炭化与焙烧温度对植物基铁碳微电解材料去除As(Ⅲ)性能的影响

以美人蕉、还原铁粉和膨润土为原材料制备植物基铁碳微电解材料,先通过单因素实验确定Fe/C物质的量比、炭化温度和焙烧温度3个影响因素,后采用Box-Behnken响应面法对“均质化-炭化-焙烧”制备工艺进行优化,以确定最优制备条件。并结合X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振波谱仪(EPR)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等表征方法,探究烧制温度对植物基铁碳微电解材料固有性质及其去除As(Ⅲ)性能的影响。结果表明,最优制备条件为Fe/C=1.05、炭化温度502.87℃、焙烧温度760.92℃。烧制温度的升高,有利于增强碳基组分得电子能力,加速As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),降低水体生物毒性的同时提高对As(Ⅲ)的去除率;当焙烧温度高于700℃时,膨润土晶体结构层瓦解,渗透性提高的同时加速Ca^(2+)、Mg^(2+)离子释放,并促进Fe^(3+)的水解沉积物互斥作用减弱,提高对As(Ⅲ)的吸附容量;还原铁粉过量5%,在保证反应时微原电池数量的同时,表面氧化产生的Fe_(3)O_(4)、Fe_(2)O_(3)在酸性条件下易反应形成Fe^(2+)、Fe^(3+),对As(Ⅲ)的吸附去除作用加强。

铁碳微电解材料处理含酚废水的研究

以生物质碳为造孔剂,以铸铁粉和碳粉为主要原料高温烧结制得多孔铁碳微电解材料,并应用于2-萘酚模拟废水的处理。最佳制备条件为铸铁粉∶活性碳粉末∶膨润土∶花生壳∶硅酸钠的质量比为35∶35∶10∶8.5∶11.5,800℃高温无氧焙烧2 h。实验结果表明废水初始pH为3,反应时间4 h,持续曝气,材料对模拟含酚废水的去除效果最佳,2-萘酚的每克去除量为7.76 mg,去除率达到81.3%,COD的每克去除量为7.38 mg,去除率达到53.74%,该工艺对含酚废水取得了良好的处理效果。造孔剂选用花生壳、秸秆、木屑等,原料易得,价格低廉,制备简单,实现以废治废的目的,在废物利用和绿色环保方面具有一定的意义。

铁基微电解材料脱除水中Cr(Ⅵ)的研究进展

工业生产过程中产生的高毒性Cr(Ⅵ)易对人体健康和环境安全构成严重威胁,铁基微电解材料脱除水体Cr(Ⅵ)的研究进展表明,以Fe0、Fe^(2+)和H^(+)将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),通过吸附、还原、共沉淀等一系列协同反应,可实现Cr(Ⅵ)无害化处置。综述了铁基微电解材料的原料、制备工艺、Cr(Ⅵ)脱除能效等方面的研究进展,结果表明:在铁碳基体中添加Ni、Cu、Pd等催化金属加速阳极Fe氧化及电子的转移、催化H+的产生、与Fe^(2+)和Fe^(3+)之间的氧化还原反应利于多路径脱除Cr(Ⅵ),显著提高脱铬效率,该工艺有望成为该领域的研究方向,但上述金属的添加制备复杂且导致成本增加。在此基础上,提出了一种以钒钛铁精粉碳热法制备微电解材料的工艺,实现基于钒钛复杂伴生矿矿物特性的综合利用,但其中铁-碳-钒-钛多元耦合体系的协同脱铬机制有待深入研究。

新型铁炭微电解材料的制备研究

以铁炭为原料,在传统铁炭微电解材料中添加金属化合物添加剂,通过两段烘焙工艺制得新型微电解材料。研究了新型铁炭微电解材料处理印染废水的条件及影响因素,主要研究了在不同的铁炭质量比、金属化合物添加剂、铁炭质量占微电解材料总质量百分比、温度以及焙烧时间等条件下制备的材料对印染废水的处理。研究表明,用铁炭质量比为1∶1,添加剂按氧化铝∶氧化钛∶氧化镁∶氧化锰∶氧化钙比例为5∶3∶2∶1∶1混合,铁炭质量占微电解材料总质量百分比为60%电解材料,在1 100℃下焙烧2 h制备的新型铁炭微电解材料处理印染废水效果最佳。对印染废水的COD_(Cr)、色度去除率达到76.8%,84.5%。

一种新型微电解材料处理实际印染废水的研究

采用一种新型微电解材料处理实际印染废水,探讨了影响处理效果的诸多因素,并通过正交试验确定了最佳处理条件。在曝气量0.75 L/min、反应时间2 h、进水pH值为4、材料投加量为0.6 kg/L时,印染废水的CODCr和色度去除率分别达到80%和92%以上。本法处理效果明显高于传统铁炭法,CODCr和色度去除率分别高出30%和6%,并且在材料钝化板结和运行稳定性方面得到了很好的解决,具有广阔的应用前景。

微电解材料的制备及其废水连续化处理工艺研究

以咸阳某厂实际印染废水的氨氮、COD、色度为主要控制指标,对铁炭微电解规整化材料的加工条件进行了研究,结果表明:在TiO2质量分数为6%,铁炭比为1∶1,烧结温度为800℃,黏合剂质量分数为2%时,自制的微电解材料对废水的氨氮、COD及色度去除率分别可达到89.7%、78.0%、90.0%。在此基础上以铁炭微电解连续处理系统对该废水进行了处理研究。经过22 d的连续运行,该处理系统的氨氮、COD去除率分别稳定在80%、70%以上,色度去除率为90%。

新型铁碳微电解材料对水体磷的净化效果

传统铁碳微电解填料在除磷过程中出现的填料板结、沟流等问题不但会导致水体除磷效果降低,而且填料上脱落的碳颗粒导致产泥量增大还会增加后续处理成本。为此,采用铁基材料和碳纤维组成的新型铁碳微电解材料为除磷材料,以碳纤维、铁基材料等除磷材料为对照,考察了新型铁碳微电解材料对武汉市某湖泊水体总磷的去除效果及不同处理时间对水体总铁浓度和浊度的影响。结果表明:间歇曝气处理10 h,新型铁碳微电解材料、铁基材料和碳纤维对水体磷的去除率分别为80.00%、76.73%、2.86%;铁碳微电解处理72 h后静置96 h,水体总磷浓度从静置前的0.052 mg/L降至0.012 mg/L,水体总磷达《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅱ类标准,水体浊度和水体总铁浓度均变化不明显,最终分别为4.14 NTU和0.089 mg/L;悬挂于水体中的新型铁碳微电解材料未出现填料板结、沟流等现象,且水处理过程中仅产生铁絮凝物,克服了传统铁碳填料中因碳颗粒脱落导致产泥量增大等问题,提高了水体磷的去除率,而且水体浊度和总铁浓度增加不明显。研究成果有助于探寻水体富营养化治理的新途径。

新型水处理铁炭微电解材料的制备及应用

传统铁炭床的填料板结和更换问题,严重制约了微电解工艺的发展和应用。以铁屑和活性炭为主要原料,以膨润土为黏结剂,经过高温焙烧制成球状新型微电解材料。以某化工园区废水为研究对象,通过系统考察微电解材料的铁炭比、膨润土含量、添加剂种类和焙烧温度对废水处理效果的影响,确定了最佳制备方法。结果表明,采用该新型微电解材料处理化工园区废水,CODCr去除率为22%,废水的生物急性毒性削减率高达90%,B/C可提高59%。对新型微电解材料的结构特性分析结果表明,材料的固体孔结构多为介孔,比表面积为16.45 m2/g,平均孔径为5.889 nm。

新型微电解材料降解印染废水研究

针对传统微电解材料只适用于酸性废水的局限,对铁碳微电解材料进行改性,用于甲基橙模拟印染废水的处理,确定了处理的最佳工艺参数。结果表明:新型微电解材料在pH为4～5、11～12内对甲基橙均有较好的降解效果,最佳反应时间为3 h,最佳投加量为340 g/L。采用印染退浆废水进行对比实验,结果表明:新型微电解材料在COD去除率和可生化性提高方面均明显优于市售微电解材料,经新型微电解材料预处理后B/C提高了近5倍。

新型微电解材料的制备及其对水中Cr(Ⅵ)的处理

以铁粉、活性炭、氧化铜为原料,膨润土为黏结剂,并加入少量添加剂,通过焙烧制得新型铁碳微电解材料,并用其处理水中Cr(Ⅵ)。结果表明,当铁碳质量比为2∶1,铁与氧化铜质量比为6∶1,膨润土质量分数为20%,碳酸铵质量分数为0.5%,焙烧温度为400℃,焙烧时间为1.0 h时,制备的铁碳微电解材料性能最佳,其对水中Cr(Ⅵ)的去除率可达到81.64%。在铁碳微电解材料中加入氧化铜能明显提高Cr(Ⅵ)的去除率。

新型微电解材料预处理退浆废水研究

使用铁铝碳为基础材料制成新型微电解材料,以聚乙烯醇(PVA)模拟废水为研究对象,筛选出最佳处理工艺参数为:在曝气条件下,反应时间60 min、进水pH为5、材料一次投加量465 g/L。通过处理实际退浆废水,比较了此新型微电解材料与市售产品的性能,新型微电解材料出水的CODCr和PVA去除率分别为48.7%和36.7%,BOD5/CODCr为0.32;而市售材料出水的CODCr和PVA去除率仅为15.3%和11.7%,BOD5/CODCr为0.19。采用混凝和微电解技术预处理实际退浆废水,再联合活性污泥法处理后,最终出水CODCr去除率为85.4%,PVA去除率为66.2%.

FCM-Ⅳ铁碳微电解材料在陶化废水预处理中的应用

陶化废水中硅基有机物的可生化性较差,难以处理。为了更好的改善陶化废水的处理效果。广州桑尼环保科技有限公司将FCM-Ⅳ铁碳微电解材料应用到陶化废水预处理中,有效地改善了陶化废水的处理效果。在文中主要就FCM-Ⅳ铁碳微电解材料在陶化废水预处理中的应用进行介绍。

电解铝材料生产中氟化物污染特征及形态

云南省电解铝材料产业近年发展迅猛,其氟化物排放引起的环境污染问题一直备受关注。就某电解铝材料厂为研究对象,对电解铝材料生产各环节固废中氟化物的含量和存在形态进行检测,并对生产过程中原料、产品、固废等进行了统计,结合实际开展了氟化物平衡计算。电解铝材料生产过程中,99.6%的氟化物由固废带出,0.4%的氟化物以有组织烟气、无组织天窗废气逸散的形式进入外环境,可通过增设高效脱硫协同脱氟设施和提高电解槽集气效率等措施,减缓氟化物对环境的污染。经检测分析,固废中氟化物以Na 5 Al 3 F 14、NaAlF 4、Na 3 AlF 6、K 2 SiF 6、CaF 2和AlF 3等难溶或微溶于水的化合物形态存在,土壤中水溶性氟化物含量占总氟化物的比例不足1%,表明氟化物排放和土壤环境污染之间存在一定的关联性。氟化物在土壤中累积效应较为明显,在第一类用地和第二类用地条件下,电解铝厂周围区域表层土壤中氟化物的总危害指数分别为0.794和0.09,周围土壤健康风险评估结果为可接受。

液态金属电极储能电池电解质材料研究进展

液态金属电极电池因其长寿命、成本低、制造简单等特点成为电化学储能领域的重要组成部分。文章主要介绍了该类电池电解质材料的研究进展,重点针对无机熔盐电解质、有机电解质和固态电解质三类进行了讨论。最后,总结了目前的研究现状和未来的发展方向,为进一步研究提供参考。

纳米复合SDC-Li_(0.05)ZnO电解质材料性能研究

掺杂氧化铈在低温固体氧化物燃料电池(LTSOFC)的电解质中被广泛研究并应用,而其在还原氛围中的本征电子电导和低温下(300~600℃)较低的离子电导率仍是亟需解决的问题。基于离子导体SDC和半导体Li_(0.05)ZnO构建半导体离子型纳米复合SDC-Li_(0.05)ZnO材料体系,并将其作为LTSOFC的电解质,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对复合材料进行了实验表征。结果表明:SDC电解质通过引入半导体Li_(0.05)ZnO,利用电子-空穴复合机理有效抑制了电子电导,同时提升了284%的功率输出。

卤化物电解质专利现状

全固态锂离子电池的结构包括正极、固态电解质和负极。其中固体电解质在传导锂离子的同时,也起到了隔膜作用,可以阻止电子传输。固态电解质作为固态电池区别于传统液态电池的核心部件,是固态电池发展的技术重点。全固态锂电池的电解质材料很大程度上决定了固态锂电池的各项性能参数,如功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能以及使用寿命等。

超低成本电池阴极材料研发成功

据报道,美国佐治亚理工学院领导的多机构团队开发出一种革命性低成本阴极材料——氯化铁,其成本仅为典型阴极材料的1%~2%,但可储存相同数量的电量。该项成果将极大地改善了电动汽车市场和整个锂离子电池市场。电动汽车等大规模能源用户对锂离子电池的成本尤其敏感。目前,电池约占电动汽车总成本的50%,这使得清洁能源汽车比许多内燃机汽车更昂贵。在电池结构中,阴极材料会影响容量、能量和效率,在电池的性能、寿命和价格承受能力方面发挥着重要作用。从2019年开始,研究团队尝试使用氯化物基固体电解质和传统商用氧化物基阴极制造固态电池,结果证明阴极和电解质材料无法兼容。团队最终发现,氯化物基阴极可以与氯化物电解质更好地匹配,从而能提供更好的电池性能。其中氯化铁的晶体结构更适合储存和运输锂离子。目前,电动汽车中最常用的阴极材料是氧化物,需要大量昂贵的镍和钴,这些重元素可能有毒,对环境构成挑战。相比之下,新开发的阴极材料只含有铁和氯。这两种元素常见于钢铁和食盐中,储量丰富、价格低廉。

新型固体材料能快速传导锂离子

英国利物浦大学科学家发现了一种能快速传导锂离子的固体材料。这种新型电解质有望用于研制可持续电池。相关论文发表在新一期《科学》杂志上。研究团队使用协同计算和人工智能(AI:Artificial Intelligence)等变革性的方法,设计并在实验室中合成出这一新材料。随后,他们确定了新材料的结构,并将其置于电池内,展示了其性能。电解液是锂离子电池的“血液”,在电池正负极之间起到传导离子的作用,是锂离子电池获得高电压、高比能的关键。但目前液体电解质是锂离子电池在安全性和能量密度上限方面出现短板的最核心因素。而最新电解质材料由无毒的稀土元素组成,拥有足够高的锂离子电导率,可取代液体电解质,从而提高锂离子电池的安全性和能量密度。

中温固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

评述了中温固体氧化物燃料电池 (中温SOFC)中固体电解质的研究进展 ,对ZrO2 基、CeO2 基、Bi2 O3基和ABO3型的钙钛矿类 4种电解质材料的最新进展和今后的发展趋势作了评述。对几种电解质材料的优缺点进行了分析 ,同时对高温电解质YSZ薄膜化技术也作了简要介绍 ,因此不难得出 ,寻求新的、优良的中温SOFC的电解质材料仍然是新世纪推动中温SOFC实用化的关键任务之一 ,而YSZ薄膜化技术的研究则是研究的另一个重点 。

复合电解质材料的电性能及应用

利用固相法制备了不同粒度的Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)与(ZrO2)0.92(Y2O3)0.08(YSZ)的复合材料(SDC与YSZ的质量比分别为1∶9,3∶7,5∶5),以其为电解质制备成片状燃料电池,X射线衍射结果表明,材料呈双相复合结构,阻抗谱和电池性能的测量结果表明,电解质在低温和掺杂量较低时电导率比纯YSZ高,在电池工作温区(700～850℃)内电导率都较低.以它为电解质的氢氧燃料电池开路电压很低,并且随SDC掺杂量的升高下降的非常明显.