论文题目: 海水直接电解制氯过程的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 化学工程
作者: 黄运涛
导师: 彭乔
关键词: 海水,电解,金属氧化物阳极,电渡效率,交流阻抗
文献来源: 大连理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 海水直接电解制氯技术存在的主要问题有电流效率低、电耗高以及阳极寿命短等。根据这些问题,本文主要从三个方面对海水直接电解制氯过程进行研究。首先是研究海水组成及温度的变化对阳极电极电位的影响,主要采用测量动态极化曲线的方法:其次是研究海水组成、温度、流速和极距对阳极电流效率和电解槽槽电压的影响:最后采用加速寿命实验结合交流阻抗（EIS）、扫描电镜（SEM）和电子探针（EPMA）研究海水电解用阳极的失活机理。 当电流密度较低时,海水电解制氯的阳极过程主要受电化学控制,极化曲线符合Tafel方程;当电流密度较高时,阳极过程受扩散过程控制,极化曲线不符合Tafel方程。循环伏安曲线说明析氯反应是完全不可逆反应。 海水中氯离子浓度升高阳极电极电位降低;海水中钙镁离子的存在对阳极电极电位有提高的影响。海水温度升高阳极电极电位降低。 海水中氯离子浓度升高、钙镁离子浓度升高、海水温度的降低以及流速的增加有利于提高阳极的电流效率,极距的变化对阳极的电流效率影响不大。而氯离子浓度升高、流速的增加、极距的减小以及海水温度的上升有利于降低电解槽的槽电压,即降低电解过程的电能消耗。 海水电解制氯用钛基金属氧化物阳极的等效电路可用LRs(QdlRct)（QfRf）来描述,L反映了阳极涂层的复杂的微观结构,(QdlRct)对应电极/溶液体系的电化学特征,（QfRf）反映了涂层内表面/钛基体之间的物理阻抗。在阳极失效前后,Qdl和Rct没有发生突变,而Qf和Rf发生了突变,EIS谱图上发生明显的变化;阳极失活的主要原因是在钛基体和涂层之间形成了不导电的TiO2层,而阳极活性组分的电化学溶解和涂层的机械脱落不是阳极失活的主要原因,但对生成不导电TiO2有促进作用。
论文目录:
摘要
插图或附表清单
注释说明清单
1 文献综述
1．1 海水直接电解制氯的原理
1．2 海水电解制氯的应用及发展状况
1．3 海水直接电解制氯的阳极过程
1．3．1 阳极的电极电位
1．3．2 海水电解制氯的阳极材料
1．3．3 阳极的析氯机理
1．3．4 阳极电流效率
1．3．5 金属氧化物阳极的制备方法
1．3．6 阳极失活的原因
1．4 电解槽电能的消耗
1．5 国内外对海水电解制氯技术的研究状况
1．6 选题意义及介绍
2 海水组成和温度的变化对阳极电极电位的影响
2．1 实验内容与方法
2．2 实验装置
2．2．1 实验所用的阳极
2．2．2 实验装置
2．3 实验条件
2．3．1 氯离子浓度对阳极极化性能的影响
2．3．2 钙离子对阳极极化性能的影响
2．3．3 镁离子对阳极极化性能的影响
2．3．4 温度对阳极极化性能的影响
2．3．5 搅拌对阳极极化性能的影响
2．4 实验结果与讨论
2．4．1 海水中氯离子浓度的变化对阳极电极电位的影响
2．4．2 海水中钙镁离子浓度的变化对阳极电极电位的影响
2．4．3 海水温度的变化对阳极电极电位的影响
2．4．4 循环伏安曲线分析
2．4．5 本章小结
3 阳极电流效率实验
3．1 实验内容与方法
3．1．1 实验内容
3．1．2 实验方法
3．1．3 实验条件
3．2 实验结果与讨论
3．2．1 电流效率与电解时间的关系
3．2．2 氯离子浓度对电流效率和槽电压的影响
3．2．3 钙镁离子浓度对电流效率和槽电压的影响
3．2．4 流速对电流效率和槽电压的影响
3．2．5 极距对电流效率和槽电压的影响
3．2．6 温度对电流效率和槽电压的影响
3．2．7 本章小结
4 交流阻抗法(EIS)研究阳极失活过程
4．1 实验内容和方法
4．1．1 实验内容
4．1．2 实验方法
4．2 实验条件
4．3 结果与讨论
4．3．1 寿命实验分析
4．3．2 阻抗谱图模拟电路的确定
4．3．3 阳极失活的原因和机理
4．3．4 本章小结
5 扫描电子显微镜和电子探针研究阳极失活原因
5．1 实验内容和方法
5．1．1 实验内容
5．1．2 实验方法
5．2 结果与讨论
5．2．1 扫描电子显微镜全元素分析结果
5．2．2 电子探针面分析结果
5．2．3 本章小结
结论
参考文献
附录A 阳极涂层厚度的显微照片(×400)
附录B 标准海水和大连老虎滩海域天然海水主要成分
附录C GB12176-90中有关有效氯浓度的分析部分
附录D GB12176-90中有关阳极强化寿命实验部分(节选)
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
大连理工大学学位论文版权使用授权书
发布时间: 2005-07-04
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