NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜电化学研究

PCB板(印刷电路板)剪裁铣削渣中含有金属铜和铝,且塑料含量高,采用电化学溶解隔膜电积工艺可以实现铜的剥离并得到高品位阴极铜。该工艺具有流程短、电流效率高、产品纯度高等优点,具有广阔的应用前景,但其电化学机理尚不明确,本文以PCB制造过程中产生的含铜固废作为阳极,采用钛板为阴极,在NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中采用隔膜电解工艺进行了一系列试验,包括不同铵盐体系、氨/硫酸铵体系中不同电极、氨/硫酸铵体系不同电解液组成的电化学行为曲线以及NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系电沉积铜的控制步骤、成核机理等。结果表明,氨/硫酸铵体系中电积铜的起始还原电位最低,电积时电耗较低,且该体系中氢的析出电位均较负,可避免因析出氢气降低阴极电流效率的副反应;NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中Cu^(2+)在钛电极表面的电沉积反应为不可逆过程,且为双电子一步转移过程,控制步骤为扩散控制;Cu^(2+)在钛电极上的成核机理接近于瞬时成核。该研究成果可为NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜工艺提供理论参考。

不同温度Fe-H_(2)O体系的溶解组分优势区域图和Pourbaix图

针对Fe-H_(2)O体系中重要的单核配合物进行计算分析,通过热力学手册获得各反应物质S_(298K)^(0)、ΔG_(298K)^(0)和C_(P)^(0)的数据,计算得到不同温度下的ΔG_(T)^(0)的数据,分别构建298、373、473、573 K温度下的溶解组分优势区域图和Pourbaix图。结果表明,Fe^(2+)和Fe^(3+)均可稳定存在于强酸性溶液中。随着溶液pH值的升高,Fe^(2+)依次转化为FeOH^(+)、Fe(OH)^(+)和Fe(OH)_(3)^(-),而Fe^(3+)依次转化为FeOH^(2+)、Fe(OH)_(2)^(+)、Fe(OH)_(3)0和Fe(OH)_(4)^(-)。在高电势区域,Fe^(2+)被氧化成Fe^(3+),并进一步被氧化成FeO_(4)^(2-)。随着温度的升高,溶液中Fe^(2+)和Fe^(3+)的稳定存在区域向酸性方向偏移而减少。通过控制体系电位和pH值条件,可以使铁以FeOOH/Fe_(2)O_(3)的形式沉淀。随着温度升高到373 K及以上,碱性条件下,Fe(OH)_(4)^(-)的优势区域出现,造成单质Fe的腐蚀。随着温度的升高,以固相形态存在的Fe、FeOOH/Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)稳定区域逐渐减少,液相区域不断扩大,特别是Fe_(2)O_(3)的固相区域减少明显。因此,热力学上,温度越高,对Fe金属的防腐及溶液中铁的沉淀越不利。

石煤含氟酸浸液中V(Ⅴ)-Fe(Ⅲ)-F-H_(2)O系钒铁分离热力学研究

针对石煤含氟酸浸液中钒铁分离问题,计算并绘制298.15 K下V(Ⅴ)-Fe(Ⅲ)-F-H_(2)O系热力学平衡图,分析含钒离子、含铁离子随总钒浓度、总铁浓度、总氟浓度的变化规律。研究结果表明,随着pH由0升高至3.00,由于氟离子与VO_(2)^(+)、Fe^(3+)的配位作用,含钒物种由阳离子转变为阴离子,含铁物种由阳离子转变为中性分子,此时可实现钒铁有效分离。定义pH_(50%)为含钒阴离子摩尔分数50%时的pH,溶液中总钒浓度升高、总铁浓度升高,均导致pH50%升高,总氟浓度升高,pH_(50%)则降低。采用N235阴离子萃取剂分离含氟溶液中的钒铁,当溶液中总钒浓度为0.05 mol/L、总铁浓度为0.05 mol/L、总氟浓度为0.50 mol/L时,溶液萃取pH升高,钒铁分离系数βV/Fe增加,当pH为1.97时,钒铁分离系数β_(V/Fe)可达122.86,钒铁达到有效分离,与热力学分析结果一致。

Fe^(2+)与Fe^(3+)对anammox体系中N_(2)O排放的影响

有研究表明,适量Fe^(2+)与Fe^(3+)能够促进anammox菌体代谢,但对于菌体N_(2)O产量的影响仍未可知。该文以批次实验的形式探究anammox在不同浓度Fe^(2+)与Fe^(3+)浓度下的N_(2)O产量,并分析其微生物组学和功能基因变化。结果表明,加入Fe^(2+)的组别中N_(2)O排放量在20 mg/L Fe^(2+)时最高(0.29 mg/L),30 mg/L Fe^(2+)时下降47.01%;加入Fe^(3+)的组别中N_(2)O排放量随Fe^(3+)浓度递增,30 mg/L Fe^(3+)时N_(2)O最高排放量为0.17 mg/L。微生物群落多样性分析表明,5 mg/L Fe^(2+)和Fe^(3+)能刺激Candidatus Kuenenia的生长,然而反硝化菌Denitratisoma和Limnobacter随Fe^(2+)和Fe^(3+)浓度的提高而增加。功能基因分析表明,N_(2)O的释放与硝化途径、DNRA途径、反硝化途径以及anammox途径中的功能基因有关,并与基因norB、nirD、hcp呈显著正相关(P<0.05)。该文阐述了Fe^(2+)与Fe^(3+)对anammox体系N_(2)O排放的影响,可为anammox工艺中的N_(2)O控制提供参考。

Fenton氧化体系·OH、ORP、H_2O_2和Fe^(2+)变化特征

通过对Fenton体系.OH、ORP、H2O2和Fe2+变化关系的考察,研究了Fenton反应过程特点和规律。结果显示,随着Fenton反应的快速进行,体系很快达到稳定状态,反应过程.OH生成量、ΔORP随时间变化关系可用Y=a.b.X/(1+b.X)模型描述,H2O2、Fe2+反应符合动力学模型dC/dt=-k(C-l)。基于Fenton体系.OH生成量平台稳定值、ΔORP平台稳定值及其达到平台稳定值所需时间,适宜n(H2O2)/n(Fe2+)比为1:1。当n(H2O2)/n(Fe2+)比为2时,.OH生成量平台稳定值最大、Fe2+反应速率常数最大。H2O2/Fe2+比值不同引起的最大.OH生成量平台稳定值高出最小.OH生成量平台稳定值不到8%,而引起的最大ΔORP平台稳定值高出最小ΔORP平台稳定值超过83%。Fenton体系Fe2+转化率为91.7%～98.7%、H2O2转化率为38.9%～68.4%,H2O2/Fe2+比值、pH对Fe2+转化率影响较小,对H2O2的转化率影响较大;较低H2O2转化率与较低ΔORP是对应的。

室温下锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)复合材料对甲醛气体传感特性的研究

采用水热法合成了一种锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)的高性能甲醛传感器.通过XRD、SEM、EDS和XPS分析了锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)复合材料的结构、形貌以及组成成分.通过表征结果发现,锰元素掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)使得Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)颗粒分布更加均匀,表面氧空位缺陷增多,有可能提供更多的活性位点来吸附甲醛气体,增强了锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)的气敏性能.气敏测试结果表明:基于锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)复合材料的甲醛传感器相比Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)不仅具有高灵敏度和良好的选择性,而且能够在室温下表现出快速的响应和恢复特性.最后讨论了锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)对甲醛气敏性增强的传感机制,进一步说明基于锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)复合材料的甲醛传感器在实际应用中的潜在价值.

Fe^(2+)/H_2O_2体系内各种自由基在氧化NO中的作用

Fe2+/H2O2体系可分解产生多种氧化性自由基,主要包括O-2·、·OH和HO2·。本文实验研究了O-2·、·OH及HO2·在Fe2+/H2O2体系氧化NO气体过程中的作用。结果表明:在本实验条件下,O-2·对NO气体的氧化作用不明显;·OH及HO2·是该体系氧化NO气体的主要活性物质,其中·OH的氧化作用更大。加快自由基的生成速率可以增强Fe2+/H2O2体系对NO气体的氧化能力,但O2的生成速率同时加快。只有少量·OH及HO2·参与NO的氧化,·OH与HO2·之间的快速反应是Fe2+/H2O2体系氧化NO过程中H2O2利用率低的主要原因。

Fe(Ⅲ)-草酸盐络合物/H_2O_2/UV体系对染料废水的处理研究

研究了活性物质 Fe(Ⅲ) -草酸盐络合物和氧化剂 H2 O2 结合起来形成的光催化氧化复合体系对以活性艳红 X- 3B为代表的七种水溶性染料模拟废水的处理。在 2 5 0 W高压汞灯照射下 ,复合体系对初始浓度为 1 0 0 mg/L的染料溶液 ,处理 2 4 min后 ,脱色率均达 90 %以上 ,COD去除率为33%～ 70 %。以活性艳红 X- 3B为对象 ,研究各种反应条件对其处理效果的影响 ,结果表明 :在 p H=3～ 6范围内 ,脱色率速率较大 ;在染料初始浓度为 2 0～ 2 0 0 mg/L范围内 ,脱色速率随浓度增大而降低 ;Fe( Ⅲ ) /草酸盐配比为 40 /2 0 0 ( mmol/L)时脱色效果最好 ;H2 O2 投加量为 4～ 40 mg/L时 ,脱色速率随 H2 O2 投加量的增加而增长较快 ,在 40～ 1 0 0 mg/L时 。

UV／Fe^(3+)／H_2O_2体系降解活性艳橙X-GN废水的研究

采用UV／Fe3+／H2O2体系光解活性艳橙X-GN模拟废水,考察了X-GN,Fe3+和H2O2的初始浓度、初始pH值及温度对光解的影响,探讨了X-GN的降解途径和机理．结果表明,在8W低压汞灯(λ= 254nm)照射下,UV／Fe3+／H2O2能够有效地降解X-GN,在pH=3．0,T=50℃,时间为120 min,Fe3+和 H2O2的初始浓度分别为2．5×10-5mol·l-1和1．5×10-4mol·l-1时,对含200 mg·l-1X-GN模拟废水的色度去除率和矿化率分别达到100％和90．15％．用IC和GC／MS对X-GN降解的中间产物和最终产物进行分析,推导出UV／Fe3+／H2O2体系中X-GN降解的途径和机理．

抗坏血酸对Fe2＋/H2O2体系氧化NO的促进作用

采用实验方法研究了低成本环境友好型添加剂抗坏血酸(AA)对Fe2+/H2O2体系氧化NO气体及其对体系内H2O2分解的影响,分析了AA对体系氧化NO能力及H2O2分解的影响机制。研究结果表明:AA通过加速Fe3+向Fe2+的转化而促进Fe2+/H2O2体系对NO的氧化。[AA]0:[Fe2+]0对体系氧化NO的能力及H2O2的分解具有重要影响。综合考虑NO氧化脱除量及H2O2消耗量,合理的[AA]0:[Fe2+]0为1/3~1/2。AA的分次添加方式可大幅度提升体系氧化NO气体的能力。研究结果可望为发展基于H2O2为氧化剂的烟气NO绿色氧化技术提供理论基础。

Fe^(2+)/H_2O_2体系O_2生成路径

掌握Fe^(2+)/H_2O_2体系O_2的生成路径,可为避免H_2O_2无效分解,开发经济高效的Fe^(2+)/H_2O_2体系利用技术指明方向。采用添加自由基捕获剂的方法,探究Fe^(2+)/H_2O_2体系内各种自由基对O_2生成速率的影响,进而确定O_2的生成路径。结果表明:Fe^(2+)/H_2O_2体系内不会产生大量O_2^-·,O_2^-·不是生成O_2的主要反应物质;·OH被全部捕获后,体系中仍产生大量HO_2·,但此时无O_2生成,证明生成O_2的反应由·OH和HO_2·两种自由基直接参与。分析认为反应·OH+HO_2=H_2O+O_2是Fe^(2+)/H_2O_2体系内O_2生成的主要路径。控制Fe^(2+)/H_2O_2体系定向生成·OH,抑制HO_2·的产生,是提高Fe^(2+)/H_2O_2体系中H_2O_2利用率的有效手段。

US/Fe^(3+)/H_2O_2体系超声催化降解甲基橙的研究

采用US/Fe3+/H2O2体系超声催化降解甲基橙,考察了超声波功率、Fe3+初始质量浓度、H2O2用量、甲基橙溶液的初始质量浓度及初始pH值对超声催化降解甲基橙的影响,初步探讨了其降解动力学规律。结果表明,US/Fe3+/H2O2体系能有效降解甲基橙,且超声波与Fenton试剂对甲基橙废水的降解存在强烈的协同作用;在pH=3、超声波功率500 W、Fe3+和H2O2的初始质量浓度分别为30 mg/L和150 mg/L时,对含30 mg/L的甲基橙溶液降解120 min,其去除率达到99.5%;甲基橙的超声催化降解符合一级反应动力学规律,且甲基橙的一级反应速率常数随其初始质量浓度增大而降低。

Fe(Ⅲ)-H_2O_2-丽春红-1,10-菲罗啉体系催化动力学光度法测定痕量铁

基于 p H 4.0的弱酸性介质中铁离子对过氧化氢氧化丽春红的褪色反应的催化作用 ,提出了催化动力学光度法测定痕量铁的新方法。研究了该方法的适宜反应条件 ,方法的检出限为7.9× 1 0 -7g·L-1,线性范围为 0～ 1 .5μg/2 5ml,方法用于水中痕量铁的测定 。

Fe(Ⅲ)-H_2O_2-酸性铬蓝K体系催化光度法测定痕量铁

在 p H=9.35的硼砂 -HCl体系缓冲溶液中 ,Fe( )能催化酸性铬蓝 K的氧化褪色反应 ,据此建立了一个测定痕量铁的新催化动力学分光光度法 .该方法在所选条件下 ,lg( A0 / A)与 Fe( )含量在 0 .0 1μg/ m L～ 0 .2 0μg/ m L范围内呈线性关系 ,定量检测限为 6.4× 1 0 -9g/ L,ε=3.7× 1 0 4 L· cm-1· mol-1.

鲁米诺-H_2O_2-Fe(Ⅱ)化学发光体系的研究与应用

基于微乳液有增稳、增敏、增溶等作用,建立了微乳液-鲁米诺-H2O2-Fe(Ⅱ)化学发光体系测定Fe(Ⅱ)的分析方法。该法测定Fe(Ⅱ)的浓度范围为1×10-6～1×10-4g/L,检出限为1.20×10-7g/L。对浓度为1×10-6g/L的Fe(Ⅱ)标准溶液连续平行测定11次,相对标准偏差(RSD)为1.33%。利用EDTA为掩蔽剂,可有效消除大多数元素离子对测定Fe(Ⅱ)的干扰,从而可用于矿样中Fe(Ⅱ)的测定,回收率在96%～107%之间。

Li-Fe-Si-H_2O体系的热力学分析

根据已有热力学数据,绘制25℃时Li-Fe-Si-H2O体系各溶解组分的lgc-pH图、Li-Fe-Si-H2O体系主要物种的优势区图和强碱性区域Li-Fe-Si-H2O体系各沉淀的优势区图。利用这些平衡图对液相制备硅酸铁锂的工艺条件进行热力学分析。研究结果表明:控制溶液的碱度是制备磷酸铁锂前驱体Li2H2SiO4·Fe(OH)2的关键因素,若要利用Li+,Fe2+和H2SiO24-在液相形成Li2H2SiO4·Fe(OH)2,则要维持溶液较高的碱度,使得Li+能与H2SiO42-生成Li2H2SiO4沉淀,并且抑制FeH2SiO4的生成,使Fe2+以Fe(OH)2的形式沉淀;溶液体系的碱性越强,Li2H2SiO4·Fe(OH)2的优势区域越宽,更有利于Li2H2SiO4·Fe(OH)2的合成;采用液相法制备硅酸铁锂时,由于pH值大于15,体系的碱度较高,溶液中Fe2+极容易被氧化,故制备过程难以实现;而利用固相法制备硅酸铁锂,其保护性气氛容易控制,工艺简单,流程短,便于实现。

(2-Me-3-ClPh)_2PBIMe_2FeCl_2racC_2H_4(Ind)_2ZrCl_2/MAO双功能催化体系乙烯原位共聚制备LLDPE

合成了后过渡金属铁 (2 Me 3 ClPh) 2 PBIMe2 FeCl2 低聚催化剂 ,并与亚乙基桥茂金属共聚催化剂rac C2 H4 (Ind) 2 ZrCl2 共用 ,用MAO(1 4mol L甲苯溶液 )作为助催化剂 ,原位共聚合成线性低密度聚乙烯 (LLDPE) .结果发现 ,这种后过渡铁催化剂具有很高的低聚催化活性 [1 0× 10 7goligomer (molFe·h) ],双功能催化体系的催化活性保持在 10 6 gPE (molFe·h)以上 ;1 3C NMR分析表明 ,得到了线性低密度聚乙烯 ,当Fe Zr比为 1 2时 ,也没有出现α 烯烃残留现象 ,说明这两种催化剂具有好的匹配性 ;随Fe Zr比和反应温度的变化 ,聚合物的熔点、结晶度、熔点等均表现出很好的规律性 .

Fe(Ⅲ)-H_2O_2-二甲基黄退色反应体系催化动力学法测定痕量铁

本文研究了Fe(Ⅲ)离子对过氧化氢氧化二甲基黄退色反应的催化作用及其动力学条件,从而建立了痕量铁的催化光度分析方法。灵敏度为2×10^(-9)g/mL Fe,测定范围为0—0.7μg/25mL。用于测定人发等试样中的铁含量取得了满意的结果。

CuCl2-H2O体系和FeCl3-H2O体系络合物拉曼光谱研究与溶液拉曼定量分析探索

详细研究了CuCl2-H2O体系和FeCl3-H2O体系络合物拉曼峰。对于CuCl2-H2O体系,认为286cm-1峰可能是[CuCl4]2-和[CuCl6]4-等Cu2+和Cl-形成的各种形式络合物的特征峰叠加的结果,412 cm-1峰可能是以[Cu(H2O)4]2+和[Cu(H2O)6]2+为主的Cu2+的水合物的特征峰叠加在一起形成的;通过对特征峰参数的分析得到了286和412 cm-1特征峰的强度与3 400 cm-1左右水的O—H伸缩振动最强峰强度之比(I1/I3 400和I2/I3 400)以及这两个特征峰的积分面积(A1和A2)和浓度的定量关系曲线,从络合物角度实现了对CuCl2溶液的定量分析。对于FeCl3-H2O体系认为173和331 cm-1两个特征峰可能都是归属于FeCl3在水溶液中最常见的络合形式—[FeCl4]-,173 cm-1峰形很宽可能是由于Fe3+和Cl-形成的其他各种形式络合物,如[FeCl]2+,[FeCl2]+等的特征峰叠加的结果,331 cm-1之后的弱宽峰可能是以[Fe(H2O)4]3+,[Fe(H2O)6]3+为主的Fe3+的水合物的特征峰叠加在一起而形成的;通过对特征峰参数的分析得到了331 cm-1特征峰的积分面积A2以及173和331 cm-1特征峰的积分面积A1和A2之比与浓度的定量关系曲线,从络合物角度实现了对FeCl3溶液的定量分析。

Fe(Ⅲ)-H_2O_2-偶氮胂Ⅲ体系催化光度法测定痕量铁的研究

研究了在稀H2 SO4 介质中 ,Fe3+ 催化H2 O2 氧化偶氮胂Ⅲ褪色反应的动力学条件 ,建立了催化动力学光度法测定痕量铁的新方法。在 2 5mL溶液中 ,方法的线性范围为 0～ 1 2 μg铁 ,检出限为 8 97× 10 - 1 1 g/mL。用于测定分析纯盐酸和硝酸中的痕量铁 。