Sulfonated polybenzimidazole/amine functionalized titanium dioxide(s PBI/AFT) composite electrolyte membranes for high temperature proton exchange membrane fuel cells usage

The novel sulfonated polybenzimidazole(sPBI)/amine functionalized titanium dioxide(AFT) composite membrane is devised and studied for its capability of the application of high temperature proton exchange membrane fuel cells(HT-PEMFCs),unlike the prior low temperature AFT endeavors.The high temperature compatibility was actualized because of the filling of free volumes in the rigid aromatic matrix of the composite with AFT nanoparticles which inhibited segmental motions of the chains and improved its thermal stability.Besides,amine functionalization of TiO2 enhanced their dispersion character in the sPBI matrix and shortened the interparticle separation gap which finally improved the proton transfer after establishing interconnected pathways and breeding more phosphoric acid(PA) doping.In addition,the appeared assembled clusters of AFT flourished a superior mechanical stability.Thus,the optimized sPBI/AFT(10 wt%) showed 65.3 MPa tensile strength;0.084 S·cm^-1 proton conductivity(at 160℃;in anhydrous conditions),28.6% water uptake and PA doping level of 23 mol per sPBI repeat unit.The maximum power density peak for sPBI/AFT-10 met the figure of0.42 W·cm^-2 at 160℃(in dry conditions) under atmospheric pressure with 1.5 and 2.5 stoichiometric flow rates of H2/air.These results affirmed the probable fitting of sPBI/AFT composite for HT-PEMFC applications.

废烟气脱硝催化剂中TiO_(2)资源化回收实验研究

采用高温碱浸和酸洗的方法对废选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂进行处理,研究碱浸和酸洗对催化剂各组分的浸出效果,考察温度对催化剂浸出行为的影响规律。结果表明,碱浸温度的提高促进V和W的浸出,210℃时V和W的浸出率分别为82.38%和74.92%。经高温碱浸和酸洗处理后,Al、Ca、Na等杂质的最高浸出率均可达98%以上,回收TiO_(2)的纯度较高,可用于生产新催化剂。高温碱浸会破坏催化剂的结构,有利于后续HCl处理对杂质的去除,除杂效果优于直接酸洗处理。高温碱浸过程中会生成Na_(2)TiO_(3),经HCl反应并水解后会形成新的TiO_(2)颗粒,形成更多的小孔,比表面积增大。

某锂矿低温熟化—水浸提锂和提纯高纯石英新工艺

皖南低品位热液蚀变型锂矿Li_(2)O含量0.21%,属于新类型锂矿资源,主要矿物成分有长石、石英、白云母、绿泥石,锂主要以晶格形式赋存于锂绿泥石中。新工艺采用-1 mm原矿筛分,+0.425 mm粒级进入磨矿,制备-0.425+0.074 mm合格粒级。脱泥后合格粒级产品经磁选得云母精矿,非磁性物浮选得到长石精矿和石英精矿,长石精矿和云母精矿分别进行提锂,石英精矿进行酸处理提纯得高纯石英。将原矿筛出的-0.074 mm细泥、再磨产生的-0.074 mm细泥、合格粒级搅拌擦洗产生的-0.074 mm细泥,合并为总泥进行后续提锂。试验结果表明:总泥、云母、长石分别采用低温熟化—水浸工艺提锂,累计得Li_(2)O浸出率88.78%,酸浸后石英精矿含SiO_(2)99.942%,Fe 4.38 mg/kg,达到高纯石英低端产品要求,提锂后的长石和云母浸渣产率54.48%,可用于建筑材料。浸出前后样品的XRD和SEM分析表明,硫酸低温熟化破坏了锂绿泥石晶格结构,H+代替锂绿泥石中Li+,将锂释放出来。新工艺降低了磨矿成本,锂浸出率高,兼顾云母、石英、长石的回收,减少了尾矿排放,提高了低品位热液蚀变型锂矿的综合利用水平。

硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁工艺研究

硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的固体废弃物,其大量堆积带来了严重的生态环境问题。经适当处理的硫铁矿烧渣中较高价的铁含量高,若能提取利用,不仅可以解决生态环境问题,还可以带来一定的经济效益。本文通过添加固体还原剂高温焙烧,成功将硫铁矿烧渣中较高价的铁(Fe 2 O 3)还原为较低价的铁(Fe 3 O 4)。通过单因素试验,得到了较优的还原焙烧条件:在850~900℃下焙烧45~60 min,还原剂化学计量比为1.4~1.7;较优的酸浸条件:硫酸质量分数为30%~40%,硫酸化学计量比为1.2~1.4,浸取时间在30 min以上。在上述条件下,铁的浸出率高达98%。对酸浸液进行除杂处理,利用除杂后的硫酸亚铁净化液制备了磷酸铁产品,经检测,产品质量达到了HG/T 4701-2021《电池用磷酸铁》的技术指标要求。研究成果为硫铁矿烧渣的高值利用提供了一条新途径。

钒页岩晶格特性及钒迁移配位转化机理研究

页岩钒以类质同象的形式受到了铝硅酸盐矿物的强晶格束缚,提取释放非常困难,其转化释放规律已成为困扰钒页岩行业技术开发的重要科学问题之一。本论文聚焦这一科学问题,采用了密度泛函理论从原子尺度深入研究了页岩钒的晶格特性和钒迁移配位转化过程,确定了钒原子的占位取代规律,模拟分析了湿法酸浸过程阴阳离子对云母界面的作用过程,阐明了氢氟离子协同强化云母四面体和八面体溶解破坏机制;同时对比火法焙烧过程高温活化钒原子释放差异,揭示了云母脱羟基结构畸变强化结构氧骨架脱除和钒原子配位溶出机制。研究成果将为钒页岩新一代全湿法技术的开发提供一定的理论指导。

高温焙烧法处理铝电解废旧阴极炭块

废旧阴极炭块的无害化与资源化已成为制约铝电解行业绿色可持续发展的资源环境难题。利用高温焙烧法处理废旧阴极炭块,基于不同粒度废旧阴极炭块的工业成分和浸出毒性,探索骨料粒度和焙烧温度对高温焙烧处理效果的影响。结果表明,随着骨料粒度的增大和焙烧温度的提高,回收炭材料碳含量逐渐提高,可溶性氟化物含量大幅降低。在最佳高温焙烧参数下,回收炭材料的碳含量由65.21%提高至94.52%,F-浸出浓度由4018.55 mg L降至7.63 mg L。同时利用化学沉淀法对气态冷凝产物进行固化处理,提取高纯度的CaF 2产品,避免高浓度含氟烟气二次污染。通过高温焙烧法处理铝电解废旧阴极炭块具备技术可行性。

钢厂含锌烟尘强化浸出及铁钾钠分离研究

钢铁厂冶炼过程中产生的含锌烟尘中主要含锌、铁、铟等有价金属,具有较高的回收价值。针对常规中浸-酸浸-高酸浸工艺处理烟尘存在原料适应性差、流程长、渣量大等问题,提出钢厂含锌烟尘中浸氧化沉铁-加压浸出的两段浸出工艺路线,并采用高温铁矾法对铟回收后液中的铁钾钠进行分离。研究结果表明:在液固比为3.9 mL/g、温度为60℃、过氧化氢用量为65 mL/kg、中浸时间1 h以及中和时间2 h的Ⅰ段浸出条件下,锌的浸出率为83.55%,Ⅰ段浸出液中铁的质量浓度仅为3.88 mg/L;在液固比为2.5 mL/g、温度为125℃、浸出时间为3 h的条件下Ⅱ段浸出,锌的浸出率为98.71%。经两段浸出后,锌的总浸出率和回收率分别为99.61%和95.42%,含锌烟尘中锌的质量分数从57.18%降低到0.83%,铅的质量分数由7.31%富集至30.10%;在120~150℃时,促进Fe(Ⅲ)水解生成铁矾,所得铁矾渣品质高,锌、铁、钠和硫质量分数分别为1.97%,30.77%,0.69%和12.52%,沉铁率和沉钾率分别为99.52%和96.57%。钢厂含锌烟尘的两段浸出及高温铁矾沉铁工艺实现了锌的高效浸出、溶液中铁钾钠的高效分离和烟尘的资源化处理。

废旧三元锂电池正极材料的回收与再利用

以废旧三元锂电池正极材料为研究对象,采用碳热还原—水浸—高温固相焙烧流程实现选择性回收Li和Ni、Co、Mn再利用的闭环回收工艺。在焙烧温度650℃、焙烧时间2 h、碳添加量10%、浸出时间1 h、固液比30 g/L的最佳条件下,Li浸出率为91.04%,浸出液循环浸出三次,可将浸出液Li浓度从1.01 g/L提高至2.68 g/L。浸出液蒸发结晶制备Li2CO_(3),主要成分为Ni、Co、MnO的浸出渣在空气氛围下焙烧制备三元前驱体,再将Li2CO_(3)和三元前驱体混合研磨进行焙烧,获得再生三元材料。

难溶铑物料高温高压快速溶解技术研究

铑粉的溶解是铑精炼提纯中的重要环节。传统方法溶解周期长,转化率低,易引入污染,使用高压釜在高温高压下溶解铑粉具有较强的应用前景。研究了液固比、盐酸浓度、温度等因素对铑粉浸出的影响。得到的最佳浸出工艺条件为:液固比10:1,盐酸浓度5 mol/L,反应温度200℃,氧气分压0.5 MPa,氯酸钠氧化剂用量为铑粉量的4倍。在400 r/min搅拌转速下反应,经3 h铑粉的一次浸出率达到99%以上。

加压氰化全湿法处理低品位铂钯浮选精矿工艺研究

针对前期研究提出的浮选精矿先经湿法预处理而后再加压氰化浸出铂族金属的全湿法新工艺,变动预处理反应过程各种工艺参数,考察了预处理对铜、镍氧化浸出以及对后续铂、钯氰化浸出指标的影响。试验结果表明,浮选精矿经预处理后不仅可有效回收浮选精矿中的铜等有价值有色金属,而且有利于后续加压氰化提取铂钯等贵金属。新工艺实现了全湿法直接处理低品位铂钯硫化浮选精矿的创新。

自蔓延高温还原法制备钨粉的研究

采用 SHS还原法以 Ca WO4 ,Mg粉为原料制备钨粉。研究了 Ca WO4 - Mg合成过程中的物理化学变化 ,压坯压力、稀释剂和浸出对燃烧过程和产物的影响。随着压坯压力的增加 ,燃烧产物的空隙率和钨粉颗粒的粒度呈递减趋势。添加稀释剂 (钨粉 ) ,钨粉颗粒的粒度有所增大。通过进一步碱浸可提高钨粉的纯度。最终产物的成分光谱分析和粒度分析结果表明 :可得到平均粒径为 0 .87μm,比表面积 1.0 9m2 /g,纯度≥ 99.0 %的钨粉。

医疗垃圾焚烧飞灰的重金属浸出特性及其稳定化处理研究

通过对医疗垃圾飞灰的浸出特性和高温熔融处理实验,研究了浸出时间、液固比、pH值和颗粒尺寸对重金属浸出特性的影响以及飞灰熔融对重金属稳定化处理效果.结果表明,随着浸出时间的增加,飞灰绝大部分重金属的浸出浓度增高,浸出毒性增强;液固比（L/S）增加,大部分重金属的浸出率大大提高,其中重金属Cd的浸出率最大,在液固比为90时,飞灰中的Cd的浸出率达到70%以上;pH为中性左右的时候,医疗垃圾飞灰中的大部分重金属的浸出液浓度最低;颗粒尺寸在较大或者较小时,医疗垃圾飞灰中的大部分重金属浸出浓度较小,大部分重金属在颗粒尺寸250-900μm时,重金属的浸出浓度较高;飞灰高温熔融后,重金属的浸出毒性大大降低,说明熔融对重金属有很好的固化效果.

不同添加组分对高温烧结含砷废渣中砷环境释放行为的影响

【目的】研究添加SiO2、Al2O3、MgO和CaO的含砷废渣在高温烧结过程中砷的环境释放行为,为含砷废渣的高温处理提供参考。【方法】称取一定量含砷废渣,分别加入质量分数30%的SiO2、Al2O3、MgO和CaO,采用翻滚振荡仪使物料完全混合,将混合物料在10MPa下加压成型,于400～1 100℃烧结1h,冷却后取烧结体进行毒性试验,研究不同烧结体中砷的浸出特性,并采用X射线衍射(XRD)对添加CaO后的含砷废渣及1 000℃高温烧结体的成分进行了分析与比较。【结果】浸出毒性试验表明,添加MgO、CaO对含砷废渣烧结体中砷的浸出有极大的抑制作用,说明MgO、CaO在含砷废渣高温烧结条件下对砷有一定的固定能力。1 000℃高温烧结条件下,CaO对含砷废渣中砷的抑制作用最强;XRD分析表明,CaO与砷化合生成了稳定的砷酸钙,使砷以砷酸钙形态存留于烧结体中,从而降低砷的浸出。【结论】从环境安全性角度出发,CaO和MgO是优良的含砷废渣烧结处理的添加剂。

从废高温镍钴合金中浸出镍和钴的试验研究

研究了采用"苏打焙烧—碱浸出铝、钼—氯气浸出钴、镍、铁等—TBP萃取除铁—中和水解除铬—P204萃取除微量杂质—N235萃取分离镍、钴"工艺处理废高温镍钴合金,重点考察了从废镍钴合金中浸出镍和钴,讨论了苏打焙烧温度和碱浓度对铝、钼浸出率的影响,碱浸渣氯气浸出电位、浸出时间、废合金粒度、添加剂的加入等因素对镍、钴浸出率的影响。试验确定了从废高温镍钴合金中浸出镍、钴的工艺优化条件。综合条件下,镍、钴平均浸出率分别为99.30%和97.67%,浸出渣中镍、钴质量分数平均为0.51%和0.44%。

高温高酸锌浸出渣浮选银工艺研究

某厂高温高酸锌浸出渣含银401.6 g/t、锌3.37%、铅20.41%、硫12.52%。分析浸出渣的性质和银的物相,研究用硫化钠预处理渣,加入丁基黑药和乙硫氮组合药剂来提高银浮选指标。锌的浸出渣经过一次粗选、两次精选及三次扫选流程,得到了银品位为2017.45 g/t、银回收率达到78.44%的银精矿。

二次自蔓延高温合成钙钛矿固化^(90)Sr

采用二次自蔓延高温合成(SHS)技术制备钙钛矿固化高放废物90Sr,通过XRD,SEM和PCT粉末浸泡法,研究了钙钛矿固化体的微观组织、浸出率以及其对高放废物90Sr的最大包容量。结果表明,固化体样品密度高、孔隙率小,浸出率都小于0.1 g/(m2.d),对SrO的包容量可达36%(质量分数);表明自蔓延高温合成的钙钛矿人造岩石固化体化学稳定性好、包容量大,是固化高放废物的理想固化体。

废高温镍钴合金浸出液净化试验研究

在"苏打焙烧-碱浸出-氯气浸出-TBP萃取除铁-中和水解除铬-P204萃取除微量杂质-N235萃取分离镍、钴"处理废高温镍钴合金工艺的基础上,重点研究了废高温镍钴合金浸出液的净化工艺,确定了废高温镍钴合金浸出液净化的较优工艺技术参数。采用该净化工艺条件可将浸出液中的杂质元素有效地脱除,处理后所得镍、钴溶液成份满足某公司镍、钴产品生产的要求。

地聚物固化体抗高温性能及数学模型研究

地聚物对焚烧飞灰中的重金属具有良好的固定作用.为了进一步探索固化飞灰后的地聚物固化体的抗环境侵蚀性能,开展了固化体高温—恒温时间—地聚物抗压强度的研究及经受高温后固化体的重金属浸出试验,探讨抗压强度与高温、恒温时间之间的关系以及地聚物固化垃圾焚烧飞灰的稳定性.通过对固化体试块的高温试验以及对不同温度、不同恒温时间下固化体抗压强度试验,分析这三者之间的关系,建立数学模型,并根据实验结果拟合温度—恒温时间—抗压强度的三维曲面.

利用高温豆粕生产醇洗大豆浓缩蛋白的研究

分别以高温豆粕和低温豆粕为原料采用醇洗工艺制取大豆浓缩蛋白。测定高温豆粕和低温豆粕醇洗浓缩蛋白的蛋白质含量、NSI以及乙醇萃取液糖蜜中皂甙、异黄酮、总糖、蛋白质含量。结果显示:高温豆粕(蛋白质含量47.16%)醇洗浓缩蛋白的蛋白质含量(59.64%)虽然低于低温豆粕(蛋白质含量51.83%)醇洗浓缩蛋白的蛋白质含量(67.71%),但已接近60%,且高温豆粕乙醇萃取液糖蜜中皂甙、异黄酮含量(分别为8.04%、2.67%)与低温豆粕乙醇萃取液糖蜜中的含量接近(8.53%、2.13%)。表明利用高温豆粕生产饲用大豆浓缩蛋白应该是可行的,且副产物糖蜜是提取大豆皂甙、异黄酮、低聚糖的优质原料。

从高温合金废料浸出渣中浸出钌的实验研究

针对高温合金浸出渣中的钌,采用碱焙烧-水浸工艺进行实验研究,考察了碱料比、焙烧温度、焙烧时间、水浸温度、水浸时间等因素对钌浸出率的影响。结果表明,碱料比、焙烧温度对钌的浸出率影响较大。在最佳的实验条件:碱料比8:1、焙烧温度600℃、焙烧时间4 h、水浸温度95℃、水浸时间3 h下,钌的浸出率为98.3%。