前驱液浓度对CsxWO3粉体光吸收性能的影响

图1为不同柠檬酸浓度的前驱液中合成的铯钨青铜(CsxWO3)粉体的漫反射吸收光谱。由图1可知,柠檬酸浓度较高时合成的CsxWO3在短波近红外区的吸光度较高,这可能是因为柠檬酸浓度的增加提高了前驱液的还原性,反应活性提高,使得铯离子进入钨青铜结构较多,其体系中载流子增加。
 
图2为含乙醇56%的前驱液中合成的铯钨青铜(CsxWO3)粉体的漫反射吸收光谱。由图2可知,随着反应时间的延长,CsxWO3在可见光区和短波近红外区的吸光度逐渐增强,结合图5可知,不含乙醇的前驱液中反应1、3 d合成的CsxWO3,在1000 nm处的吸光度分别为1.47和1.63;而与之相对应的含有乙醇的前驱液中合成的CsxWO3,在1 000 nm处的吸光度分别为1.44和1.60,含乙醇的前驱液中合成的CsxWO3,与相应反应时间、不含乙醇的前驱液中合成的CsxWO3在短波近红外区的吸光度相比较低。这可能是由于在前驱液中加入乙醇后,虽然促进了晶体的生长,但是柠檬酸与乙醇同时存在,可能引起两者的脱水反应,生成柠檬酸三乙酯,降低了体系中还原气氛,影响了还原反应的继续进行,使得铯离子进入钨青铜结构较少,自由载流子浓度较低,因此有乙醇参与反应合成的CsxWO3在短波近红外区的吸光度与无醇参与前驱液中合成的CsxWO3的吸光度相比较小。
 
CsxWO3粉体的漫反射吸收光谱
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反应时间对CsxWO3粉体光吸收性能的影响

图为不同水热反应时间合成的铯钨青铜(CsxWO3)粉体的漫反射吸收光谱。由图可见,随着反应时间的延长,CsxWO3在可见光区和短波近红外区的吸光度逐渐增强;在波长450 nm左右出现吸光度的最低点,在紫外区和短波近红外区具有较高的吸光度,表现出良好的紫外吸收性能和短波近红外吸收性能。在紫外方向的吸收边是因为CsxWO3的本征吸收,主要由CsxWO3的禁带宽度决定;而在可见光区和短波近红外的吸收可能与CsxWO3体系中的自由载流子吸收有关。一般来说,自由载流子浓度越高,自由载流子吸收就越明显。文献报道,CsxWO3是一种低电阻率材料,体系中存在较多的自由载流子,因而存在着较强的自由载流子吸收,而自由载流子的吸收系数a与自由载流子浓度和吸收光的波长有如下关系:
式(1)
式(1)中:N为介质折射率,e0为真空电容率,为载流子的有效质量,m为磁导率,μ为入射光波长,n为自由载流子浓度。可见自由载流子吸收系数α与照射波长的平方和自由载流子浓度n呈正比,因此CsxWO3在波长大于450 nm时,其吸光度随着波长的增加而提高,在短波近红外区表现出强烈的吸收性能。而水热反应时间的延长,有助于反应的彻底进行和形成完整的晶体,同时可能增加了铯离子进入钨青铜的含量,提高了CsxWO3体系中的载流子浓度,所以随着反应时间的延长,其在可见光区和短波近红外区的吸光度逐渐增加。

不同反应时间合成的CsxWO3粉体的漫反射吸收光谱
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废旧SCR脱硝催化剂回收三氧化钨——二次碱浸法

火电厂脱硝系统随着火力发电厂SCR脱硝项目大规模地建设,催化剂不断的投入到当中去,相对的失效催化剂的量将急剧增加;另一方面科技不断的发展,高新科技对钨的需求将日益上升。钨是一种稀有金属,矿藏量有限,开采掉越多,剩下的也就越少。为了使已探明的钨矿得到更长久的应用,从废弃SCR脱硝催化剂中回收钨变得刻不容缓。国内外学者在这个方面都不断的进行研究,有发明指出使用二次碱浸法从废旧SCR脱硝催化剂综合回收三氧化钨、偏钒酸铵、钼酸等贵金属氧化物,其步骤如下:
 
1.粉碎:将废催化剂粉碎至80目以上;
2.去杂:使用过量的清水浸泡粉体,使得吸附在SCR脱硝催化剂表面的砷、汞、碱金属盐及有机物质溶解于水中,过滤,过滤的废水经活性炭吸附砷、汞及有机物质后,可以循环使用;
3.浸出:去杂后的湿粉体加入过量的20〜30%Na0H溶液,加热至80°C,浸泡 1〜2小时,浸出大部分钨、钼和钒;
4.钒的回收:用NH4Cl调节pH值至1. 7〜1. 8,煮沸1〜2h,使钒沉淀出来;降温至室温后,钒的氨盐沉淀物经过滤、洗涤,得到偏钒酸铵粗产品,然后提纯得到的纯净的偏钒酸铵;
5.钼、钨的回收:沉钒后的溶液中,钨、钼分别以钨酸铵、钼酸铵的形式存在,在分离钒后的滤液中加盐酸调节pH值至4. 5〜5. 0,加入氯化钙溶液,沉淀出钨酸钙、钼酸钙后进行过滤,得到钨酸钙、钼酸钙;
6.使用盐酸溶解滤渣,得到钨酸和钼酸,进行钨钼分离,分别回收钨和钼;
7.传统方法制得仲钨酸铵,煅烧回收三氧化钨。
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三氧化钨控制SCR脱硝催化剂减活化

锅炉、加热炉等以及其它使用煤和石油等矿物燃料的装置给环境造成了很大的负担,在目前极其严格的环境管理条例下,三废治理被提到很高的议程。其中,废气治理是极为重要的一个方面,尤其是关于煤和石油的燃烧废气,它们因价格便宜而得到普遍的使用。煤和石油的氮化物含量较高,硫含量相对较低。这样的情况下,氧化氮的排放就成为一个严重的世界范围的问题。
 
目前治理氮氧化物最有效的一种措施就是SCR脱硝技术,硝就是所谓是氮,通常将氨气添加到锅炉出口的排烟中(300℃到400℃),然后让合成混合物通过反应容器中的催化剂层,则NOx被还原成氮气和水。SCR脱硝催化剂中最主要的活性成分是五氧化二钒,另外,还含有其它一些金属氧化物,它们都发挥着各自的效用。
 
一般来说,煤含有2%~20%重量百分比的铁化合物,在煤的燃烧过程中,这些化合物埋置于煤粒内并在燃烧后留在煤粒里,导致SCR脱硝催化剂中毒,对NOx的催化作用降低,即降低了催化活性。而SCR脱硝催化剂中少量的三氧化钨的存在起到了控制催化剂减活化的功能。值得提出的是,三氧化钨的粒径越小,活性越强,所需添加的量也就越少,优选5μm或以下;而当平均粒径超过5μm时,需增添大量的粉末,其结果是过量的粉末就可能粘到加热面上,使得吸热能力下降,引起经济损失或故障。
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硬质合金眼镜板磨损形式

硬质合金眼镜板一般工作介质是水泥、水、细粗骨料以及其他添加剂组成混凝土,将其硬度指标转化为洛氏硬度约在HRC40-50之间。而期间发生的主要磨损形式可分为两类,一类是切割环在换向的过程中,眼镜板和浮动切割环瞬间接触的过程中所产生的磨粒磨损和冲蚀磨损;另一类则是眼镜板的内孔在混凝土吸料和泵料的过程中所产生的低应力磨损和冲蚀磨损。在混凝土泵工作一段时间后,硬质合金眼镜板与切割环之间存在一定的间隙。理论上说,磨料摩擦和磨料磨损是一般滑动接触表面典型的磨损形式。眼镜板和切割环材料同为硬质合金并形成一对摩擦副,其浮动的切割环在眼镜板上进行快速的往返摆动。二者不断发生表面接触形成磨粒磨损。

此外,工作环境中还存在着矿粉、石英砂等一些硬质颗粒,混凝土也属于带有腐蚀性的工作介质,这些原因都会进一步加剧硬质合金眼镜板的磨料磨损。现如今,随着建筑高度的不断升高,泵送高度和压力也在不断提升,对于硬质合金眼镜板与切割环就提出了更高的要求,随着工作时间的推移,眼镜板和切割环之间会逐渐出现更大的间隙或者偏磨的情况,从而导致最终眼镜板的失效。

硬质合金眼镜板的另一种磨损失效形式为内孔耐磨焊剥落。在混凝土的冲击作用下,眼镜板表面的合金环产生崩裂,这是由于其内孔的耐磨性较差,不能够完全抵抗混凝土的冲击与磨损。混凝土流动时与眼镜板的内孔发生相对运动,接触表面的材料先发生变形,这就使得表面以及表面周围的固体材料性能发生了改变,容易因受力不均而发生变形。因此,增强硬质合金眼镜板内孔的耐磨性就显得至关重要,其具有增强保护表面合金环以及减小变形的作用。为了提高硬质合金眼镜板的使用寿命,我们可以从材料和结构上对眼镜板的内孔耐磨性进行改善。

从材料上我们可以采用堆焊耐磨焊条以及直接采用硬质合金材料这两种方法。通过实验比较,可得出以下耐磨焊条与硬质合金磨粒磨损的对照表:

硬质合金眼镜板


















从表中我们可以清晰地看出硬质合金的耐磨性是堆焊耐磨焊条耐磨性的5倍之多,因此眼镜板的内孔材料采用硬质合金材料是最佳的选择。而对于眼镜板的内孔结构,为了避免眼镜板镶合金时所产生的高温带来的缺陷,相关研究人员采用了镶合金套结构,有效地延长了硬质合金眼镜板的使用寿命。

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