导读:本文包含了直接电解论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:废铅膏,直接电解,电解效率,能耗
直接电解论文文献综述
胡彪,陈龙,王海北,蒋开喜[1]（2019）在《废铅膏直接电解回收金属铅试验》一文中研究指出采用酸性条件下直接电解法对废铅膏进行固相电解,研究了铅膏加入量、电流密度、硫酸密度和阴阳极板间距4个典型因素对电解效率和能耗的影响,并通过设计正交试验确定最佳工艺参数。结果表明:废铅膏加入量为30 g,电流密度为637 A/m~2,硫酸密度为1. 20 g/cm~3,阴阳极板间距为10 mm时,电解效率约为1. 20 kg/(m~2·h),能耗可控制在1800 k W·h/t铅膏以下,获得的电解铅纯度高达99. 7%。此外工艺尾端收获的硫酸可达到HG/T 2692—2007《蓄电池用硫酸》中铅酸电池制造业对硫酸的使用标准,具备较高的经济价值和环境效益。(本文来源于《环境工程》期刊2019年10期）
张珂[2]（2019）在《硫化氢化学反应循环裂解制氢中直接电解Bunsen反应产物的研究》一文中研究指出SO_2和H_2S控制和治理方法的不断完善和发展在很大程度上减少了煤利用过程中含硫污染物的排放,但可持续发展和节能减排不仅依赖于污染物治理技术的进步,还需要不断探索污染物资源化技术,变废为宝。硫化氢化学反应循环(H_2S+H_2SO_4→2H_2O+SO_2+S;S+O_2→SO_2;SO_2+I_2+2H_2O→2HI+H_2SO_4;2HI→H_2+I_2)提供了一条含硫污染物SO_2和H_2S资源化转化大规模制备高质高值的氢气和硫酸的技术路线。当与核能或可再生能源耦合时,硫化氢化学反应循环制备氢气和硫酸可以实现无碳排放,更加环保。H_2S化学反应循环源自于硫碘水解循环(S-I循环)制氢路线。作为H_2S化学反应循环和S-I循环的关键步骤,Bunsen反应(SO_2+I_2+2H_2O→2HI+H_2SO_4)存在反应物过量、产物HI/H_2SO_4混酸难以直接分离、副反应、碘蒸气挥发再沉积及严重的腐蚀等技术难题。将I_2溶解于甲苯以提供流动态的I_2可以使Bunsen反应在室温下进行,可以最大程度上避免副反应、碘蒸气挥发再沉积及腐蚀等问题。本文对剩余的技术难题—Bunsen反应产物(HI/H_2SO_4混酸)的分离进行研究。常规的物理或化学分离必须克服HI-H_2O共沸等问题,本文避免对Bunsen反应产物直接进行分离,而是直接电解Bunsen反应产物HI/H_2SO_4混酸或HI/H_2SO_4/H_2O/甲苯混合物中的HI生成H_2和I_2。电解后,剩余的硫酸得到有效分离,经提质后回收利用或成为产品,I_2溶解于甲苯回用至Bunsen反应。直接电解Bunsen反应产物有望避免Bunsen反应中最困难的HI/H_2SO_4混酸分离步骤,从根本上解决反应物过量问题,并省去后续复杂耗能的HI纯化、浓缩、蒸馏及分解步骤。基于此,本文围绕直接电解Bunsen反应产物,对电极反应机理、溶液传质行为、连续电解的实现及操作条件的优化展开详细的研究。本研究所涉及的主要内容和得到的主要结论如下:(1)基于线性扫描伏安法和循环伏安法测量技术,对铂电极直接电解Bunsen反应产物的电极反应过程和机理进行了电化学表征,并分析了甲苯和搅拌对阳极反应的影响。在1.0 mol L~(-1) HI+0.5 mol L~(-1) H_2SO_4的阳极电解液中,阳极电位高于0.35 V(相对于饱和甘汞电极,SCE)后,氧化电流开始上升,发生I~-氧化为I_2的反应。不断生成的I_2在阳极表面积聚形成碘膜,增加了溶液阻抗,导致氧化电流在0.5 V(相对于SCE)左右达到峰值后骤然下降。阳极电位超过1.7 V后,水开始电解,电流再次升高,氧气在阳极表面生成。I~-氧化生成I_2的反应不可逆。甲苯的加入会降低阳极反应速率,但是可以萃取溶液中的I_2,促进I~-氧化反应的正向进行,抑制I_2在阳极表面的积聚。搅拌可以显着提高阳极反应速率,增强I~-的传质,加速I~-的消耗,并抑制I_2的积聚。在2 mol L~(-1) H_2SO_4的阴极电解液中,H~+还原生成H_2的反应和水电解生成O_2的反应均不可逆。(2)在加拿大光源中心运用同步辐射X射线、电化学和彩色照相技术相结合的方法,对直接电解Bunsen反应产物HI/H_2SO_4混酸的阳极反应和溶液传质情况进行了原位分析。同步辐射X射线技术主要是通过X光相片中灰度的变化体现阳极表面和周围溶液中碘元素浓度的变化,提供溶液中任何位置在电解中的任何时间I~-或I_2的浓度信息,也就是说可以基于灰度数据绘制特定位置I~-或I_2浓度随时间变化的曲线以及特定时间I~-或I_2浓度随空间分布的曲线。实验结果证实阳极反应生成的I_2会沉积在阳极表面形成一层碘膜,氧化电流达到峰值(电解池槽电压为1.02 V)骤然下降的同时,阳极周围一定区域内的I~-浓度显着降低,半定量的灰度分析显示在电极周围存在约为240μm的I~-传质限制区。从X光相片还可以观测到高电压时水电解生成的氧气使阳极表面的碘膜剥离并向溶液中扩散。(3)自行设计搭建基于零极距离子膜电解池的连续电解装置,实现了对Bunsen反应产物HI/H_2SO_4混酸或HI/H_2SO_4/H_2O/甲苯混合物连续6 h的电解。阳极电解液为1 mol L~-11 HI+0.5 mol L~-11 H_2SO_4溶液,阴极电解液为2mol L~-11 H_2SO_4溶液时,槽电压在1.5 h后骤然升高,之后稳定在3.33 V左右。连续电解3 h后,电解池槽电压和电极反应速率达到稳态。阴极H_2的产生速率为35 Ncm~3 min~(-1),电流效率接近100%,稳态时电解能耗为7.86kWh Nm~(-3) H_2。6 h后阳极I~-出料浓度为0.56 mol L~(-1),I~-去除率为44%。电解过程中存在阳极液中的I~-反向迁移进入阴极液,污染阴极液的现象。加入与溶液相体积比为1:3的甲苯可以将阳极I~-出料浓度降低至0.51 mol L~(-1),并抑制I~-的反向迁移。重复性实验显示各项结果的相对标准偏差最大值为14.31%,实验结果重现性较好,连续电解装置可靠。(4)基于降低电解能耗、提高反应速率、减小阳极I~-出料浓度、增加甲苯中I_2浓度以及抑制I~-反向迁移等目的,对连续电解Bunsen反应产物进行工艺优化和最优操作条件的选择,分析了电流密度、阳极电解液中甲苯含量、阳极室搅拌速度、阳极和阴极电解液初始浓度、阳极和阴极电解液流速等操作参数对电解结果的影响。提高电流密度可以加快电极反应速度,促进I~-向I_2的转化,并抑制I~-的反向迁移,但是电流密度提高至10或15 A dm~(-2)会显着增大槽电压和电解能耗。提高阳极电解液中甲苯相与溶液相的体积比可以促进I~-氧化生成I_2,降低阳极I~-出料浓度,但是会增大电解池阻抗,引起槽电压升高。甲苯与溶液的体积比为1:1时,甲苯中I_2浓度最高,电解能耗最低。提高阳极搅拌速度有利于降低阳极I~-出料浓度和提高甲苯中I_2浓度,并抑制I~-的反向迁移。阳极电解液初始浓度由2 mol L~(-1) HI+1 mol L~(-1)H_2SO_4降低至1 mol L~(-1) HI+0.5 mol L~(-1) H_2SO_4,6 h后的阳极I~-出料浓度由0.91 mol L~(-1)减少到0.35 mol L~(-1),但是槽电压由1.5 V增大到3.4 V。继续降低阳极电解液浓度至0.5 mol L~(-1) HI+0.25 mol L~-11 H_2SO_4,阳极I~-出料浓度可以降低至0.08 mol L~(-1),但是甲苯中I_2浓度很低,阴极液H~+浓度下降明显。阴极电解液为2 mol L~(-1)最适合于连续电解,提高或降低阴极电解液浓度都会导致槽电压和能耗的显着升高。过高的H_2SO_4浓度(4 mol L~(-1))会导致Nafion膜脱水,抑制H~+和I~-的迁移。低阳极电解液流速有利于降低阳极I~-出料浓度、提高甲苯中I_2浓度、抑制I~-的反向迁移和提高阴极电流效率。阴极液流速为12 mL min~(-1)时,可以有效抑制I~-的反向迁移;48 mL min~(-1)时阳极I~-出料浓度最低,甲苯中I_2浓度最高。连续电解Bunsen反应产物的最佳操作条件为:电流密度5 A dm~(-2),阳极电解液为1 mol L~(-1) HI+0.5 mol L~(-1)H_2SO_4和甲苯的混合物(其中甲苯与溶液体积比1:1),阳极室搅拌速度700rpm,阴极电解液H_2SO_4浓度2 mol L~(-1),阳极电解液流速4 mL min~(-1),阳极电解液流速48 mL min~(-1)。(本文来源于《太原理工大学》期刊2019-06-01）
潘喜娟,张廷安,豆志河,韩秀秀[3]（2019）在《浓度差对电解直接制备碳酸锂过程的影响》一文中研究指出研究了阳极液质量浓度为300 g/L的条件下,阴极液的质量浓度分别为50,100,200,300,400 g/L时,电解过程中阴极液pH和温度的不同变化以及不同Li_2CO_3产物的相组成和微观形态.实验结果表明:电解过程中的反应机理并不受浓度或浓度差的影响,但浓度差对反应进行的速率和限度存在较大影响;电解产物产量和电流效率随着浓度差减小或阴极液浓度升高而增大;电解得到的Li_2CO_3晶体为单斜晶系,浓度差使Li_2CO_3产品结晶程度升高,晶粒更细小.综合考虑,阴极液LiCl质量浓度为100 g/L,即阳极液与阴极液质量浓度差为200 g/L是较优的电解参数.(本文来源于《东北大学学报(自然科学版)》期刊2019年02期）
崔鹏,李常兴,马文会,秦博[4]（2019）在《CaCl_2熔盐直接电解还原钛铁矿的研究》一文中研究指出在CaCl_2熔盐中,采用熔盐电解法还原钛铁矿。在槽电压分别为3.0V和3.1V、825～900℃时,研究了不同槽电压及电解温度对钛铁矿电解还原的影响,并对钛铁矿电解脱氧过程进行了讨论。结果表明,在电解过程中铁优先还原,反应区中铁含量高时易形成TiFe_2合金;槽电压对钛铁矿电解产物有重要影响;提高反应温度有利于促进铁钛的互扩散合金化过程。(本文来源于《有色金属(冶炼部分)》期刊2019年01期）
项超,程贵桃[5]（2018）在《非标阳极板直接电解生产实践》一文中研究指出介绍了我厂在传统电解生产模式下直接电解高镍低砷进口粗铜(非标阳极板)的生产实践,结合有关理论知识,通过等比混装入槽,实现非标阳极板生产效益最大化。(本文来源于《世界有色金属》期刊2018年17期）
平欣雨,刘奎,石伟群,赵修良[6]（2018）在《LiCl熔盐中直接电解还原制备Ce-Ni/Zn/Bi合金》一文中研究指出在923K、LiCl熔盐中,通过两电极体系直接电解还原CeO_2-5NiO、CeO_2-2.5Bi_2O_3、CeO_2-5ZnO叁种混合氧化物制备相应的金属间化合物。从热力学上计算了3种混合氧化物的理论分解电压,并采用循环伏安法研究其电化学行为,验证了电解还原的可行性。结果表明,3种混合氧化物分别在3.2V被直接电解还原4h,NiO、Bi_2O_3、ZnO均能在CeO_2发生还原反应前生成对应的金属单质,然后促进CeO_2还原。得到的电解产物分别为CeNi_5/Ni、CeBi/Bi、CeZn_5/Ce_3Zn_(22)/CeZn_3。3种电解产物的微观形貌分别为絮状、堆积状和块状。(本文来源于《有色金属(冶炼部分)》期刊2018年09期）
陈思晗[7]（2018）在《BUNSEN反应产物HI/H_2SO_4/甲苯混合物直接电解制氢的工况条件和膜性能的研究》一文中研究指出氢能作为21世纪最具发展潜力的清洁能源,其清洁、高效且可持续大规模生产方法备受关注。硫化氢热化学裂解循环制氢技术路线在制得氢气的同时可以使含硫污染物中的硫化氢转化为化工产物硫酸,为含硫污染物高质、高值的资源化回收提供可能性。与传统碘硫循环制氢相比,该技术路线系统能耗较低,在环境保护、经济和社会效益等方面具有可持续发展性。H_2S化学裂解循环由硫化氢氧化、硫氧化、Bunsen反应和氢碘酸分解四个步骤组成。硫化氢裂解循环和碘硫循环共享的Bunsen反应和HI分解在技术开发中面临着巨大的挑战。甲苯作为溶解碘的溶剂,在环境温度下进行Bunsen反应,可以减轻副反应、缓解腐蚀问题,克服在循环反应时温度高于碘的熔点(386.85 K)发生碘蒸气沉积,避免升高温度会熔化固体碘的缺点。为了取代酸分离和HI分解,课题组提出了质子交换膜电解池直接电解Bunsen反应产物氢碘酸和硫酸混合物的方法。在膜电解中,选用叁种型号质子交换膜Nafion117/1155/212,采用HI、H_2SO_4和甲苯混合物作为阳极电解液在阳极池中得到碘,采用H_2SO_4溶液作为阴极电解液在阴极池中产生氢气。本文旨在提高I~-转化率、增加阳极电池中有机相甲苯的I_2萃取量、提高质子交换膜的H~+迁移数、降低电解电压及碘向阴极池的渗透、延长质子交换膜的使用寿命。通过采用间歇电解装置设计实验,研究电解工况条件和膜性能对混合物电解的影响,以期为后续连续电解提供指导。研究内容和主要结果如下:(1)利用膜电解反应,分析阴阳两极电解质浓度、阳极电解液中甲苯相水相体积比、电流密度等电解条件对Bunsen反应的产物HI、H_2SO_4和甲苯混合物的电解反应过程的影响。结果显示,提高初始阴极溶液浓度、初始阳极溶液浓度可促进I_2的生成,其中高初始阳极液浓度时,Nafion117膜电解生成的I_2量较多,高初始阴极液浓度时,Nafion212膜电解生成的I_2较多;降低阴阳两极电解液中H~+浓度差至0 mol/L时,阴极电解池内生成H_2所需的H~+全部来源于阳极池溶液,有利于维持阴极电解液中H_2SO_4浓度的稳定;在高电流密度保持阳极液I~-浓度不低于0.4 mol/L时,增加电流密度对电解反应有利;阳极甲苯相通过萃取I_2可促进I~-的氧化,甲苯相水相最佳体积比为1:4。(2)改变质子交换膜型号分析膜的有效酸含量及厚度对电解反应的影响。结果显示,阴阳两极初始电解液H~+浓度差为0 mol/L时,叁种质子交换膜的质子传递数均大于0.97,表现出较好的传输特性,且随着膜厚度降低,膜的质子传输数有所增加,其中以膜Nafion212的传输特性最佳;增加膜两侧H~+浓度差,较薄的膜Nafion212的质子传输数受影响较大,较厚的膜Nafion117受影响较小;在改变的全部工况条件下大部分工况条件的电解电流效率大于0.8(低初始阳极液浓度的工况除外),电解过程的能量转化性能较好。(3)改变质子交换膜的型号及反应工况条件分析质子交换膜的有效酸含量和厚度对膜选择性的影响。结果显示,电解电流为0 A/dm~2时,膜的选择性和膜的厚度呈正相关;电解电流大于0 A/dm~2时,有效酸含量高的Nafion212膜选择性好,Nafion117和Nafion115有效酸含量相同,厚度大的N117膜选择性会更好;当电流密度增加至8 A/dm~2,碘化物向阴极池的渗透受到抑制,提高了膜的选择性;低阳极电解液(HI、H_2SO_4)浓度和高阳极电解池内甲苯含量会减少碘透过膜向阴极池内的渗透,提高膜的选择性。(4)利用扫描电子显微镜和氮吸附对电解前后和活化前后的质子交换膜进行表征。结果显示,电解反应的生成物使膜表面出现沉积物;有机溶剂甲苯不会改变膜的表面形态;活化可恢复膜的表面和孔径,延长质子交换膜的使用寿命。(本文来源于《太原理工大学》期刊2018-05-01）
李磊,李红娟,邱士伟,王华[8]（2018）在《铜镍基合金废料直接电解过程中添加剂对阳极钝化现象的影响（英文）》一文中研究指出采用传统电化学技术探讨了镍组分、明胶、硫脲、氯离子及他们交互作用下铜镍基合金废料阳极腐蚀过程中的钝化特征。计时电位曲线和线性伏安曲线表征结果显示阳极中镍组分会增加其自身电化学稳定性使其受腐蚀难度增加,原因是阳极活性表面吸附了生成的Cu_2O,NiO或金属Cu粉。同时,Ni~(2+)可将Cu~(2+)还原成Cu~+或金属Cu粉,也加剧了阳极钝化过程。一定范围内,明胶浓度≤8×10~(–6)或硫脲浓度≤4×10~(–6)时,增加明胶或硫脲浓度将会延长铜镍基合金废料阳极达到钝化的时间,缓解钝化现象的产生。超过此浓度时,将会促进阳极钝化。提高溶液中氯离子浓度,铜镍基合金废料阳极达到钝化的时间明显延长。(本文来源于《Journal of Central South University》期刊2018年04期）
敖雯青[9]（2018）在《基于直接还原-电解工艺金属钛制备装备的开发》一文中研究指出直接还原-电解制备金属钛流程主要包括原料处理、转底炉直接还原、电炉熔融分离及高温直流电炉电解。作者通过工艺研究,流程设计以及装备开发,并在转底炉直接还原钛渣生产线及金属钛电解生产线的实践基础上,介绍了转底炉直接还原制钛渣装备及金属钛直流电解装备的特点,同时总结出装备在使用中应该注意的一些常见问题。(本文来源于《世界有色金属》期刊2018年01期）
方军[10]（2018）在《铜箔及电解铜板直接轧制铜带的研究》一文中研究指出国内铜轧制流程大多数采用的是传统叁段式加工方法,即熔炼铸锭—热轧—冷轧。但是近年来随着互联网的高速发展,物联网技术使得铜采购和供应更加直接便利,而供应方式在探索中发生了变化,批量供应逐渐发展为定制供应,从而发展短流程轧制技术成为铜加工业的一次创新,取消和压缩热加工工序,不经过传统的熔炼铸造过程,直接将电沉积得到电解铜板材轧制的技术,不仅节省了能源消耗,而且根除了污染源。所谓铜加工短流程工艺就是在确保产品质量、环境友好、节省能源、减少建设投入的前提下的创新型工艺。当前,铜加工短流程工艺在中国正在迅速发展并产业化,为推动铜加工技术进步做出了重要贡献。所以本文中,将电解铜板直接轧制铜带并对铜板带的组织和性能进行了研究,以及对铜箔材进行相关性能的研究。为了制定合理的轧制工艺,在轧制前对电解铜板进行组织和力学性能的研究,再通过二辊热冷轧机直接将电解铜板进行不同程度的轧制变形并进行相应的退火处理,由于轧机辊缝的极限,最终轧制厚度为0.4 mm。利用XRD、SEM、EBSD等测试技术对电解铜板、铜带和铜箔物相、晶粒择优取向、微观组织形貌等分析、通过常温单向拉伸实验、硬度实验、导电率测试实验、耐折弯实验、表面粗糙度测试等实验研究了铜板带箔的物理性能。结果表明:(1)电解铜板在(220)晶面上择优生长,其抗拉强度为218MPa,延伸率为20.5%,断面收缩率为24.96%,硬度为63 HV20。(2)冷轧不经退火处理的铜带,随着变形程度的增大,晶粒逐渐向(220)、(311)晶面方向生长,抗拉强度逐步增大,最高为422 MPa,延伸率逐步减小,维氏硬度变化不明显,大约为113 HV20。(3)冷轧并退火处理的铜带,随着变形量的增大,晶粒逐渐向(200)晶面方向生长,抗拉强度增大不明显;相比未退火的铜带,抗拉强度明显下降,而延伸率明显提高,硬度在67 HV20左右。(4)电解铜箔随着厚度的增大(200)晶面取向增大,粗糙度增大,耐折弯次数减小,其微观组织成尖锥状,铜箔一面粗糙一面相对光滑。(5)压延铜箔微观组织为丘陵状,与轧制方向一致,随着厚度的增加,耐折弯次数减小,晶粒取向以及粗糙度的变化不明显,压延铜箔两面光滑,且耐折弯性能明显优于电解铜箔。(本文来源于《兰州理工大学》期刊2018-03-12）
直接电解论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
SO_2和H_2S控制和治理方法的不断完善和发展在很大程度上减少了煤利用过程中含硫污染物的排放,但可持续发展和节能减排不仅依赖于污染物治理技术的进步,还需要不断探索污染物资源化技术,变废为宝。硫化氢化学反应循环(H_2S+H_2SO_4→2H_2O+SO_2+S;S+O_2→SO_2;SO_2+I_2+2H_2O→2HI+H_2SO_4;2HI→H_2+I_2)提供了一条含硫污染物SO_2和H_2S资源化转化大规模制备高质高值的氢气和硫酸的技术路线。当与核能或可再生能源耦合时,硫化氢化学反应循环制备氢气和硫酸可以实现无碳排放,更加环保。H_2S化学反应循环源自于硫碘水解循环(S-I循环)制氢路线。作为H_2S化学反应循环和S-I循环的关键步骤,Bunsen反应(SO_2+I_2+2H_2O→2HI+H_2SO_4)存在反应物过量、产物HI/H_2SO_4混酸难以直接分离、副反应、碘蒸气挥发再沉积及严重的腐蚀等技术难题。将I_2溶解于甲苯以提供流动态的I_2可以使Bunsen反应在室温下进行,可以最大程度上避免副反应、碘蒸气挥发再沉积及腐蚀等问题。本文对剩余的技术难题—Bunsen反应产物(HI/H_2SO_4混酸)的分离进行研究。常规的物理或化学分离必须克服HI-H_2O共沸等问题,本文避免对Bunsen反应产物直接进行分离,而是直接电解Bunsen反应产物HI/H_2SO_4混酸或HI/H_2SO_4/H_2O/甲苯混合物中的HI生成H_2和I_2。电解后,剩余的硫酸得到有效分离,经提质后回收利用或成为产品,I_2溶解于甲苯回用至Bunsen反应。直接电解Bunsen反应产物有望避免Bunsen反应中最困难的HI/H_2SO_4混酸分离步骤,从根本上解决反应物过量问题,并省去后续复杂耗能的HI纯化、浓缩、蒸馏及分解步骤。基于此,本文围绕直接电解Bunsen反应产物,对电极反应机理、溶液传质行为、连续电解的实现及操作条件的优化展开详细的研究。本研究所涉及的主要内容和得到的主要结论如下:(1)基于线性扫描伏安法和循环伏安法测量技术,对铂电极直接电解Bunsen反应产物的电极反应过程和机理进行了电化学表征,并分析了甲苯和搅拌对阳极反应的影响。在1.0 mol L~(-1) HI+0.5 mol L~(-1) H_2SO_4的阳极电解液中,阳极电位高于0.35 V(相对于饱和甘汞电极,SCE)后,氧化电流开始上升,发生I~-氧化为I_2的反应。不断生成的I_2在阳极表面积聚形成碘膜,增加了溶液阻抗,导致氧化电流在0.5 V(相对于SCE)左右达到峰值后骤然下降。阳极电位超过1.7 V后,水开始电解,电流再次升高,氧气在阳极表面生成。I~-氧化生成I_2的反应不可逆。甲苯的加入会降低阳极反应速率,但是可以萃取溶液中的I_2,促进I~-氧化反应的正向进行,抑制I_2在阳极表面的积聚。搅拌可以显着提高阳极反应速率,增强I~-的传质,加速I~-的消耗,并抑制I_2的积聚。在2 mol L~(-1) H_2SO_4的阴极电解液中,H~+还原生成H_2的反应和水电解生成O_2的反应均不可逆。(2)在加拿大光源中心运用同步辐射X射线、电化学和彩色照相技术相结合的方法,对直接电解Bunsen反应产物HI/H_2SO_4混酸的阳极反应和溶液传质情况进行了原位分析。同步辐射X射线技术主要是通过X光相片中灰度的变化体现阳极表面和周围溶液中碘元素浓度的变化,提供溶液中任何位置在电解中的任何时间I~-或I_2的浓度信息,也就是说可以基于灰度数据绘制特定位置I~-或I_2浓度随时间变化的曲线以及特定时间I~-或I_2浓度随空间分布的曲线。实验结果证实阳极反应生成的I_2会沉积在阳极表面形成一层碘膜,氧化电流达到峰值(电解池槽电压为1.02 V)骤然下降的同时,阳极周围一定区域内的I~-浓度显着降低,半定量的灰度分析显示在电极周围存在约为240μm的I~-传质限制区。从X光相片还可以观测到高电压时水电解生成的氧气使阳极表面的碘膜剥离并向溶液中扩散。(3)自行设计搭建基于零极距离子膜电解池的连续电解装置,实现了对Bunsen反应产物HI/H_2SO_4混酸或HI/H_2SO_4/H_2O/甲苯混合物连续6 h的电解。阳极电解液为1 mol L~-11 HI+0.5 mol L~-11 H_2SO_4溶液,阴极电解液为2mol L~-11 H_2SO_4溶液时,槽电压在1.5 h后骤然升高,之后稳定在3.33 V左右。连续电解3 h后,电解池槽电压和电极反应速率达到稳态。阴极H_2的产生速率为35 Ncm~3 min~(-1),电流效率接近100%,稳态时电解能耗为7.86kWh Nm~(-3) H_2。6 h后阳极I~-出料浓度为0.56 mol L~(-1),I~-去除率为44%。电解过程中存在阳极液中的I~-反向迁移进入阴极液,污染阴极液的现象。加入与溶液相体积比为1:3的甲苯可以将阳极I~-出料浓度降低至0.51 mol L~(-1),并抑制I~-的反向迁移。重复性实验显示各项结果的相对标准偏差最大值为14.31%,实验结果重现性较好,连续电解装置可靠。(4)基于降低电解能耗、提高反应速率、减小阳极I~-出料浓度、增加甲苯中I_2浓度以及抑制I~-反向迁移等目的,对连续电解Bunsen反应产物进行工艺优化和最优操作条件的选择,分析了电流密度、阳极电解液中甲苯含量、阳极室搅拌速度、阳极和阴极电解液初始浓度、阳极和阴极电解液流速等操作参数对电解结果的影响。提高电流密度可以加快电极反应速度,促进I~-向I_2的转化,并抑制I~-的反向迁移,但是电流密度提高至10或15 A dm~(-2)会显着增大槽电压和电解能耗。提高阳极电解液中甲苯相与溶液相的体积比可以促进I~-氧化生成I_2,降低阳极I~-出料浓度,但是会增大电解池阻抗,引起槽电压升高。甲苯与溶液的体积比为1:1时,甲苯中I_2浓度最高,电解能耗最低。提高阳极搅拌速度有利于降低阳极I~-出料浓度和提高甲苯中I_2浓度,并抑制I~-的反向迁移。阳极电解液初始浓度由2 mol L~(-1) HI+1 mol L~(-1)H_2SO_4降低至1 mol L~(-1) HI+0.5 mol L~(-1) H_2SO_4,6 h后的阳极I~-出料浓度由0.91 mol L~(-1)减少到0.35 mol L~(-1),但是槽电压由1.5 V增大到3.4 V。继续降低阳极电解液浓度至0.5 mol L~(-1) HI+0.25 mol L~-11 H_2SO_4,阳极I~-出料浓度可以降低至0.08 mol L~(-1),但是甲苯中I_2浓度很低,阴极液H~+浓度下降明显。阴极电解液为2 mol L~(-1)最适合于连续电解,提高或降低阴极电解液浓度都会导致槽电压和能耗的显着升高。过高的H_2SO_4浓度(4 mol L~(-1))会导致Nafion膜脱水,抑制H~+和I~-的迁移。低阳极电解液流速有利于降低阳极I~-出料浓度、提高甲苯中I_2浓度、抑制I~-的反向迁移和提高阴极电流效率。阴极液流速为12 mL min~(-1)时,可以有效抑制I~-的反向迁移;48 mL min~(-1)时阳极I~-出料浓度最低,甲苯中I_2浓度最高。连续电解Bunsen反应产物的最佳操作条件为:电流密度5 A dm~(-2),阳极电解液为1 mol L~(-1) HI+0.5 mol L~(-1)H_2SO_4和甲苯的混合物(其中甲苯与溶液体积比1:1),阳极室搅拌速度700rpm,阴极电解液H_2SO_4浓度2 mol L~(-1),阳极电解液流速4 mL min~(-1),阳极电解液流速48 mL min~(-1)。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
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