焦炭与不锈钢耦合阴极的电化学水软化性能研究

以304不锈钢网作为外层支撑床,锯齿不锈钢网作为内部支撑结构,在复合锯齿网的锯齿空隙中填充焦炭,制备了一种由焦炭与不锈钢两种材料耦合的填充床电极,用于解决电化学水软化阴极无法长期高效运行的问题。探究了最优的电极结构参数,结果表明,在阴阳极间距、外层平网孔径和表观电流密度分别为1.5 cm、20目、80 A/m^(2)时,电极对总硬度为700 mg/L的模拟循环冷却水的软化速率达到最佳,为46.873 g(/m^(2)·h)。当电极表面被垢层覆盖导致软化速率大幅下降时,通过振动方式对电极进行再生,研究了电极的使用寿命,结果表明,维持电极连续工作37 d,电极对循环冷却水仍保持较高的软化速率,可维持电化学水软化系统的长期高效运行。本研究可为解决电化学水软化阴极因无法有效再生导致的电化学水软化系统性能下降问题提供参考。

新型电化学水处理装置及重要参数

近年来,电化学水处理设备因其环境相容性及多功能性而受到极大的关注。针对现有电化学设备的不足,设计了一款除垢刮刀外置的新型电化学水处理设备。该设备因除垢刮刀外置而不占用电解室内部过多空间,新颖的滚筒型设计能够同步完成吸垢、脱水工作,在保证电解反应进行的同时减少水资源的浪费。为了验证不同参数下水处理的效果,仿照该设备阴阳极电解区的原型搭建了一款小型电解槽实验平台,完成了硬度测试与COD去除效果的单流通与循环流实验。通过综合对比发现:当电流密度为10.88 mA/cm^(2),循环水流量为10 L/h,电极板间距为5 mm时,水处理效果最佳,此时循环水的硬度去除率达到19.6%~24.46%,单位面积、单位时间结垢量为13.7 g/(h·m^(2)),单位水垢重量能耗低至0.16 kWh/g,COD的浓度由起初的106 mg/L降至18.8 mg/L,总去除率高达82.26%。总体来说,该电化学系统有着较好的除垢及降解有机物的效果,能够为未来电化学设备的研发或电化学理论的深入研究提供一定的借鉴与参考。

电化学水处理技术在烧结余热发电循环水系统的应用

冷却水循环利用是节水减排的主要途径,为控制循环水系统结垢、腐蚀及微生物滋生,通常采用投加阻垢缓蚀剂、杀生剂等水质稳定药剂的方法。电化学水处理技术是通过电解方式,利用阴阳电极作用,实现循环冷却水系统防腐阻垢,有效控制微生物生长。通过电化学水处理技术与药剂法相结合稳定水质,在补水采用中水的条件下,保障了系统稳定运行,提高了系统浓缩倍数,降低了药剂投加量,实现了节水减排。

实现稳定光电化学水分解的自修复机制

随着全球经济的持续增长,人类社会对能源的需求也在不断攀升.然而,传统的化石燃料无法再生,并且由于其过度消耗而引发的环境问题日益凸显,这使得寻找清洁、可持续的能源替代品成为当务之急.其中,通过人工光合作用对太阳能进行转化和储存是一个理想的能源替代方案.光电化学(PEC)水分解技术可以将太阳能直接转化为氢能,并且在氢燃料的生产和燃烧过程中水是唯一的原料和产物,实现了“零碳”排放的紧密氢循环,整个过程被认为是绿色、可持续的.在过去几十年里,大量关于PEC水分解的研究被报道,尤其是在提高太阳能到氢气(STH)转换效率方面取得了较大的进展.然而,光电极在工况下的长期稳定性问题仍然是制约PEC水分解商业化的主要障碍.为了应对这一挑战,催化领域引入了自修复的概念,并将其扩展应用于提高光电极的稳定性,这为解决其稳定性问题提供了新的策略.因此,有必要对实现稳定PEC水分解的自修复机制进行综述.本文系统综述了不同半导体光吸收体、保护层和助催化剂在工况下的衰减机制.首先,重点探讨了窄带隙半导体材料,如硅基(n-Si或p-Si)或III-V族半导体(GaAs,InP等)在工况下的衰减机制.这些材料受到电解液化学腐蚀的影响,导致其理化性质不稳定.特别是在光照或外加偏压的作用下,腐蚀作用会进一步加剧,严重影响其性能.然后,分析了具有合适带隙的半导体材料的衰减机制.受热力学因素影响,非氧化物半导体,如金属硫化物/硒化物、氮化物、氧氮化物、磷化物等,容易被光生空穴氧化;而金属氧化物半导体,如Cu_(2)O,则容易被光生电子还原.此外,热力学上相对稳定的金属氧化物半导体,如BiVO_(4),受动力学因素影响易发生光腐蚀,导致光吸收物种的溶解和晶格结构的破坏.除了半导体材料本身,表面保护层受到寄生光吸收和针孔现象的限制,导致其保护效果降低.助催化剂同样面临着活性衰减和寄生光吸收带来的挑战,这些因素影响了光电极的整体效率和稳定性.为了应对这些挑战,本文总结了一系列具有自修复机制的损伤修复策略,包括光吸收材料和助催化剂中活性组分的内在自修复、半导体中缺陷位点的内在自修复、保护层中的外在自修复以及表面改性层中自修复薄膜的厚度自限性特征.实现这些自修复机制通常需要结合PEC水分解工况下提供的偏压或光电压,并在电解液中添加失活物种的离子源或额外的修复剂.工况下提供的偏压大小以及添加到电解质中的物种数量和浓度将直接决定PEC水分解的自修复能力.综上,自修复作为维持易腐蚀光电极稳定性的理想方式,具有极大的应用潜力.通过利用更先进的原位分析技术能够更深入地揭示光电极/电解质界面在工况下的动态演变规律,从而更好地从本质上了解PEC水分解系统的损伤机制.针对运行状态下损伤部位的针对性修复,可以建立动态稳定的损伤-修复机制,为实现人工光合作用系统的高效和长期稳定运行提供有力保障.展望未来,需要进一步深入剖析并完善自修复机制,使其成为催化系统开发的一般性设计原则,此外,还应积极探索将自修复机制扩展至更广泛的应用平台和场景中,为推动清洁能源领域的进一步发展贡献更多的解决方案.

化工安全生产中电化学水处理技术的应用

随着我国社会经济的迅速发展,现代的信息技术应用越来越广泛,同时我国化工领域的发展规模越来越大,同时在生产的过程中会引发较严重的污染现象,想要对该问题进行有效解决,要强化化工安全生产过程中水处理技术的研究,根据实际情况使用针对性的电化学处理技术,这样不仅可以提升生产的安全性,还可以为质量带来保障。在化工安全生产的过程中,本文主要研究电化学处理技术,对电化学处理技术的应用进行深入的分析,然后探讨电化学处理技术的类型,最后对电化学水处理技术在化工安全生产活动中的应用进行分析,以此推动我国化工企业落实可持续发展的目标。

关于化工安全生产中电化学水处理技术的应用分析

电化学水处理技术在化工安全生产中具有重要作用,可以有效处理废水中的污染物,避免环境污染和事故发生。文中分析了电化学水处理技术在化工安全生产中的应用,探讨了其优点和挑战,并分析其技术要点。

电化学水处理技术的应用研究进展

该篇文章详细阐释了在电化学水净化过程中应用的几种关键技术:电化学氧化、电絮凝、电气浮、电渗析以及电吸附等水处理技术的作用机制和研究的进展情况,并明确表示电化学处理法因其工艺流程灵活、操作便捷且不产生二次污染,已被广泛认可用于有效解决水质污染难题和降解难处理的有害物质。此外,文章还概述了电化学水处理技术的各项技术优势和在实际应用中的概况,并对其未来的发展趋势给予展望;同时提出,在电化学水处理技术的未来研究中,重点应当集中在提升电极材料性能、进一步探索其反应机理,以及发展组合式处理技术等多个领域。

复合网状阴极增强电化学水软化系统性能研究

针对工业循环冷却水系统中低除垢速率限制电化学水软化技术应用的问题,采用多层不同孔径金属丝网耦合的复合网状阴极增强电化学水软化系统性能。结果表明:采用复合阴极的水软化系统除垢速率高达29.16g/(m2·h),能量消耗低至6.0 kW·h/kgCaCO3。系统性能的提升归因于阴极特殊的结构,该结构可将化学反应(碱度产生和水垢沉积)分离和定位到复合网状阴极的不同区域,从而提高了除垢速率。

铁基多相助催化剂光电化学水氧化研究进展

化石燃料的使用已经引起了严重的环境问题,例如空气污染和温室效应。同时,化石燃料作为不可再生能源无法一直满足人们不断的能源需求。因此,开发清洁可再生能源非常重要。氢是一种清洁无污染的可再生能源,可以缓解整个社会的能源压力。地球在一秒钟内接收到的太阳光能为1.7×10^(14) J,远远超过了人类一年的总能源消耗。因此,将太阳能转化为有价值的氢能对于减少对化石燃料的依赖具有重要的意义。自1972年藤岛昭和本多健一首次报道TiO_(2)光催化剂以来,人们发现半导体可以通过电或光驱动水分解产生清洁无污染的氢气。通过这种方式产氢不仅可以替代化石燃料,还可以提供环保的可再生氢能源,受到了人们的广泛关注。光电化学(PEC)水分解可以利用太阳能生产清洁、可持续的氢能。由于光阳极上的析氧反应(OER)缓慢,因此总的能量转换效率仍然很低,限制了PEC水分解的实际应用。助催化剂对于改善光电化学水分解性能是必要的。贵金属氧化物已被证明是最有效的OER催化剂,因为它们在酸性和碱性条件下具有很高的OER活性。然而,这些贵金属氧化物成本高和储量低,极大地限制了它们的实际应用。因此,开发高活性和低成本的OER助催化剂非常重要。迄今为止,对第一周期过渡金属(例如,Fe,Co,Ni和Mn)助催化剂的合成研究比较集中。其中,铁在地球上含量丰富,并且毒性比其他过渡金属低,使其成为良好的助催化剂。另外,铁基化合物具有半导体/金属的特性和独特的电子结构,可以改善材料的电导率和对水的吸附性能。目前,各种具有高催化活性的铁基催化剂已经被设计来提高光电化学的水氧化效率。本文简要概述了羟基氧化铁,铁基层状双氢氧化物和铁基钙钛矿等的结构、合成和应用方面的最新研究进展,并讨论了这些助催化剂在光电化学水氧化的性能。

电解诱导硬度变化优化电化学水软化工艺研究

针对不同结垢倾向的水质会影响电化学水软化性能的问题,从水质稳定性角度出发,提出电解诱导水质硬度变化优化水软化工艺的方法。将硬度变化与RSI指数建立联系,并通过循环水动态模拟实验建立基于不同水质结垢倾向的评价体系。结果表明,该工艺为不同结垢倾向的水质提供了一种除垢方式的性能评估方法,实现了电化学水软化技术的工艺优化。

工业循环冷却水电化学水处理器的设计与调试

基于电化学法处理工业循环冷却水的反应机理,研究了处理器全新的内部结构、部分关键材料、全自动/手动阴极刮垢和清洗控制系统、电压或电流检测运算驱动系统、时间控制操作系统、电极电源及辅助电极电源,总结了处理器内部结构和部分关键材料、电源及所述这些系统的设计思路、调试和安装应用的方法。

电化学水处理技术发展综述

文章介绍了电化学水处理技术的重要性及其优势,讲解了电化学水处理技术的基本原理,概括了几种常用的电化学水处理方法,重点讲述了电化学技术在处理工业废水方面的应用,总结了近年来电化学处理工业废水的研究,并提出了一些当前电化学水处理技术中存在的问题与相应的改进方法,最后探讨了今后电化学水处理技术的研究重点。

基于SCI收录的电化学水处理技术文献计量分析

文章以2011~2020年电化学水处理技术方面的SCI发文情况为依据进行分析。结果显示,电化学水处理领域的全球发文量呈逐年上升的趋势,中国的发文量占全球发文量的近40%,发文量和被引次数H指数均居全球第一。与中国合作关系较为紧密的有日本、新加坡、丹麦和瑞典等国家。研究主要集中在环境科学和生态学、工程和化学等领域,主要研究涉及海水淡化、饮用水、地下水、污水污泥、活性污泥、个人护理产品、药品和垃圾渗滤液等方面,且近一半的发文集中在20个期刊上。

基于NB-IoT与ZigBee双网融合的电化学水处理数据透传研究

电化学水处理是近期工业循环水处理的研究热点,对节能减排具有重要意义。针对电化学水处理过程中传感器数据的采集和传输需求,提出一种结合NB-IoT和ZigBee技术的传感器数据采集与透传方案。采集电导率、pH酸碱度、水温和水压等传感数据,通过ZStack协议栈实现传感网络数据传输与汇总后,由NB-IoT物联网络实现传感数据的广域传输,使用华为物联网云平台实现传感数据的网络承载。经运行测试,能实时准确地实现传感数据的采集、传输、解析任务。

用于光电化学水分解的高光氢转换效率TiO_2纳米棒阵列

半导体一维纳米材料具有独特的光电性质,且相对于零维纳米颗粒,具有良好的电子传输途径,因而在光电化学(PEC)分解水中有着重要的应用前景。TiO2纳米棒和纳米线已被证实具有优良的PEC性质。本文采用水热方法在氟掺杂二氧化锡导电玻璃(FTO)上制备了紧密规整的金红石型TiO2纳米棒阵列,研究了活化温度对TiO2纳米棒电极的光活性影响,并计算其光氢转换效率。该光氢转换效率高于同类报道的数据。

电化学水处理技术在工业循环冷却水处理中的应用

为了控制循环冷却水系统内由水质引起的结垢、污垢、菌枣和腐蚀,保证换热机组的换热效率和使用年限,应对循环冷却水进行处理。介绍了电化学水处理系统的工作原理,对常用化学药剂水处理法和电化学水处理技术在循环冷却水处理中常见问题的控制及循环冷却水处理量和处理费用方面进行了比较,提出电化学水处理技术用于处理循环冷却水,可有效去除水中的污染物,为绿色环保型的水处理方法。

稳定高效α-Fe_2O_3光电化学水分解——合理的材料设计和载流子动力学

氢能是非常清洁的能源。发展高效、清洁和低成本的产氢装置是利用氢能的首要关键技术问题。光电化学水分解是首选的制氢技术之一。它可实现室温下直接水分解和氢氧分离,并不完全受限于太阳光的周期性波动;其产氢装置可全部由无机材料制成,有好的化学活性和使用寿命。但是,光电化学水分解技术的效率目前还无法满足实际应用的要求,特别是还不能实现长期稳定运行,存在一定的性能衰减。在各种光电极材料中,α-Fe_2O_3是非常重要且具有潜力的稳定高效的光阳极材料,已成为近年来研究的热点。α-Fe_2O_3又称赤铁矿,储量丰富,在光电化学水分解中具有良好的稳定性、低成本和良好的太阳光谱响应等优势,已成为最具应用前景的光电极材料。然而,α-Fe_2O_3固有的一些问题诸如电荷传输差、表面复合严重、电荷转移动力学缓慢等限制了其实际应用。近年来,研究者们已发展了多种多样的策略和途径,例如掺杂、纳米化、异质结和表面处理等来解决上述问题。多种金属和非金属元素如Ti、Sn、Si、S等掺杂的α-Fe_2O_3表明,异质原子的引入会降低电子的有效质量,进而提高导电性,还会影响α-Fe_2O_3的晶体扭曲和活性位点等性质。从零维、一维、二维、三维到层级结构的α-Fe_2O_3都已经成功合成;同时,纳米化也拓展到导电基底的规则阵列图案化,α-Fe_2O_3纳米化能够促进光生空穴产生和利用,已成为α-Fe_2O_3光电化学水分解性能提升的重要途径。研发的n-n型和p-n型α-Fe_2O_3异质结如α-Fe_2O_3/ZnFe2O4、p-Si/α-Fe_2O_3等已较大地提高了其光电催化水分解性能,其中异质结很大程度上促进了α-Fe_2O_3光吸收、光生电荷分离和电极过程动力学。α-Fe_2O_3表面处理如催化剂修饰、钝化层修饰、化学/电化学刻蚀、气氛处理等,则显著改善了α-Fe_2O_3电极的电荷转移、析氧动力学,并抑制了电荷复合。本文主要从材料设计和载流子动力学这两个角度,综述了不同策略和途径对α-Fe_2O_3光电化学水分解性能的影响,分析了纳米结构以及材料复合等处理方式对α-Fe_2O_3光电极性能影响的构效关系,并进一步深入分析了光电化学水分解反应中载流子的动力学过程,建立了α-Fe_2O_3光电极性能提升和光生载流子之间清晰的物理图像。此外,本文还介绍了光电化学水分解的基本原理和物理过程。该综述可为今后合理设计制备基于α-Fe_2O_3的稳定高效光电极提供有益的理论指导与实验设计方法。

电化学水处理技术在循环水处理中的应用

介绍电化学水处理方式代替传统的加药方式来保持循环水水质稳定的改造事例,改造后提高了循环冷却水的浓缩倍数,降低了企业运行费用,既解决环保问题又产生经济效益。

关于化工安全生产中电化学水处理技术的应用分析

讨论了化工安全生产中的电化学处理技术的意义,提出了化工安全生产特点和电化学水处理重要性;对当前电化学水处理应用现状进行分析,对电化学水处理类型和电化学水处理技术应用作用进行研究;探讨了电化学水处理技术发展前景,提出了当前电化学水处理技术材料研究、反应器结构发展,以及电化学水处理技术与其他技术结合的几方面创新。

电化学水处理技术在工业循环冷却水中的运用

笔者结合实际工作情况,对电化学水处理技术的工艺流程和工作原理进行详细论述,并通过比较分析的方法,将化学药剂水处理法和电化学水处理法进行综合的对比分析,全方位探讨电化学水处理技术在工业循环冷却水处理中的实践应用价值。