影响进行研究 ,得出了本实验条件下适宜的操作条件 .

三价铬电沉积的动力学数学模型

系统分析了三价铬电沉积阴极各反应间的逻辑关系,采用数学方法推导了三价铬电沉积速度与镀液Cr3+浓度、搅拌(对流)强度、温度等因素的相互关系,建立了三价铬电沉积动力学数学模型.从所建模型可知,三价铬电沉积第一步反应(Cr3++e→Cr2+)的电流密度受液相传质步骤控制,强搅拌下此反应可生成更多的Cr2+,但同时也加速了Cr2+从电极表面向镀液本体的扩散.Cr2+的还原(Cr2++2e→Cr0)是整个三价铬电沉积过程的速度控制步骤,其电流密度与镀液扩散状况无关.选择合适的配体,加速Cr2+的电荷转移是提高三价铬电沉积质量的关键.

气／液／固三相线界面区的性质在金属腐蚀阴极过程中的作用

采用稳态极化技术研究了三相线长度、宽度及溶液浓度在金属腐蚀阴极过程中的作用.结果表明,三相线界面区长度及宽度的增加均使得阴极极限电流密度有明显增加,而溶液浓度对阴极过程的影响只在三相线界面区面积较小时才表现出来.上述结果均证实了液相分布状态在金属腐蚀阴极过程中的作用.

电渗析脱盐分离发酵液中氨基酸的研究

在确定极限电流密度的前提下,测定了氨基酸盐溶液在电渗析过程中,不同淡水流速和浓度对脱盐率及氨基酸回收率的影响,得出了最佳操作参数。同时,通过模拟γ-氨基丁酸(GABA)发酵液的组成,分别配制了乳酸和葡萄糖模拟发酵液,从而测定了发酵液中其他物质的存在对电渗析过程的影响。

氨基酸溶液电渗析脱盐过程的研究

测定了不同浓度和流速下的盐水和氨基酸盐溶液的极限电流密度,分析了浓度、流速、氨基酸含量等因素对电渗析极限电流密度的影响,提出了描述电渗析特性的数学模型。初步研究了应用电渗析对氨基酸盐溶液进行处理时,流速和电压对脱盐率和氨基酸回收率的影响,用较低的流速在接近极限电流密度的条件下操作能达到最好的分离效果。

纳米SiO2改性聚偏氟乙烯离子交换膜对单组分电解质溶液的脱盐性能研究

对纳米SiO2改性聚偏氟乙烯(SiO2/PVDF)离子交换膜电渗析处理单组分电解质溶液进行了试验研究。结果表明,在不同操作条件下,SiO2/PVDF离子交换膜的极限电流密度和脱盐率均大于未改性聚偏氟乙烯(PVDF)离子交换膜。SiO2/PVDF离子交换膜的极限电流密度随着淡水流量和电解质浓度的增加而增加;随着电流强度的增加,SiO2/PVDF离子交换膜的脱盐率也相应增加;随着淡水流量增加,脱盐率会逐渐降低。为使SiO2/PVDF离子交换膜用于电渗析过程获得良好的脱盐效果和节约能量,NaCl质量浓度为500mg/L时电流密度应控制在1.17mA/cm2。

杂质在铜电解精炼中的电化学行为

采用稳态法与循环伏安法研究电解液中杂质砷、锑、铋、铁、镍、锌等离子在铜电解精炼中的电化学行为。结果表明 ,电解液中的砷、锑、铋、铁、镍、锌等离子能降低阴极铜沉积反应的交换电流密度、极限电流密度、伏安峰电流密度 ,使峰电势负移 ,对阴极铜沉积反应起极化作用 ,但杂质离子几乎不影响铜沉积反应的电荷传递系数 。

添加剂在铜电解精炼中的电化学行为的研究

用稳态法和循环伏安法研究添加剂Cl-、glue、(NH2)2CS在铜电解精炼中的电化学行为。研究表明:当Cl-、glue、(NH2)2CS单独存在于电解液中时,Cl-对铜沉积反应起去极化作用,glue对铜沉积反应起极化作用,(NH2)2CS能使铜沉积反应出现由扩散控制的极限电流;当硫脲浓度为6.0mg·L-1时,铜沉积反应的循环伏安图中出现Cu2+被还原的1个阴极峰,浓度为12.0mg·L-1时,图中出现Cu2+和[Cu(TU)n]2+均被还原的2个阴极峰,浓度为25.0mg·L-1时,图中出现[Cu(TU)n]2+被还原的1个阴极峰。当C1-、骨胶、硫脲共存于电解液中时,对铜沉积反应起强烈的极化作用,使铜沉积反应的极限电流密度降低。

电渗析法制备硅溶胶过程中阳离子膜浓差极化行为的研究

首先给出了阳离子交换膜浓差极化物理模型 ,然后利用该模型分析了电渗析制备硅溶胶过程中Um -J曲线的特性 ,阐明了利用Um -J曲线确定浓差极化电流密度的理论依据 ,阐述了Um -J曲线上两个拐点的理化本质 ,其中的拐点 2所对应的电流密度是在该实验条件下(XSiO2 =4% ,θ=5 0℃ ,cNa+=0 1 1 89mol·L-1)的极限电流密度 ,并根据Jlim 和cNa+的关系 ,计算出电渗析法制备硅溶胶过程中的膜边界层厚度δ为 7 6 8× 1 0 -6m ,同时得出了电渗析装置应在极限电流密度下运行这一结论。

交直流叠加电解精炼铜的可行性研究

介绍了将交直流叠加电源应用到铜电解精炼中实验,探讨了交流电振幅、频率、温度、电流密度等工艺条件对铜电解精炼的影响。结果表明:在阴极铜质量未受到较大影响的前提下,交直流叠加电解可以将极限电流密度提高到360A/m2左右,对当今的电解铜生产有一定的参考和借鉴意义。

电催化氧化技术中传质系数的测试与验证

为通过电催化氧化体系中的极限电流密度(j lim)确定电催化氧化过程的传质/传荷界限,分别采用传统测试方法铁氰化钾-亚铁氰化钾体系和反向推导法,评价了两种方法用于测定电催化体系传质系数(k m)以确定j lim的适用性。通过对酸性红G和愈创木酚的电催化降解实验对传统测试方法进行了验证,测定了不同本体溶液浓度下同一体系k m;通过对愈创木酚的电催化氧化降解结果进行反向推导,考察了不同电流密度下同一体系的k m,分析了传质和传荷两种控制阶段下的电解效果和能耗。实验结果表明:使用传统测试方法测定同一体系k m,其测定结果受本体溶液浓度影响较大;反向推导法相比传统方法更适于测定电催化体系k m以确定j lim;施加不同电流密度,同一体系k m差异较大,对应j lim无法定量确定;当传荷控制阶段电流密度为50 A/m 2时电解愈创木酚,5 h内能耗为0.018 kW·h/g,远低于传质控制阶段500 A/m 2时的能耗0.135 kW·h/g,但是电解速率较低,愈创木酚的降解需要更长的电解时间。动态电流调控机制可改善长电解时间和高能耗两大缺陷,为电催化氧化技术的进一步工程应用提供参考。