有机胺电化学再生系统性能与影响因素

在碳中和背景下,碳捕集、利用与封存(CCUS)是实现节能减排的关键技术。针对有机胺溶液在碳捕集过程中存在的高能耗和降解问题,电化学介导胺再生(EMAR)是一种极具应用前景的碳捕集技术,原理是利用Cu(Ⅱ)和吸收剂之间的络合实现二氧化碳(CO_(2))的释放。使用吸收解吸实验装置,测量了9种吸收剂的CO_(2)吸收解吸性能。发现伯、仲胺溶液相对叔胺拥有更好的吸收性能,但在传统热解吸方法下再生效率不高,具有很大的改进潜力。直接向负载CO_(2)饱和的胺溶液中加入Cu(Ⅱ),发现溶液展现出优秀的解吸性能。在相同条件下测试了不同有机胺溶液的阴、阳极电化学参数,综合考虑极化电位、电流密度和溶液内阻等电化学参数,以及吸收解吸性能和原料成本等,选择了二乙烯三胺(DETA)作为研究对象继续后续实验条件的探索。利用电化学反应装置对吸收CO_(2)饱和的30%(质量分数)DETA水溶液进行研究,探究4种影响因素:电解质种类、电解质质量摩尔浓度、Cu(Ⅱ)质量摩尔浓度和温度对电化学反应过程的影响。研究发现NaBr在所选4种电解质中具有更低的腐蚀电位,且在高质量摩尔浓度下电位的优势更为明显,更有利于反应的进行。高电解质质量摩尔浓度能使腐蚀电位相对未加入电解质时下降达到0.2 V,且它和温度都能有效降低电荷转移电阻,提高反应速率。此外,低Cu(Ⅱ)负荷利于Cu(Ⅱ)的生成和CO_(2)的解吸,溶液Cu(Ⅱ)质量摩尔浓度的增加会抑制阳极铜氧化为铜离子的过程,有利于单质铜的生成和DETA的再生。

活性炭的电化学再生技术研究

本文在测定了苯酚于椰壳活性炭上的吸附平衡和添加 2 %NaCl对吸附平衡的影响基础上 ,对用苯酚吸附饱和后的活性炭在一个搅拌槽电化学反应器中进行了再生试验研究。在室温条件下 ,通过改变再生电流的大小 ,在不同的时间间隔内 。

含油废水吸附饱和活性炭纤维的电化学再生

为了对有机物吸附饱和的活性炭纤维(ACF)进行电化学再生研究,以含油废水为模拟有机物,通过测量再生前后ACF对含油废水的吸附效果,考察了电流密度、再生时间、pH值、电解质的电化学再生的影响因素,并研究了电化学再生过程对ACF结构的影响以及ACF电化学再生的机理。结果表明,在电流密度为30mA.cm-2,pH值为4,15g·L-1 NaCl的溶液中再生120min,再生率可达到90%,5次电化学再生循环后,ACF保持较高的吸附容量。再生后ACF的表面没有明显损伤,比表面积也没有明显减小,微孔孔径分布于0.5～1.0nm。由紫外光谱分析可知,ACF的电化学再生机理主要包括电脱附及电化学氧化过程。

改性沸石吸附氨氮及电化学再生研究

研究了改性沸石对氨氮的吸附效能、动力学机制以及电化学再生效果。间歇和连续试验结果表明:沸石经改性后,能高效去除水中的氨氮,其吸附等温式更符合Langmuir模型,沸石、改性沸石的饱和吸附量分别为8.09 mg/g和13.55 mg/g,沸石的钠型改性能显著提高吸附容量约40.3%;颗粒内扩散是改性沸石吸附氨氮的控制性步骤,可以利用Vermeulen的内扩散模型进行描述;利用电化学再生吸附饱和后的沸石,再生液为NaCl溶液,阳极涂覆RuO2-Ti,再生时间为3h,可高效地再生沸石,无二次污染物排出,对环境冲击较小。

电化学再生活性炭的工艺参数研究

对所选定的活性炭 ,吸附苯酚饱和后进行电化学再生。在室温条件下 ,选择 4因素、2水平的正交试验方法进行了相关试验。结果表明 ,再生位置是活性炭再生工艺中最重要的影响因素 ,电解质NaCl浓度是较重要的影响因素 ,再生电流和再生时间对活性炭的电化学再生有一定的影响。

活性炭纤维吸附稀溶液中SCN^-的电化学再生

为了研究电化学再生活性炭纤维(ACF)的效果,以SCN-为模型物,通过测量再生后活性炭纤维对SCN-的吸附容量的大小,考察了时间、吸附质浓度、再生循环次数等再生过程中的影响因素。结果表明,适宜的再生条件为0.8mA正极化2h,0.5mol.L-1的硫酸溶液,能使再生后ACF的吸附容量提高为原始ACF的3倍。5次电化学再生循环后,ACF的吸附容量没有明显降低,再生后ACF纤维表面也没有明显损伤。

四价铈电化学再生用钛基阳极的寿命研究

放射性金属进行铈-硝酸化学去污后产生较多的二次废液,电化学再生技术可以有效地再生四价铈,使得去污液可循环使用。由于四价铈与硝酸的强氧化性与强腐蚀性,对四价铈电化学再生工艺用电解阳极有较高要求。在硝酸体系下依据电化学再生工艺参数进行金属氧化物涂层钛阳极(DSA)强化寿命试验研究,分析了不同基材与涂层的阳极电极强化寿命曲线,并对电极涂层活性元素含量与表面形态的变化进行了比较。结果表明,在硝酸电解体系下钛镀铱钽与钛钯镀铱钽阳极稳定性好且具有良好的寿命,适用于四价铈电化学再生工艺工业化应用。

掺硼金刚石电极电化学再生粉末活性炭

使用200目粉末活性炭吸附苯酚模拟废水至饱和,用BDD电极作为阳极再生饱和炭,以再生效率为评价指标,研究不同因素对活性炭再生效果的影响。在电解质为0.05 mol/L的Na_2SO_4溶液,pH为7,电流密度为50 mA/cm^2,再生时间为2 h条件下,活性炭再生率达74.8%。同时不同电解质对再生效果也有不同影响,硫酸钠优于氯化钠,再生效率随着pH的增加而增加。采用正交实验方法对影响再生效果的各因素进行评价,其影响的主次顺序是:电解质浓度、pH、电解时间。

四价铈电化学再生用离子膜选取试验研究

放射性金属进行铈-硝酸化学去污后产生较多的二次废液,电化学再生技术可高效地再生四价铈,使得去污液可循环使用,达到减少二次废液的目的.由于四价铈与硝酸的强氧化性与强腐蚀性,对四价铈电化学再生工艺用离子膜有较高要求.在硝酸体系下依据电化学再生工艺参数进行了离子膜选取试验研究,综合比较了6种离子膜的耐腐蚀性能、机械性能,以及不同离子膜对Ce(IV)再生率、槽电压以及电流效率的影响.结果表明,加强型全氟磺酸离子膜综合性能指标较优,适用于四价铈电化学再生工艺.

饱和吸附2,4-二硝基甲苯后活性炭的电化学再生

以2,4-二硝基甲苯为吸附物,对吸附饱和的活性炭进行电化学再生,考察了再生时间、电流密度、体系pH、电解质NaCl质量浓度等对再生效果的影响。最佳的电化学再生工艺条件为电解质NaCl质量浓度15.0 g/L,电流密度20 mA/cm2,体系pH为5,再生时间2 h,在此条件下活性炭再生率可达102.57%。再生前后活性炭的微孔结构基本不变,微孔孔径分布于0.3~1.0 nm。再生后活性炭的比表面积增大,石墨化程度提高,表面含氧基团含量增加,总氧含量增加,碳含量有所下降。

人造沸石对氨氮废水的吸附及其电化学再生研究

采用人造沸石对模拟氨氮废水进行吸附,并对其进行电化学再生,探讨了吸附及再生的影响因素。结果表明,最佳吸附条件:吸附时间为90 min,pH为中性或弱酸性,人造沸石投加量为120 g/L,在此条件下,氨氮去除率可达84%;最佳再生条件:电解时间为40 min,Na Cl浓度为0.1 mol/L,温度为50℃,pH为10,在此条件下,人造沸石再生率可达到97.48%。人造沸石重复使用6次后,再生率仍可达到88%以上。

吸附饱和苯酚的活性炭电化学再生的研究

采用阳极扩展电化学氧化技术对吸附饱和苯酚的活性炭进行了电化学再生.实验表明:在石墨作为极板材料,投加氯盐的前提下,Cl-放电产生的Cl2溶于水生成的具有强氧化能力的物质HClO,将吸附在活性炭孔道表面的高浓度苯酚氧化是活性炭得以再生的根本原因.投加盐的种类、盐量、电流强度、电解时间和pH是影响再生效果的重要因素.

吸附废水中苯胺的废菌渣活性炭电化学再生

以废菌渣(MR)为原料,经ZnCl_(2)活化后制得废菌渣活性炭(MRAC),采用电化学方法对吸附苯胺废水产生的饱和MRAC进行再生,考察电流、电解质NaCl浓度、电解时间和pH等因素对于再生效果的影响,并通过正交实验探究最佳的再生条件。结果表明,在pH为5、电流为300 mA、NaCl质量浓度为15 g/L、再生时间为1.5 h的条件下,MRAC再生率高达98.43%,且电化学再生的重复性较好,经6次循环后,再生效果稳定,再生率仍可达87.53%。对再生后和再生前吸附苯胺饱和的MRAC采用FT-IR、BET和SEM进行表征分析,结果表明,再生后的MRAC表面苯胺被脱附,羟基等官能团恢复,BET比表面积和孔容均增加,分别为再生前饱和MRAC的1.54倍和1.36倍,微孔孔径集中在0.4~0.5 nm之间,介孔孔径集中在4 nm处。电镜图像显示电化学再生过程对MRAC的表面结构没有明显损伤,且再生后的MRAC具有丰富的孔结构。

饱和粉末活性炭电化学再生研究

采用电化学再生法对吸附处理染料废水产生的饱和粉末活性炭(PAC)进行再生,以NaCl为电解质,考察了电源类型、pH、再生时间、电压和NaCl浓度对活性炭再生率的影响,并对活性炭表面酸性含氧官能团进行测定。结果表明:(1)在pH=1、直流电压为6V、NaCl为6g/L、再生90min的最佳条件下,采用单室反应器,饱和PAC再生率达到59.09%。(2)电极循环伏安曲线结果表明,饱和PAC电极表面发生氧化反应,与主电极直接和间接氧化共同作用,使活性炭表面吸附的污染物降解。活性炭表面酸性含氧官能团滴定和红外光谱测试结果进一步表明,电化学再生法使活性炭表面基团得到恢复。

吸附材料电化学再生的研究进展

随着吸附材料用量的与日俱增,其后处理成为重要研究课题。作为一种新型的再生技术,电化学再生可有效地处理废吸附材料。本文阐述了电化学再生机理,探讨了影响电化学再生的主要因素。通过电化学再生与传统的热再生和溶剂再生的比较分析,总结了电化学再生技术的优劣势。最后对电化学再生技术的发展方向和趋势做了展望。

木质柱状活性炭电化学再生过程微观结构演变研究

以2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)溶液为目标污染物,以来自五种厂家活性炭为吸附剂,考察了再生时间对不同饱和活性炭电化学再生效率的影响。通过BET、FTIR等技术对电化学再生前后的活性炭微观形貌进行表征。结果表明,在电化学再生条件相同的情况下,来自环盛炭业有限公司活性炭电化学再生效率较高,在5h内可达到93.5%。活性炭在再生过程中产生较多的含氧官能团,如羧基、羟基。比表面积随着再生时间增加而增加,其中,环盛炭业活性炭最高可达656.33m^2/g。活性炭总孔容随着再生时间增加而增加,其中,环盛炭业活性炭总孔容可达0.4364cm^3/g。

电化学高级氧化技术再生活性炭研究进展

传统电化学技术再生吸附饱和活性炭具有再生效率高、活性炭无质量损失的优点,但其存在着矿化效率低、生成毒理性副产物、能耗高等缺陷。电化学高级氧化(E-AOP)再生技术能有效克服传统电化学再生存在的问题。简述了传统电化学再生活性炭再生效能及机理,分析了操作参数(电流、电解质种类及浓度、再生位置、阳极材料等)对解吸-吸附平衡和污染物矿化效能的影响。总结了3类E-AOP再生技术(电Fenton再生技术、电活化臭氧再生技术、电活化过硫酸盐再生技术)在活性炭再生过程中的作用机制与应用。电Fenton再生技术再生效果较优,通过新型方式再生可有效克服体系内金属离子污染的问题;电活化臭氧活性炭再生技术无需添加任何化学品及催化剂,有利于控制反应条件及实现再生过程自动化;电活化过硫酸盐再生活性炭技术操作便捷、能耗较低,具有广泛的适用性。最后,提出了E-AOP再生技术存在的问题及发展前景,以期为开发一种新型高效环保的活性炭再生技术提供理论依据。

采用电化学方法再生低温生物沸石的参数优化及效果评价

低温环境下（1~5℃）,受生物膜包裹的沸石（以下简称低温生物沸石）对氨氮的去除效率较低。研究通过电化学氧化技术对低温生物沸石进行再生,促进了氨氮在水溶液和沸石内部的持续转移和转换。采用平面响应曲面法对电化学再生低温生物沸石进行参数优化和硝化能力评价。结果表明,高浓度的氯化钠有利于提升再生率,但会降低硝化能力的恢复率;硫酸钠的影响次之。再生时间越长再生效果越好,但影响度逐渐趋弱,同时再生时间长会制约硝化能力的恢复。经模型拟合预测,采用电化学再生的最优参数和运行条件为：电解液采用286.30mg/L氯化钠和554.15mg/L硫酸钠配制,再生时间设置为2.66h。此条件下,能实现90.75%的再生率,61%的硝化能力恢复率。将优化后的参数应用于悬浮填料-沸石曝气生物滤池的电化学再生试验中表明,实际硝化能力恢复率为78%,较模型预测值大,而再生率与预测值基本吻合。