仲鎢酸銨結晶氨尾氣冷凝的影響因素

仲鎢酸銨(APT)結晶的氨尾氣冷凝效果受多方面因素影響。冷凝常指恒溫或高溫氣體、液體遇冷而凝結的物理過程,也可指兩種或者多種物理聚合所產生的物理反應。研究不同溫度下NH3在水中溶解度的規律,並採取適當的工藝和設備,可以有效的對APT結晶氨尾氣進行回收。以下分析3個因素對冷凝氨水濃度的影響:
2、    冷凝與蒸發面積比(S冷凝/S蒸發
APT結晶氨尾氣冷凝氨水的濃度隨著S冷凝/S蒸發的增大而減小。蒸發前期,溶液溫度低、氨水濃度高、NH3逸出多、蒸發量小,此時冷凝氨水濃度較高;而在蒸發後期,溫度不斷升高導致料液中的氨水濃度降低、NH3逸出較少,水分蒸發量大,冷凝氨水濃度不斷下降。冷凝強度適中時,NH3能夠最大限度的冷凝吸收于水中;S冷凝/S蒸發過小不能充分吸收氨氣;而S冷凝/S蒸發過大將增大冷凝水量,導致氨水濃度降低。
2、蒸發溫度
蒸發溫度不斷升高,飽和水蒸氣含水量會越多,在NH3揮發量一定的條件下,水的冷凝量增多就將稀釋回收氨水的濃度,進而導致冷凝氨水的濃度積和總濃度都將逐漸下降,所以,低溫蒸發有利於提高冷凝氨水的濃度。
3、攪拌速度
APT結晶過程中H2O 的蒸發和NH3的揮發都是液→氣的物理變化過程,攪拌對其有促進作用,故而加快攪拌速度能增高冷凝氨水的濃度。

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鎢酸鈉-雙氧水體系催化降解亞甲基藍

雙氧水為無色透明液體,是一種強氧化劑。但由於它不夠穩定,實際用量遠大於理論用量,單獨使用降解效果往往不夠理想。亞甲基藍是一種芳香雜環化合物。可溶于水、乙醇,不溶於醚類。在空氣中較穩定,水溶液在氧化性環境中呈藍色,但遇鋅、氨水等還原劑會被還原成無色形態。亞甲基藍廣泛應用於化學指示劑,麻、蠶絲織物、紙張的染色和竹、木的著色。還可用於製造墨水和色澱及生物、細菌組織的染色等方面。同時,亞甲基藍還具有氧化性,可以氧化一些還原性較強的物質。降解較難。

雙氧水

本文以難降解的亞甲基藍水溶液為模擬印染廢水,討論了鎢酸鈉-雙氧水體系如何催化氧化降解亞甲基藍。實驗可分為以下幾步:
1. 用去離子水分別配置0.01mol/L的鎢酸鈉溶液,10mg/L的亞甲基藍模擬印染廢水。 
2. 取亞甲基藍溶液100mL置於燒杯中,加入適量的鎢酸鈉溶液。用硫酸或氫氧化鈉溶液調節溶液的pH值後,置於恒溫磁力攪拌器上慢速攪拌。
3. 待達到設定溫度,加入一定量的雙氧水溶液,開始計時,間隔一定時間取樣,于亞甲基藍的最大吸收波長660mm處測其吸光度。
4. 分別取處理前後水樣進行紫外可見光度測定,從曲線對降解產物進行分析。 
5. 以Cu電極為工作電極,Pt電極為輔助電極,飽和甘汞電極為參比電極,分別測定處理前水樣、加入雙氧水水樣,加入鎢酸鈉-雙氧水水樣的迴圈伏安潛圖。 
 
通過實驗得出以下結論:鎢酸鈉-雙氧水催化氧化體系對100mL亞甲基藍模擬廢水的最佳處理條件為:濃度為0.01mol/L的鎢酸鈉溶液的加入量為7.0mL,體積分數為30%的雙氧水溶液的加入量為3.5m/L,反應溫度60℃,反應時間40min,脫色率達到99.81%。反應適用於較寬的pH值範圍1~14。鎢酸鈉對雙氧水氧化亞甲基藍反應催化降解效果明顯。 
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鎢酸鈉及SLS複配對碳鋼的緩蝕性能2/2

眾所周知,鎢酸鈉作為一種新型的緩蝕劑具有無毒無害,綠色環保的優勢。要想達到更好的緩蝕效果,鎢酸鈉的添加量需更高,為了降低鎢酸鈉的用量,同時更好地抑制點蝕,可考慮與其他緩蝕劑複配,依靠協同效應來實現。
 
月桂醯肌氨酸鈉(SLS)是近幾年發展起來的一種新型緩蝕劑。為白色至淡黃色液體,有特殊氣味。溶于水、乙醇或甘油等醇水溶液中。在通常條件下,對熱、酸、堿都比較穩定。它具有低毒、低刺激性,易生物降解,成本合理。在金屬加工中經常被用作緩蝕劑、除鏽劑等。
 
上一篇文章中提到用失重法和電化學法來測定鎢酸鈉與SLS複配在模擬海水中對碳鋼的緩蝕性能。通過實驗可得出以下結論:
1. 在模擬海水中,鎢酸鈉對碳鋼的腐蝕具有緩蝕作用,緩蝕效率隨著其濃度的增加而增大。鎢酸鈉在碳鋼表面的吸附屬於混合吸附。
2. 加入SLS後,緩蝕效果大增,添加40mg/L SLS與600 mg/L鎢酸鈉複配後,緩蝕效率就由62%增至84.4%, 說明兩者具有協同增效作用。對比添加SLS前後腐蝕掛片的情況,可以發現在加入SLS後,孔蝕明顯減少,SLS添加量為60mg/L時,孔蝕現象消失。
3. 單組分鎢酸鈉緩蝕劑要求濃度較高,加入複配緩蝕劑後,極化電阻變得更大,說明複配後的緩蝕效果更加明顯,具有協同效應。當600 mg/L鎢酸鈉加120 mg/L SLS複配後,緩蝕效率超過95 %,腐蝕速率也降到0.075 mrn/a以下,屬於混合型緩蝕劑。
總之,鎢酸鈉與月桂醯肌氨酸鈉複配後比單獨使用效果更好,二者有較好的協同緩蝕增效作用,複配緩蝕劑為混合型緩蝕劑。
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鎢酸鈉及SLS複配對碳鋼的緩蝕性能1/2

水處理劑是一類用於水處理的化學藥劑的總稱,通常指用於汙水處理的化學藥劑,廣泛用於石油、化工、冶金、交通、輕工、紡織等工業部門。水處理劑包括緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑、絮凝劑、淨化劑、清洗劑、預膜劑等。在實際應用中,往往使用複合配方的水處理劑,或者綜合應用各類水處理劑。因此,既要注意各組分之間由於不適當的複配而產生對抗作用,使效果降低或喪失,也要充分利用協同效應而增效。
 
長期與海水接觸的管線和設備容易受到腐蝕破壞,引起生產事故,從而造成很大的經濟損失。因此添加緩蝕劑是控制腐蝕的重要方法之一。常用的冷卻水緩蝕劑有鉻酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽等,大多有毒,並不綠色環保。鎢酸鈉是一種無毒無害的無機緩蝕劑,與月桂醯肌氨酸鈉(SLS)複配後,緩蝕效率更高。本文主要介紹鎢酸鈉與SLS的複配在模擬海水中對碳鋼的緩蝕性能。實驗主要採用失重法和電化學法。
鎢酸鈉及SLS
一、失重法:
1. 先將掛片打磨光亮,用酒精和丙酮擦洗,冷風吹幹後進行稱量。
2. 用配有攪拌器的大燒杯盛裝適量模擬海水,添加緩蝕劑後,放入45℃的恒溫槽中。
3. 將準備好的掛片依次懸掛到腐蝕介質中,開動攪拌器,讓腐蝕介質處於流動狀態。
4. 48h後取出腐蝕掛片,處理完後用濾紙包好,放入乾燥器中12h, 稱量。最後測出腐蝕速率。
二、電化學法:
1. 採用三電極體系,其中自製的Q235鋼電極為工作電極。
2. 工作電極在金相預磨機上逐級打磨至表面光滑,再依次用去離子水、酒精、丙酮清洗,冷風吹幹後待用。
3. 測量前,將工作電極在腐蝕介質中浸泡30min左右,使其達到自腐蝕電位,然後從自腐蝕電位開始測試。最後由Tafel 極化曲線和交流阻抗譜計算緩蝕效率。
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掺鉑三氧化鎢對甲醇影響

鉑金屬鉑(Pt)是銀白色有光澤的金屬,熔點1772℃,沸點 3827 ±100℃,密度21.45克/釐米3(20℃),較軟,有良好的延展性、導熱性和導電性。參鉑物質(例如海綿鉑)有很大的比表面積,對氣體(特別是氫、氧和一氧化碳)有較強的吸收能力。鉑由於有很高的化學穩定性和催化活性,在化學工業中常用作催化劑,鉑在氫化、脫氫、異構化、環化、脫水、脫鹵、氧化、裂解等化學反應中均可作催化劑。

甲醇(CH₄O)的系結構是最為簡單的飽和一元醇,其分子量32.04,沸點64.7℃。因在乾餾木材中首次發現,故又稱“木醇”或“木精”。是無色有酒精氣味易揮發的液體。用於製造甲醛和農藥等,並用作有機物的萃取劑和酒精的變性劑等。通常由一氧化碳與氫氣反應制得。

採用水熱法和犧牲範本法相結合製備具有中空樹枝結構的三氧化鎢載體(d-WO3),在其表面進一步負載活性成分Pt,得到納米Pt/d-WO3複合催化劑。採用X射線粉末衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)和比表面積和孔結構分析(BET)等對催化劑的形貌和結構進行表徵。結果表明,三氧化鎢具有長6μm和寬2μm的中空樹枝狀結構,孔徑分佈主要集中在20~120 nm,比表面積為24 m2/g,平均粒徑為7.2 nm的Pt納米粒子均勻分佈在其表面。採用迴圈伏安和計時電流法研究了Pt/dWO3催化劑在酸性溶液中對甲醇的電催化氧化性能。結果表明,Pt/d- WO3催化劑比Pt/C和Pt/WO3催化劑對甲醇有更高的電催化氧化活性和穩定性。d-WO3所具有的中空介孔結構和雙功能作用機理有利於甲醇在鉑表面的直接脫氫氧化過程。

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仲鎢酸銨蒸發結晶氨氣處理—間接冷凝吸收法

仲鎢酸銨(APT)蒸發結晶實質是鎢酸銨溶液脫氨酸化和鎢酸鹽聚合的過程。加熱過程,氨(NH3)將從溶液中揮發出來,揮發出的氨若是直接排放到空氣中,會造成大氣污染,不利於鎢冶金的清潔生產;氨被人體吸入肺後容易通過肺泡進入血液,與血紅蛋白結合破壞運氧功能,嚴重可能導致死亡。

氨,俗稱氨氣(NH3),是一種無色無味的氣體,帶有強烈的刺激性氣味,極易溶于水,常溫常壓下1體積水可溶解700倍體積的氨,水溶液又稱氨水。國家環境部規定,鎢冶煉廢水為一類元素排放廢氣,強制執行零排放要求。所以,企業有必要採取新型、高效的回收方式對APT結晶尾氣進行閉路迴圈清潔回收,以實現零排放氨尾氣的目標。
氨氣冷凝回收
間接冷凝法,一種有效的從APT結晶氨尾氣回收氨的方法。APT蒸發結晶產生的氨可以兩種方式的回收:一是冷凝成氨水直接返回反應工序;二是轉化為NH4Cl返回離子交換工序配置解吸劑,相較而言以氨水的形式返回使用經濟價值更高一些。NH3和水都是極性分子,溶于水時,氨分子與水分子結合形成氫鍵。APT蒸發結晶氨尾氣的冷凝存在以下兩個平衡:一是揮發的水分子的氣—液相凝聚平衡;二是NH3分子在已凝聚水中的氣—液相溶解平衡。隨著溫度的升高,氨在水中的溶解度降低,所以,低溫冷凝是提高氨回收率的一種行之有效的方式。

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製備二氧化鈦三氧化鎢

二氧化鈦當今社會,有機污染物在大氣或者水中無處不在,無時不有,又因為半導體TiO2能夠催化降解大氣或水中的有機污染物,更因為其具有無毒、安全、價廉、儲量豐富等優點,因此在應用中備受歡迎。然而,作為一種寬頻隙半導體,TiO2只能吸收占太陽光3%~5%的紫外光,因而光催化效率較低;另外,由於光生空穴-電子對的快速複合,TiO2的量子效率非常低。如何在可見光條件下就能實現水中有機污染物的降解?

為克服上述兩個缺點,並且做到取長補短,以納米TiO2為前驅體,採用水熱一煆燒法製備具有大比表面積和高紫外光催化活性的TiO2納米棒(TiO2-NRs);以400℃煆燒制得TiO2-NRs為載體,採用溶膠-凝膠法制得WO3/TiO2-NRs複合光催化劑,結果可得到,WO3負載量為2%時,WO3/TiO2-NRs在同樣光源條件下的光催化活性是P25的5倍。將WO3-TiO2樣品用於羅丹明-二氯苯氧乙酸溶液的脫色反應,發現其對在溶液中具有高速染料脫色特性。

實驗表明:
1.通過水熱一煆燒法和溶膠-凝膠法製備出有序介孔WO3/TiO2複合材料。
2.二氧化鈦三氧化鎢複合材料呈現二維六方p6mm對稱的孔道結構,並且具有銳鈦礦晶相結構。
3. 二氧化鈦三氧化鎢複合比純二氧化鈦更狹窄的帯隙。
4.WO3/TiO2複合材料的光催化性能通過在氙燈光源(λ400 nm)輻照下降解水中有機污染物,與純TiO2相比,複合材料的光催化活性得到明顯提高。

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仲鎢酸銨生產過程中氯化氫廢氣處理

經典法生產仲鎢酸銨(APT)過程中,酸分解工序常使用濃鹽酸(HCl)來分解鎢酸鈉。鹽酸是氫氯酸的俗稱,是HCl氣體的水溶液,無色透明(或濃鹽酸呈黃色)、有刺激性氣味和強腐蝕性的一元強酸。鹽酸具有極強的揮發性,當HCl在水中濃度超過20.22%,鹽酸揮發的是含有少量水分的氯化氫;HCl含量超過37%時,揮發除HCl氣體,氯化氫氣體揮發後會迅速與空氣中的水蒸氣結合產生鹽酸小液滴,也就是人們常稱的白霧。工業生產APT過程中氯化氫氣體大量揮發出來,這些氣體進入到大氣,形成酸雨下下來,造成周圍人體、動物、植物、建築等的嚴重危害。出於環保和迴圈使用的需求,我們需要對HCl廢氣進行處理。
HCl廢氣產生流程

生產過程中由於酸分解是一個放熱過程,生產APT過程中,隨著反應的不斷進行,大量的熱量釋放出來,溫度升高,HCl氣體就會不斷的揮發。HCl廢氣處理要統籌考慮經濟、社會、環境三個方面的效益,我們從以下三個方法入手分析。
4、    工藝路線的清潔
深度考慮對生產工藝進行改變,儘量用最低的投入來實現工藝路線調整,以避免HCl這一污染物的產生。對於傳統製備APT過程,鹽酸為主要原料,HCl氣體的產生不可避免。但是,我們可以從控制開始反應速度和反應溫度,進而達到減少HCl揮發量的目的;
5、    酸堿中和法
HCl為酸性氣體,最簡單直接有效的處理方式就是用鹼性物質進行酸堿中和。在鎢礦堿分解過程中大量低濃度鹼性廢水被排掉,因此,工業上可以利用廢堿水洗滌HCl氣體,生成中性排放標準物質;
6、    固化處理
APT生產過程中同時生成氨氣和氯化氫兩種廢氣,這兩種氣體很容易發生化學反應生成氯化銨固體,同樣達到治理效果。

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探究三氧化鎢石墨烯的催化活性

石墨烯石墨烯(Graphene)是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。石墨烯既是最薄的材料,也是最強韌的材料,斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍。同時它又有很好的彈性,拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、強度最高的材料。另一方面,它非常緻密,即使是最小的氣體原子(氦原子)也無法穿透。這些特徵使得它在各個領域的應用非常廣泛。

催化活性是指物質的催化作用的能力,是催化劑的重要性質之一。物質的催化活性是針對給定的化學反應而言的。由於固體催化劑作用是一種表面現象,催化活性與固體的比表面積的大小、表面上活性中心的性質和單位表面積上活性中心的數量有關。為了描述不同物質的催化活性的差異,也常將每單位表面積的催化劑在單位時間內能轉化原料的數量稱為比活性;將每個活性中心在1秒鐘內轉化的分子數稱為周轉數或轉化數。

利用光還原法[(photoreduction)即在光的作用下,有機化合物發生的還原反應]合成了新型有序介孔可見光催化劑三氧化鎢@石墨烯(m-WO3@RGO)複合材料。在可見光條件下(λ420nm),以0.5wt%Pt負載的m-WO3@RGO複合物光催化分解水產氧速率可高達21.26μmolh-1。有序介孔三氧化鎢和二維結構石墨烯可以協同促進光生電子的轉移,進一步提高了m-WO3@RGO複合物的光催化活性。這一研究有效地拓展了石墨烯基材料在能源轉化領域中的應用範圍。作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料,石墨烯的加入使得金屬很好地分散在材料基底上,抑制了它們的團聚,使其具有更高的比表面積、更高的反應活性和選擇性。三氧化鎢石墨烯,催化活性

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塗層硬質合金類型——梯度塗層

自從塗層硬質合金技術發展以來,塗層的類型也產生了多樣化,較為突出的如單層多元複合塗層、多層塗層、梯度塗層、納米塗層、超硬塗層以及軟塗層等等。

3.梯度塗層

塗層硬質合金由於塗層與基體間以及多塗層之間都存在著一定的摩擦係數和熱膨脹係數的差異,若得不到有效的控制,塗層的結合力會有明顯的下降。梯度塗層的出現有效地解決了這一難題,其所構建的成分與顯微組織在空間呈梯度變化,從而減輕了應力集中的現象,消除了多塗層介面,有效提高了塗層與基體間以及塗層與塗層間的結合強度,大幅度地提高了塗層硬質合金的使用壽命。通過實驗分析梯度碳氮化鈦Ti(C,N)塗層的斷面組織以及成分分佈發現,其擁有更好的顯微硬度以及韌性。相關研究人員還採用了磁控濺射技術在硬質合金基體上沉積了梯度氮鋁化鈦(TiAlN)塗層,並利用金屬蒸汽真空弧在基體與梯度塗層之間注入鈦(Ti)原子,從而形成了具有一定Ti濃度梯度的過渡層。該方法在隨後的動態衝擊測試中幾乎不發生失效,在高速切削或銑削時具有更好的耐磨損性及韌性,使用壽命也大幅度增加。

這裏需要和硬質合金的梯度結構做一個比較,梯度塗層是指在塗層結構上的梯度排列,而塗層硬質合金的各項性能以及使用壽命不僅僅取決於塗層材料,而更加密切相關的是硬質合金基體本身的性質。梯度結構的硬質合金基體有效解決了塗層的裂紋向基體擴展的問題。其通過在碳化鎢-鈷(WC-Co)體系中加入少量的氮化鈦(TiN)、(Ti,W)C等立方結構相,再利用脫氮工藝在表層形成無立方相、富鈷Co粘結相的梯度結構,鈷Co粘結相所具有的較好的韌性可以在一定程度上阻止裂紋的擴展。以下是均質硬質合金基體與梯度硬質合金基體光學顯微鏡下的照片:

塗層硬質合金類型

從圖中我們就可以更直觀地看出普通均質硬質合金基體與梯度結構的硬質合金基體之間結果上的差異,之後我們在將相應的塗層硬質合金刀具斷口形貌的掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)的照片加以對比:

塗層硬質合金類型

從塗層硬質合金刀具斷口形貌SEM照片上我們不難看出梯度結構硬質合金刀具基體的斷口形貌比普通結構硬質合金刀具均質基體更為粗糙且表面凹凸不平。這是由於梯度結構中的富鈷Co區所具有較高的韌性,較好地吸收了裂紋擴展的能量,使得塑性變形量的增加。這也進一步證明了梯度結構的硬質合金基體具有更強的抗衝擊韌性以及切削邊緣韌性。

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