受冻融作用钢筋混凝土电化学除氯模型研究

氯盐侵蚀与冻融循环作用下,钢筋混凝土结构遭受严重的耐久性损伤。电化学除氯能有效解决氯盐侵蚀产生的钢筋锈蚀问题,但在盐冻地区其除氯机理受混凝土冻融损伤的影响。对内掺氯盐的冻融损伤混凝土开展电化学除氯试验,基于相对动弹性模量建立混凝土冻融损伤度,研究冻融循环作用后钢筋混凝土电化学除氯机理,建立冻融损伤混凝土电化学除氯效率评价模型。研究结果表明,相较于普通混凝土,冻融环境下粉煤灰混凝土冻融损伤度更大,平均除氯效率更低。随冻融次数和粉煤灰掺量增加,混凝土冻融损伤度增大。随冻融损伤度和除氯时间的增加,混凝土平均除氯效率增加。冻融损伤混凝土平均除氯效率相较于未遭受冻融损伤混凝土,达到钝化目标所需时间更短。基于混凝土损伤度建立了冻融损伤混凝土电化学除氯模型,试验值与模型拟合良好。

钢筋混凝土电化学除氯发展现状

Cl^(-)入侵会造成钢筋表面钝化膜被破坏,导致钢筋锈蚀,严重损害钢筋混凝土的结构耐久性。电化学除氯(ECE)作为有效去除混凝土中Cl^(-)的方法得到不断发展。本文主要介绍近年来电化学除氯技术的成果,分析电化学除氯的机制以及影响因素,包括电流密度、阳极种类、电解质溶液种类、活性填充料种类、水灰比、钢筋和阳极布置方式以及保护层厚度,讨论电化学除氯对钢筋混凝土的黏结性能、孔隙率、离子分布、抗渗透性能和电化学性能的影响,提出电化学除氯的发展方向,为采用电化学除氯技术提高钢筋混凝土的耐久性提供借鉴和参考。

钢筋再生混凝土电化学除氯效果研究

为探究遭受氯盐侵蚀钢筋再生混凝土耐久性修复路径,通过内掺氯盐方式模拟再生混凝土遭受氯盐侵蚀,开展再生混凝土电化学除氯试验,研究再生骨料特征和通电参数对电化学除氯效率的影响。研究表明,采用5~25 mm再生粗骨料粒径范围的钢筋再生混凝土电化学除氯效率是5~30 mm粒径范围钢筋再生混凝土的1.36倍;随再生粗骨料取代率增加,电化学除氯效率增大,取代率达50%时,钢筋再生混凝土除氯效率较普通混凝土提高约26%;随通电电流密度增大,再生混凝土除氯效率增大,相较1 A/m^(2),电流密度3 A/m^(2)时的电化学除氯效率是其1.45倍,电流密度从1 A/m^(2)增大到2 A/m^(2),再生混凝土除氯效率增幅比普通混凝土更明显;随除氯时间延长,再生混凝土除氯效率明显增大,相对普通混凝土,再生混凝土前期除氯效率占比更大,7 d除氯效率是28 d的51%;基于电化学除氯效率开展影响因素敏感性分析,结果表明,再生骨料取代率的影响大于再生骨料粒径,但电化学除氯时间影响最为明显。

脉冲电流对电化学除氯的影响

目的探究不同电流密度下,直流和脉冲2种电流模式对钢筋混凝土电化学除氯的影响,降低钢筋渗氢量,减小通电后阴极产生的氢气使钢筋发生氢脆的风险,提高除氯效率,改善电化学除氯效率的均匀性。方法通过在电流密度为2、3、4A/m2的条件下,对混凝土进行直流和脉冲电流电化学修复,测定处理后的钢筋的释氢电流,计算释氢总电量,来表示钢筋渗氢量,对比处理后强电流区和弱电流区混凝土的氯离子含量,分析2种方式除氯效率的均匀性,同时用扫描电子显微镜观察电化学除氯前后混凝土的微观结构。结果计算得到不同通电电流密度下钢筋的释氢总电量和除氯效率,脉冲电流的释氢总电量比直流电流低约20%,而除氯效率提高了约10%。结论增加电流密度可以提高除氯效率,但是会增加钢筋发生氢脆的风险。相较于直流电流,脉冲电流电化学修复可以降低钢筋渗氢量,显著提高弱电流区的除氯效率,从而改善除氯效率的均匀性。

电化学连续净化法脱除硫酸锌溶液中的氯

提出了一种从锌电积液中连续分离氯离子的电化学方法,并探究了分离氯离子的最佳工艺。结果表明:控制锌电积液在自制装置中的水力停留时间为5.6 min、电场场强为100 V·m^(-1)的条件下,可获得最好的分离效果及较低的能耗;分离比达到12.39,分离净化过程中的净化功耗仅为0.003519 kW·h·m^(-3),氯离子迁移效率达到36.40 mg·J^(-1);分离净化所得氯离子净化液中氯离子质量浓度低于100 mg·L^(-1),符合工业生产对锌电积液中氯离子含量的要求。该工艺净化深度高、稳定性良好,可满足湿法炼锌工艺中连续生产的需求,为湿法炼锌的净化除氯提供了一种新工艺。

一种增强EC纤维电化学稳定性的方法

电致变色(EC)纤维展示出卓越的光传输、反射和发射调制能力,在电子显示、自适应伪装、视觉感受和热管理等领域的应用前景广阔。然而,EC纤维与现有的平面器件结构完全不同,由于弧形表面的不均匀电场导致其在电致变色过程中出现光电性能严重衰减的现象。

电化学在含2-氯烟酸废水处理中的应用研究

MEP-凯森电化学技术主要由负载稀有贵金属的阳极、304材质的阴极和载有稀有贵金属的活性炭的第三电极组成。利用该技术对含2-氯烟酸的废水进行处理,通过单一变量法调整电压、pH值、停留时间和第三电极填充量,观察化学需氧量(COD)的去除率和BOD_5/COD比值(B/C)的变化,以确定最优处理条件。研究表明,结合经济效益,电压14 V、pH值3、停留时间60 min、第三电极填充量40%是MEP-凯森电化学技术处理含2-氯烟酸废水的最优条件,COD的去除可达71%以上,B/C提高到0.37。

氯离子环境下混凝土钢筋的电化学阻抗谱特征

用电化学阻抗谱(EIS)方法研究了混凝土钢筋浸泡在氯离子溶液中的阻抗谱特征,研究结果表明:浸泡初期,钢筋电化学阻抗谱为一半径很大的容抗弧,钢筋处于钝化状态;随着腐蚀的发展,钢筋的阻抗谱表现为双容抗弧,钢筋表面的钝化膜已破裂,钢筋发生了孔蚀,其腐蚀过程受电荷传递过程控制;在浸泡后期,阻抗谱低频段出现了Warburg阻抗,钢筋腐蚀转变为扩散过程控制。随着浸泡时间的延长,钢筋的电荷转移电阻减小,腐蚀速率增加。

不同配合比混凝土的电化学除氯效果研究

采用60V稳压电源、饱和氢氧化钙溶液、钛金属网阳极对圆柱体混凝土试件进行连续14天的电化学除氯实验,研究不同配合比混凝土试件的通电量、氯离子排出量和混凝土中残余氯离子含量.结果表明:相同电场作用条件下,水灰比越小,混凝土电化学除氯时通过的电量越少,除氯效果越差;掺入硅灰、矿渣使通过混凝土的电量值明显减少,电化学除氯效果变差;掺粉煤灰混凝土的电化学除氯效果接近甚至高于基准混凝土.因此,针对不同配合比混凝土应采用不同的电化学除氯电压和除氯时间才能达到理想除氯效果.

氯离子对苯酚电化学氧化降解过程的影响

研究了Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2和Ti/Ru-Ti-Sn阳极对苯酚电化学氧化降解时氯离子的作用.结果表明,在电解液中加入氯离子能提高苯酚的去除效率并完全降解苯酚.无氯离子时,有机物电化学降解主要以直接电氧化方式进行;当氯离子存在时,不仅发生直接电氧化,而且发生了间接电氧化.对于析氯阳极体系(如Ti/Ru-Ti-Sn阳极),主要发生有机物的间接电氧化;对于高氧超阳极体系(如Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2阳极),有机物的间接和直接电氧化同时发生.氯离子对有机物的间接电氧化起类似媒介的作用,这种作用主要是由于氯离子在有机物氧化过程中阳极表面层和溶液本体电生成了氯离子或活性氯的氧化还原媒介.

电化学除氯处理后的混凝土微观结构研究

为了研究电化学除氯对混凝土中离子分布和微观结构的影响规律，采用压汞法、SEM电子显微镜分析等方法对电化学除氯后不同水灰比混凝土试件中钢筋附近和表面层的氯离子和钾钠离子含量、孔隙结构、显微结构进行对比分析．结果显示，电化学除氯后，钢筋附近混凝土与外层混凝土相比，氯离子含量约为1／2，钾离子含量约为5～10倍，钠离子含量约为8～18倍，水化物颗粒间结合不连续、部分水化产物分解．钢筋附近区域混凝土中的氯离子含量明显低于外表层混凝土，钾、钠离子在钢筋阴极附近大量聚集．经过电化学处理后的混凝土试件钢筋附近区域的孔隙率和大孔含量增多，结构疏松；而外表层混凝土结构致密，孔隙细化，水化产物成网络状结合良好．

氯离子对模拟混凝土孔溶液中钢筋钝性影响的电化学研究

通过动电位极化曲线、电化学阻抗潜以及Mott—Schottky曲线的测试,研究了预钝化电位对模拟混凝土孔溶液中钢筋的钝化作用及氯离子对钢筋钝性的影响.结果表明,在室温下相对于饱和甘汞电极电位为-0.200—0.200V范围于不同电位分别预钝化4800 s后,钢筋表面均处于钝态;钝化膜内浅层施主浓度随预钝化电位的升高而减少,深层施主浓度则增加;预钝化电位为0.200 V时,钢筋钝化膜的电荷转移电阻最大;预钝化后的钢筋在含氯离子0.01—0.08 mol/L,pH值为12.50的模拟混凝土孔溶液中浸泡24h后,其表面钝化膜表现为高掺杂的n型半导体,在0.15—0.47 V电位区间内表现为一种类型的施主浓度,施主浓度随氯离子浓度的升高而减小.

毛细管电泳-柱端喷壁式电化学检测法用于利尿剂氢氯噻嗪和氨苯喋啶的研究

应用毛细管电泳 电化学检测法对利尿剂氢氯噻嗪和氨苯喋啶进行了研究。考察了电化学检测和电泳分离条件对氢氯噻嗪和氨苯喋啶分离、检测的影响,结果表明在最佳分离、检测条件下,两种待测物在8min内达到基线分离。氨苯喋啶和氢氯噻嗪的检测限分别达到0 29和0 25mg/L。对两物质于日内和日间重复测定7次,迁移时间的日内相对标准偏差(RSD)不大于1 6%,峰电流的日内RSD不大于3 1%;迁移时间的日间RSD不大于1 7%,峰电流的日间RSD不大于4 9%。将该方法用于复方氨苯喋啶成药中氨苯喋啶和氢氯噻嗪的分离和测定,成药的检测结果与标示量比较,相对误差小于4 6%。在模拟尿样中对氢氯噻嗪和氨苯喋啶进行标准溶液添加回收实验,其回收率分别为93 5%～96 7%和96 6%～97 2%,结果令人满意。

苯酚在含氯体系中的电化学氧化

以Ru-Ir/Ti三元电极作阳极电解处理苯酚废水,研究废水中Cl-初始浓度对处理效果的影响.结果表明,在一定的电解时间内,苯酚的电化学氧化符合一级动力学方程;废水中Cl-的初始浓度越大,苯酚完全被氧化所需的时间也越短,即其表观速率常数越大.苯酚在Cl-体系中降解的中间产物主要有4-氯苯酚,1-氯苯酚,2,4-二氯苯酚,2,6二氯苯酚,2,4,6-三氯苯酚及各种短链脂肪酸和氯代醇等;最终产物是CO2、CHCl2和CHCl3.电解中间体的生成和降解速率随废水中Cl-初始浓度的增加而增大.据此,导出苯酚在含Cl-体系中电化学氧化的反应途径.

氯氮平、去甲氯氮平及奥氮平的高效液相色谱电化学检测特性的研究

采用高效液相色谱安培电化学检测法 ,考察了氯氮平、去甲氯氮平和奥氮平在不同 pH值流动相下的色谱分离情况及其色谱峰高与检测电压的关系。结果表明 ,氯氮平、去甲氯氮平和奥氮平的保留时间均随流动相 pH值的升高而延长 ;在pH值为 4 5 6和 5 5 6的流动相中 ,均可实现基线分离。 3种化合物的色谱峰高与检测电压之间呈典型的“S”型曲线 ,pH值升高时该曲线均左移。氯氮平、去甲氯氮平和奥氮平的检测电压必须大于产生最大氧化电流的最低电压才能得到稳定的检测电流。这种典型的“S”

离子液体BMIMBF4-H2O中邻氯硝基苯的电化学还原性能

以离子液体BMIMBF4为溶剂和支持电解质,H2O为氢源,采用循环伏安法、交流阻抗法研究邻氯硝基苯在Cu微盘电极上的电化学还原性能.研究结果表明,邻氯硝基苯在离子液体中是一个受扩散控制的反应;由不同极化电位下的电化学阻抗谱可看出,在高频区主要是以电化学极化控制为主,在低频区出现直线表明电化学反应受反应物质扩散控制,表明该电化学反应是受电化学极化和反应物扩散联合控制,随电位负移,电极表面电荷传质的容抗弧逐渐减小,反应更易进行;在电解合成实验中,在最优条件下(E=-0.9V,c=74.4 mmol/L,Q=517.6 C)得到的产率(86.2%)最高,比同类反应中电化学合成文献报道值高.

Pd-Ni/GC电极电化学还原水中三氯甲烷的研究

通过电沉积法在玻碳板(GC)电极上负载钯镍双金属,并利用正交实验对其进行循环伏安(CV)研究.CV结果表明,钯镍双金属比钯、镍单金属具有更大的氢吸附峰值,可以在-500 mV(以Hg/Hg2SO4为参比电极)左右获得-24.83 mA的氢吸附峰.扫描电镜分析(SEM)表明,镍的加入改变了钯颗粒在GC表面的分布形态,钯镍双金属颗粒形貌明显不同于钯、镍单金属颗粒,钯镍双金属颗粒粒径介于钯、镍单金属颗粒粒径之间.实验考察了脱氯电流、脱氯时间对三氯甲烷去除率的影响.三氯甲烷的去除率随脱氯电流的增大而增大,随脱氯时间的延长而提高.在优化条件下制备的Pd-Ni/GC电极在0.5 mA、180 min的脱氯条件下对三氯甲烷的去除率为42.53%.可以推测,随着脱氯时间的继续延长,三氯甲烷去除率可得到进一步提高.

电化学除氯后混凝土性能试验研究

电化学除氯是短期内有效去除遭受氯盐污染的混凝土中氯离子的技术,可增强结构耐久性并提高使用寿命,但电化学除氯后混凝土性能会发生变化.对电化学除氯后混凝土的性能进行了试验研究,内容包括除氯对混凝土抗压强度、钢筋与混凝土的粘结强度、混凝土渗透性和混凝土中剩余氯离子含量的影响.结果表明:在本试验所控制的除氯参数下,除氯对混凝土的抗压强度有一定影响,混凝土的密实性和抗氯离子渗透性能有所提高,钢筋与混凝土的粘结强度随电流密度和电量有不同程度的降低.

电化学参数对混凝土除氯效率的影响

为确定氯盐污染混凝土结构的最佳电化学除氯参数,对掺3%水泥质量NaCl的混凝土圆柱体试件进行电化学除氯实验,研究了3种不同电流密度(1、2、3A/m2)和3种不同电解液(自来水、饱和Ca(OH)2溶液、Na3BO3为0.1mol/L)作用下的氯离子排出量随时间的变化规律.结果表明:电流密度越大,通电开始6d内混凝土的除氯速率越快;28d的总除氯量越多,钢筋附近混凝土微观结构劣化和碱性物质富集越多.因此,确定2A/m2为最佳电流密度.相同电流密度通电28d后,自来水中的除氯量大约只有其他2种电解液的50%,因此,应采用碱度较高的饱和Ca(OH)2溶液或物质的量浓度Na3BO3为0.1mol/L的电化学除氯电解液.

苯酚在氯离子体系中的电化学氧化研究

研究了用Ti/RuO2-IrO2三元电极作阳极电解处理人工合成苯酚废水时Cl-初始浓度对处理效果的影响。结果表明,在一定的电解时间范围内苯酚在阳极上的电化学氧化符合一级动力学关系;废水中Cl-的初始浓度越大,苯酚完全被电化学氧化所需的时间也越短,其表观速度常数越大,电解中间体的生成和降解速率也越大。采用HPLC、GC/MS等方法鉴定出苯酚在Cl-体系下降解的中间产物主要有4-氯苯酚,1-氯苯酚,2,4-二氯苯酚,2,6二氯苯酚,2,4,6-三氯苯酚、各种短链脂肪酸及氯代醇等;最终产物是CO2、CHCl2和CHCl3。依此推导出了苯酚在Cl-体系下电化学降解的途径。