耦合氨氧化和水还原反应实现电化学共合成硝酸盐和氢气

硝酸(HNO_(3))是一种重要的含氮化学品,在肥料、火药及炸药等制造领域有广泛的应用,全球年产量高达5000万公吨.传统的硝酸生产主要通过Ostwald工艺,该工艺需要高温(600-800°C)和高压(4-10 bar)条件,并使用贵金属催化剂(如Pt-Rh合金网),先通过逐步催化氧化Haber-Bosch法制得氨,再进一步生成硝酸和水.该方法能耗高,对化石燃料依赖性强,且会排放温室气体CO_(2).因此,探索在温和条件下高效、环保和可持续地制备硝酸方法具有重要意义.本文设计了一种新型的电化学氨氧化和水还原反应耦合体系,可同时电化学合成硝酸盐和氢气.通过电化学氧化方法原位实现了Cu原子和O原子的可控重组,在不同条件下合成出以Cu_(2)O为主的Cu-OX-PBS催化剂和以Cu O为主的Cu-OX-KOH纳米片阵列催化剂.对比两种催化剂催化氨氧化反应性能发现,CuO是将氨转化为NO_(3)^(–)的主要活性位点.在使用Cu-OX-KOH催化剂进行氨氧化反应时,通过调控氨氧化电位策略可实现八电子转移过程中氨到NO_(3)^(–)的转化.Cu-OX-KOH纳米片阵列催化剂在1.5 Vvs.RHE下合成NOx–的法拉第效率高达98.7%,并且最高产率达到121.0±5.4μmol h^(-1)cm^(-2)(2.1 V vs.RHE);同时,在阴极端连续产生H2时具有97.7%的法拉第效率(1.8 V vs.RHE),从而实现了硝酸盐和氢气的同时高效合成.此外,在经108 h稳定性测试后,该反应体系可收集到0.2 molL–1NOx–产物,且反应后催化剂形貌未发生改变,表明CuO纳米片阵列催化剂具有较高的稳定性和实际应用潜力.通过监测反应体系中NH_(3),NO_(2)^(–),NO_(3)^(–)三种物质随时间的变化情况,考察了氨氧化电合成NO_(3)^(–)的反应过程.结果表明,NO_(2)^(–)是氨氧化到NO_(3)^(–)反应过程中的重要中间体,并且随着反应进行,NO_(2)^(–)最终转化为NO_(3)^(–).为进一步分析反应机理,利用原位红外技术检测重要中间体*NH_(2),*NH,*NO和NO_(2)等的形成,并通过密度泛函理论验证了在CuO催化作用下氨氧化到NO_(3)^(–)是一个逐级脱氢加氧的过程,进而推测出氨氧化到NO_(3)^(–)的八电子反应路径并分析了实验过程中NO_(2)^(–)中间体生成的可能原因.综上所述,本文将氨氧化与电解水巧妙地耦合电化学共合成硝酸盐和氢气,为在温和条件下利用可再生能源实现氨与水共活化及高效转化提供了新思路,并为现场原位生成硝酸和氢气提供了参考.

北沙河上游跑水还原及支流戈西河、马峰河设计洪水计算

根据《辽河流域防洪规划》、《太子河河道整治工程初步设计》及《北沙河流域规划》,为此文章对北沙河及其支流戈西河、马峰河设计洪水进行了分析,结果表明:戈西河、马峰河防洪标准均为10a一遇。穿越管道防洪标准为20a,不低于该河段的防洪标准。且管线采取埋设方式,属于隐蔽工程,堤防按照原标准恢复,岸坡及滩地按原高程恢复后,管道建设对规划实施无影响。

“空气+还原铁粉+水”体系放电合成氨研究

在常温常压下,设计实验,建立“空气+还原铁粉+水”体系,通过放电固氮成氨。该体系以空气为氮源,以水作为氢源,在还原铁粉存在的情况下放电,实现固氮成氨。实验证明,还原铁粉对固氮成氨具有促进作用,产物中n(NH_(4)^(+))/n(NO_(3)^(-))与放电时长等因素具有相关性。该体系对于持续开展合成氨基础研究、创新实验教学具有重要价值和意义。

高氧化还原电位酸性水对HBsAg抗原性破坏的试验观察

采用悬液试验法，观察了高氧化还原电位酸性水（ＥＯＷ）对ＨＢｓＡｇ抗原性的破坏作用，及与其酸性的关系。结果， ＥＯＷ对 ＨＢｓＡｇ作用 １０ｓ，即可将其抗原性破坏；而与 ＥＯＷ相同酸碱度的盐酸溶液（ｐＨ ２．７），作用 ６０ｓ仍不能将 ＨＢｓＡｇ抗原性破坏。

电解还原水的研究进展

电解还原水是电解水的一种,是水经过特制的电解水机电解生成,阴极出来成为还原水呈弱碱性,又称碱性离子水,作为饮用水;阳极出来的水称为氧化水呈酸性,用于美容、杀菌、洗浴等。电解还原水是一种活性水,有纯净水所没有的功能。本文就近年电解还原水的作用研究加以总结。

碱性氧化还原电位水理化性能及其应用

碱性氧化还原电位水由自制小型隔膜式电解槽组成的电解装置中以电解方式获得。试验中分别对不同电场强度及流速下的碱性氧化还原电位水的pH值、表面张力、电导率及存放时间进行了分析测试,得出了该电解装置的高效电解参数为电场强度320 V/m、流速80 mL/s。使用碱性氧化还原电位水制备水泥砂浆,结果显示,其早期抗压强度提高50%以上,28 d抗压强度提高30%;用碱性氧化还原电位水拌制的掺30%粉煤灰水泥砂浆与用自来水拌制的水泥砂浆有相近的早期抗压强度。结果表明,碱性氧化还原电位水拌和水泥砂浆抗压强度有较大提高,亦可大量节约水泥。

电解条件对碱性还原电位水理化性质的影响

采用离子膜电解方法制备碱性还原电位水,实验研究了电极间距、电流密度、电解质浓度等不同电解条件对碱性还原电位水理化性质的影响作用。结果表明,随电解时间增加,溶液的氧化还原电位(ORP)会迅速下降,而p H会迅速上升,5 min后,两者变化趋势均变得平缓;在相同条件下,电极间距为10 mm时所得溶液的p H最大,而ORP最小;在相同时间内,电流密度越大,溶液的ORP越小,而温升越大;随氯化钠电解质浓度的增加,装置的电解效率越高,溶液的p H越高,而ORP越低。此外,氮气鼓泡对碱性还原电位水的ORP有明显影响,结果显示,鼓泡操作会使溶液中的大量溶解氢逸出,溶液的ORP迅速升高,结合Nernst方程讨论了碱性还原电位水的ORP与溶解氢的相关性。

高能位还原水预防和治疗大鼠高血脂症效果的研究

利用自制高能位还原水,研究了其对大鼠高血脂症的预防及治疗效果。结果表明:在给Wister雄性健康大鼠饲喂高脂饲料的同时饮用高能位还原水,可以预防大鼠血清总胆固醇(TC)、血清甘油三脂(TG)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL C)的升高,以及预防高密度脂蛋白胆固醇(HDL C)的下降,并可改善大鼠的血液流变性。对试验大鼠的精神状态、毛色、食欲的观察,体重、肝重的测定以及脏器的剖检结果表明,高能位还原水对大鼠的生长无不良影响。

碱性氧化还原电位水拌和混凝土性能初探

研究了用碱性氧化还原电位水(ARPW)拌和混凝土的抗压强度、孔结构和碳化性能.碱性氧化还原电位水由自制小型隔膜式电解槽组成的电解装置以电解方式获得.试验中采用的电解参数为电场强度320 V/m、流量80 mL/s.结果显示,碱性氧化还原电位水拌和混凝土早期强度提高了10%,28 d抗压强度提高了20%;总孔隙率下降20%,各龄期的孔级配改善;碳化性能改善较大,28 d快速碳化试验碳化深度下降16%.结果说明,碱性氧化还原电位水拌和混凝土有利于提高混凝土耐久性.

高氧化还原电位酸性水制备及杀菌效果的试验观察

高氧化还原电位酸性水（ＥＯＷ）是电解加有食盐蒸馏水时，在阳极产生氧化还原电位（ＯＲＰ）≥１０４０ ｍＶ， ｐＨ值≤３．６９，含有效氯＜８０ｍｇ／ Ｌ的水。经检测，水中食盐含量为 ５５０～ ９５０ ｍｇ／ Ｌ时，电解 １０ ｍｉｎ，该水 ＯＲＰ随食盐含量增加而升高；电解 ８～ １２ ｍｉｎ， ＯＲＰ随电解时间延长而升高。悬液定量杀菌试验表明，在 ２０℃下， ＯＲＰ为 １１５２ ｍＶ的该水，对不含蛋白胨悬液中枯草杆菌黑色变种芽胞作用４０ ｍｉｎ，杀灭率达１００％。杀菌效果随ＯＲＰ升高、温度上升而增强，因蛋白胨存在而减弱。

氧化还原电位水在小面积浅Ⅱ°烧烫伤创面的应用

目的:探讨氧化还原电位水用于小面积浅Ⅱ°烧烫伤创面治疗的效果。方法:选择非电光烧烫伤、火焰烧烫伤、化学烧烫伤和没有被污染的或没有用其它方法治疗过的门诊患者22例。所有患者均为小面积浅Ⅱ°烧烫伤。入选患者被随机平均分成实验组和对照组。实验组应用新鲜配制的氧化还原电位水(pH2.1～2.5,氧化还原电位1100～1200mv,有效氯90～130mg/L),对照组使用普通生理盐水。观察烧烫伤伤者一般情况变化,烧烫伤创面局部疼痛程度,烧烫伤创面局部分泌物的量和气味,以及烧烫伤创面局部细菌培养和愈合快慢等情况。结果:各组均有11个病例,两组间年龄和受伤面积没有统计学差异。两组创面疼痛比较,伤后第7天治疗组创面疼痛明显减轻(P<0.05)。两组创面分泌物的量比较,治疗后第3、5、7、10d分别与治疗前比较差异有统计学意义(P<0.05)。两组治疗前、后创面细菌培养比较,治疗第3天后氧化还原电位水组(实验组)创面细菌培养阳性比数明显减少(1/11),与对照组(4/11)相比,差异有统计学意义(P<0.05)。两组创面愈合时间和全身不良反应比较:氧化还原电位水(实验组)创面完全愈合时间为(7.24±1.83)d,对照组创面愈合时间为(10.32±1.74)d,两组比较有统计学意义(P<0.05)。结论:应用氧化还原电位水治疗于小面积浅Ⅱ°烧烫伤伤者创面,不仅可以杀灭烧烫伤创面表面的细菌,减轻损伤后局部的炎症和组织渗出,减轻局部疼痛,而且能缩短浅Ⅱ°烧烫伤创面的愈合时间。氧化还原电位水有减轻烧烫伤创面的进一步损伤和促进烧烫伤创面的愈合的作用,价格便宜,使用方便。

电解还原水防治疾病的研究进展

电解还原水(electrolyzed reduced water,ERW)是指普通水经过特制的电解水机电解,在阴极一侧生成的水,具有还原性,呈弱碱性,又称为"碱性还原水"。阳极出来的水为电解氧化水,呈酸性,可用于美容、杀菌、洗浴等。电解还原水含有丰富的活性氢,具有还原能力,能够去除各种自由基,有纯净水所没有的功能,可作为饮用水。自由基在肿瘤、糖尿病等疾病发病机制中起重要作用,电解还原水可清除自由基,对疾病的防治起积极作用。本文主要对近年来电解还原水对疾病防治作用的相关研究进行了总结和展望。

Listeria monocytogenes在经高氧化还原电位酸性水处理的鲜食莴苣上预测模型的建立

采用高氧化还原电位酸性水(EOW)对接种过单核细胞增生李斯特菌的鲜食莴苣进行处理,研究残留菌在不同温度下的保存期限。建立Gompertz,Logistic和Baranyi初级模型,描述单增李斯特菌在不同温度下的生长情况,对比结果表明,Gompertz模型的判定系数R2=0.9913,能够更好地拟合李斯特菌在各个温度下的生长状况,并得到李斯特菌生长的Gompertz模型生长参数(SGR,LT,MPD)。利用平方根模型对其的最大比生长速率的平方根-温度进行拟合,得到莴苣上单核细胞增生李斯特菌生长的二级模型:SGR=0.015T+0.069。使用判定系数(R2)、均方误差(MSE)、偏差因子(BF)和准确因子(AF)对模型进行验证,结果表明,本研究得出的二级模型能够很好地预测单核细胞增生李斯特菌在相应环境下的生长状况。

氢还原-水浸工艺回收废旧三元锂离子电池中锂的试验研究

针对当前废旧三元锂离子电池回收过程中有价元素锂回收率低的问题,中国恩菲提出了氢还原-水浸新工艺,利用氢气还原正极材料中的高价镍钴锰,解离活化其中的锂,通过水浸分离回收锂,将镍钴锰留在渣中,实现了锂与镍钴锰的分离,与传统锂回收工艺相比取得了技术性突破。该工艺最佳工艺参数:氢还原过程为氢还原时间1 h,温度500℃;水浸过程为液固比5∶1,温度80℃,时间40 min。最佳工艺参数条件下,锂的回收率可以达到95.8%,将未经净化除杂处理的水浸出液蒸发结晶后可以制备出纯度为95.4%的氢氧化锂产品。

高氧化还原电位酸性水对微生物消毒效果的试验观察

高氧化还原电位酸性水的氧化还原电位>1100mv,pH值<2.7。经检测,该水原液作用5min,可使含量10μg/mlHBsAg转阴;其20％稀释浓度作用2min或10％稀释浓度作用15min,对白色念珠菌的杀灭率分别为100％和99.97％;其10％稀释浓度作用2min,对大肠杆菌杀灭率仍可达100％。

高氧化还原电位酸性水对细菌芽胞的杀灭效果

以悬液定量杀菌试验，检测高氧化还原电位酸性水（ＥＯＷ）对细菌芽胞的杀灭效果。结果，ＥＯＷ氧化还原电位（ ＯＲＰ）为 １２６０ ｍＶ， ＰＨ值为 ２．２５时，作用 １０ ｍｉｎ，对悬液中枯草杆菌黑色变种芽胞的杀灭率达１００％。杀灭率随ＥＯＷ ＯＲＰ降低、ＰＨ值升高而下降。

高氧化还原电位酸性水的制备及在食用菌生产中杀菌试验初报

高氧化还原电位酸性水(EOW)是电解加有NaCl的蒸馏水时,在阳极产生氧化还原电位(ORP)≥1.040V、pH≤2.0,有效氯含量<0.080g/L的水溶液。试验结果表明,当水中NaCl的含量为15.0g/L,电解10min后,水溶液中ORP随时间升高,阳极区溶液的pH值随时间延长而降低。水溶液杀菌试验表明,在20℃下,ORP为1.000V的电解水溶液,对绿色木霉、匍枝根霉、黑曲霉、酵母作用40min,杀灭率达100%。其杀菌效果随pH值降低、ORP升高、温度上升而增强,因有机物存在而减弱,温度升高、振摇及铁等金属离子存在时其分解速度加快。高浓度EOW溶液对金属有腐蚀性,对皮肤有刺激性。可应用于食用菌生产中空间及生产环境消毒。

碱性还原电位水清洗诊疗类器械的效果研究

目的:研究碱性还原电位水清洗不锈钢诊疗容器的有效性。方法:连续15 d收集不锈钢诊疗类器械2980件,随机分成A、B两组,A组采用酶液清洗,B组采用碱性还原电位水清洗,使用目测法、光源放大镜法检查物品清洗效果。结果:A组器械清洗合格率为99.16%,B组器械清洗合格率为99.48%,两组清洗效果比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论:针对不锈钢器械使用碱性还原电位水清洗能有效去除有机物、油脂等污染物,在使用功效和成本上比用酶液清洗更具有优势。