第一篇：氣水反沖洗技術(shù)在濾池中的應(yīng)用

氣水反沖洗技術(shù)在濾池中的應(yīng)用

濾池是水廠常規(guī)處理凈水構(gòu)筑物的最后一道工序，濾池運行的好壞直接影響到水廠的出水水質(zhì)。但是很多快濾池在運行一段時間后，就會出現(xiàn)過濾層含泥量增大，在反沖洗強度設(shè)計值范圍內(nèi)不能達(dá)到預(yù)期的反沖洗效果，并且沖洗歷時延長，產(chǎn)水量下降，嚴(yán)重阻礙了快濾池的正常運行。濾池反沖洗對濾池工作效果影響甚大，若采用較好的反沖洗技術(shù)，使濾料層經(jīng)常處于最優(yōu)條件下反沖洗，不僅可以節(jié)水節(jié)能，還能提高出水水質(zhì)，增大濾料層截污能力，提高濾速，延長過濾周期。

一幾種常用的反沖洗方式

目前國內(nèi)外濾池反沖洗方法主要有三種，一是單純用水反沖洗，另一種是用水反沖洗并輔以表面沖洗，最后一種是氣水反沖洗。

二氣水反沖洗的應(yīng)用概況

氣水反沖洗作為去除濾池中濾料層的污泥，使濾料層恢復(fù)使用的技術(shù)開始是1902年在美國新澤西州小福爾裝置的快濾池中使用的。爾后英國設(shè)計的快濾池多數(shù)采用了氣水反沖洗技術(shù)。但由于氣的布配設(shè)施不過關(guān)等原因，一直影響到這項技術(shù)的推廣應(yīng)用。直到瑞典的第四次國際供水會議上提出采用長柄濾頭作為布?xì)庋b置以及本世紀(jì)六十年代，隨著粗粒，均勻粒徑深床濾池的應(yīng)用，氣水反沖洗技術(shù)得到完善才被各國竟相采用。

我國應(yīng)用氣水反沖洗技術(shù)的歷史已近70年，但應(yīng)用的水廠不多。本世紀(jì)30年代，撫順市東公園最早采用氣水反沖洗技術(shù)，現(xiàn)有設(shè)計規(guī)模為17萬m3/d，其次是廣州三水廠，于40年代采用該技術(shù)，現(xiàn)有設(shè)計規(guī)模為12萬m3/d。50年代后，廣東羅定水廠，湛江水廠和撫順滴臺澗水廠等先后采用了氣水反沖洗技術(shù)。80年代后，引進法國貸款和技術(shù)的南京上元門水廠，重慶和肖山水廠，西安曲江水廠，沈陽八水廠建成采用了氣水反沖洗的AQUAZURV型濾池。近年來，昆明五水廠，珠海拱北水廠，杭州消泰門 1

水廠，青島白沙河水廠，深圳南頭水廠等先后采用了氣水反沖洗技術(shù)。

三氣水反沖洗機理研究

自1840年快濾池問世以來，各國的給水處理工作者針對反沖洗的機理極其效果作了大量的研究：Camp認(rèn)為，反沖洗造成濾料潔凈的原因主要是拖曳力而不是粒間互撞；Amirtharajah等人同意這一觀點，并導(dǎo)出 了剪切力強度和水頭損失坡度的關(guān)系，據(jù)此提出了流化床中的最大剪力將發(fā)生在空隙比為0.68～0.71時，該空隙比相當(dāng)于80～100%的膨脹度；日本學(xué)者將吸附在濾料上的污泥分為二種，一種是濾料直接吸著而不易脫落的污泥，稱作一次污泥；另一種是積滯在砂粒間隙中的污泥，比一次污泥易于去除，稱作二次污泥。他們認(rèn)為在反沖洗時去除二次污泥主要是由水流剪力來完成，而去除一次污泥必須依靠顆粒間的摩擦碰撞作用，而且剪切力作用與顆粒間的碰撞摩擦作用均與平均速度梯度G值呈比例關(guān)系，并就G值與反沖洗強度、水溫、砂粒粒徑的相互關(guān)系作了研究。藤田賢二對最佳反沖洗強度作了理論研究，根據(jù)最大水流剪切力條件下求出的反沖洗強度與一般考慮的反沖洗強度差別懸殊，認(rèn)為水流剪切力不是反沖洗的主要作用，并進一步根據(jù)顆粒碰撞次數(shù)最多的條件，導(dǎo)出了最佳反沖洗強度方程式；還有學(xué)者認(rèn)為，在污泥殘留率曲線中的快速變化期，水流剪切力是去除濾料截留物的主要因素，而在慢速變化期，則濾料顆粒的相水反沖洗是在水反沖洗之前或同時，將空氣由濾料層下部通入，使粘附在濾料層中的污物分離，再用低速水漂洗，排出廢水。

單獨用空氣反沖洗時，濾層不膨脹，濾層吸附雜質(zhì)的去除，靠氣泡上升時對濾料顆粒產(chǎn)生的剪切，摩擦作用和因氣泡通過濾層某處后的空缺由周圍濾料顆粒填充而加強的濾料顆粒間碰撞，摩擦作用 ；氣泡在上升過程中對濾層擾動作用逐漸增大，對截污量較大的表層濾料擾動尤大。此階段截留在濾層中的雜質(zhì)從濾料顆粒上脫落。氣水同時反沖洗，濾層微膨脹，污泥從濾料顆粒上脫落是水流剪切，摩擦作用，空氣剪切，摩擦作用和濾料顆粒間碰撞，摩擦作用綜合作用的結(jié)果。與單獨水反沖洗方式相比，由于增加了空氣對濾料顆粒的剪切，摩擦作用，同時空氣的加入又強化了水流剪切，摩擦作用和濾料顆粒間碰撞，摩擦作用，故在較小的水反沖洗強度下即可達(dá)到大于550S-1的G值。沖洗效果優(yōu)于單獨氣洗階段。此階段雜質(zhì)從濾料層去除。

氣水反沖洗最后一個階段是水漂洗階段，其作用為：首先，將從濾層中去除的雜質(zhì)排出，用清水層置換廢水層；其次，將殘留在濾床中的空氣排出。

三氣水反沖洗濾池設(shè)計要素

1反沖洗運行方式的選擇

氣水反沖洗有三種運行方式：

（1）先單獨用氣沖，然后再用水單獨沖洗；

（2）先用氣水同時沖洗，然后再用水單獨沖洗；

（3）先用氣沖，然后氣水同時沖洗，最后再單獨用水沖洗。

目前國內(nèi)水廠普遍采用的是第一種運行方式。但國內(nèi)外運行實踐表明：沖洗效果最好的是第三種運行方式。此種運行方式的采用，已成為濾池氣水反沖洗技術(shù)發(fā)展的一種趨勢。

2反沖洗強度和沖洗時間

氣水反沖洗強度和沖洗時間的選擇與氣水沖洗方式，濾層構(gòu)造有關(guān)。

（1）采用氣沖水沖二階段的濾池，氣沖強度宜在16—20 l /ms，時間為2—3分鐘；2

水沖強度在6—8 l /m2 s，時間為6—8分鐘；

（2）采用氣沖，氣水同時沖洗，再水沖洗的三階段的濾池，氣水同時沖洗時，氣沖強

度為13—17 l /m2 s，水沖強度為3—4 l /m2 s，氣水同時沖5—6分鐘，水沖，氣沖的前后強度不變。采用待濾水漂洗的強度為2 l /m2 s左右；

3配氣，配水系統(tǒng)

配水，配氣系統(tǒng)除在正常過濾時均勻集水外的另一主要作用是：在整個濾池面積上均勻分配反沖洗水和氣。氣水反沖洗的配水配氣系統(tǒng)有水氣和用的大阻力管式系統(tǒng)；水氣分開的兩套管式大阻力配水系統(tǒng)；小阻力長柄濾頭系統(tǒng)三種。第一，二種方式布?xì)獠妓鶆蛐圆患暗谌N好。第一種方式不能氣水同時反沖洗；第二種方式雖能氣水同時反沖洗，但造價較大；第三種方式能同時氣水反沖洗，在清水管廊內(nèi)形成一層氣墊，配水，配氣均勻性好，是較好的配水，配氣方式。AQUAZURV型濾池即采用第三

種配水配氣方式。

長柄濾頭的配置應(yīng)既滿足均勻布?xì)?，布水的要求，又方便施工，且不影響濾板鋼筋布置。濾頭縫隙總面積占單格濾池面積的0.9%—1.25%，安裝密度為50—60只/m2。長柄濾頭擰在鋼筋混凝土濾板上。

長柄濾頭配氣配水系統(tǒng)安裝應(yīng)注意：（1）濾板平面必須水平，各點高程誤差不得超過±2mm；（2）濾板間瀝青瑪蹄脂填充物必須滿足氣密性要求，不可漏氣，漏水，漏砂；（3）濾頭安裝位置準(zhǔn)確，其縫隙寬度小于濾料顆粒最小粒徑。

4供氣，供水系統(tǒng)

供氣方式一般有二種，一種采用鼓風(fēng)機直接向濾池供氣，另一種用空壓機通過中間儲氣罐向濾池供氣。由于鼓風(fēng)機供氣效率高，設(shè)備簡單，操作方便，目前使用較多，但空壓機和儲氣罐的組合供氣可以在沖洗時實現(xiàn)不停機的連續(xù)沖洗，因此在中小水廠也有采用。

鼓風(fēng)機式儲氣罐輸出的流量，應(yīng)取單格濾池沖洗氣流量的1.05—1.1倍。鼓風(fēng)機宜選用離心式，空壓機宜選用無油潤滑空氣壓縮機。風(fēng)機房應(yīng)盡量靠近濾池，方便操作和管理的位置并考慮必要的減噪減震措施。

四設(shè)計，施工注意事項

濾板制造，濾板安裝標(biāo)高準(zhǔn)確度，濾板縫隙的嚴(yán)密狀況，將直接關(guān)系著氣水反沖洗濾池的反沖洗及運行效果。施工，安裝過程中應(yīng)予以高度重視，并制定切實可行的措施予以保證。

濾板通常為預(yù)制高標(biāo)號鋼筋混凝土板，濾板應(yīng)具備足夠的剛度，其高度宜為100—120mm，長柄濾頭套管的長度盡可能與濾板高度相同，方便濾板預(yù)制與確保濾板自身的嚴(yán)密性。濾板應(yīng)分別按上，下受力考慮兩面配受力筋。預(yù)制濾板的模板應(yīng)為鋼制精加工模；既要確定預(yù)制的濾板幾何尺寸符合設(shè)計要求，亦要脫模方便，其底模鋼板厚度不宜小于14mm，且有足夠的平整度。固定長柄濾頭套管于鋼模底板上的特制帶槽口的螺釘在固定套管以后，螺釘上部不宜高出套管，以便澆制的混凝土密實后，可以用直尺沿鋼模四邊刮去多余混凝土，確保濾板厚度尺寸。濾板混凝土密實工作應(yīng)在振動臺

上完成，以確保澆制混凝土類別的自身密實度及混凝土與套管接觸面的嚴(yán)密性。濾板安裝標(biāo)高的準(zhǔn)確度，以測控濾板上面標(biāo)高來達(dá)到。安裝濾板時，應(yīng)有專人司尺，以花桿為尺，測四角標(biāo)高，下面由專人以硬質(zhì)材料墊實，逐一校正標(biāo)高，使同一單池內(nèi)濾板上面標(biāo)高差控制在±1—2mm以內(nèi)。每塊濾板標(biāo)高一經(jīng)校正，應(yīng)立即以1：2水泥砂漿把濾板下面填實（即為板下座漿，高10mm左右）。在座漿未達(dá)到一定強度時，已校正好標(biāo)高的濾板上不得上人或施加負(fù)載。

濾板嵌縫處的嚴(yán)密性，尤其是氣密性對反沖洗布?xì)饩鶆蛐杂幸欢ǖ挠绊?。濾板拼縫形狀，拼縫密度，拼縫材料的選擇，都與嵌縫的嚴(yán)密性有關(guān)。在支承墻上有條形壓板的拼縫，下部縫寬以滿足壓板安裝即可，并做到下寬上窄。在垂直支承墻方向上不設(shè)條形壓板的拼縫，以上下窄，中間寬的棱形斷面的拼縫為好。嵌縫材料用膨脹水泥砂漿或細(xì)石微膨脹混凝土，并注意保濕養(yǎng)護。嵌縫到達(dá)預(yù)定強度后，可安排做嚴(yán)密性試驗。

五結(jié)語

快濾池的氣水反沖洗技術(shù)是目前國內(nèi)外水處理工程界普遍看好的一種技術(shù)。這項技術(shù)可消除濾層泥球，提高濾層截污能力，延長過濾周期，節(jié)省反沖洗水量，避免了濾料的流失，是一項有發(fā)展前途的技術(shù)。

目前，氣水反沖洗技術(shù)在我國應(yīng)用尚不普遍，運行中也有不少問題需進一步探討和解決，如最合理的設(shè)計參數(shù)，最佳組合的沖洗方式，水質(zhì)，水溫變化對氣水沖洗的影響等尚有待在生產(chǎn)中積累經(jīng)驗，總結(jié)提高，使氣水反沖洗技術(shù)能更好地為我國的給水事業(yè)服務(wù)。

第二篇：淺談納米材料在電池中的應(yīng)用

淺談納米材料在電池中的應(yīng)用

[論文關(guān)鍵詞]：納米材料 電池 復(fù)合材料

[論文摘要]：納米材料的小孔徑效應(yīng)和表面效應(yīng)與化學(xué)電源中的活性材料非常相關(guān)，作為電極的活性材料納米化后，表面增大，電流密度會降低，極化減小，導(dǎo)致電容量增大，從而具有更良好的電化學(xué)活性。特別是最富特征的一維納米材料納米碳管在作為新型貯鋰材料、電化學(xué)貯能材料和高性能復(fù)合材料等方面的研究已取得了重大突破，因而開辟了全新的科學(xué)研究領(lǐng)域。

一、堿性鋅錳電池材料

（一）納米級γ-ＭｎＯ2

夏熙等利用溶膠凝膠法、微乳法、低熱固相反應(yīng)法合成制得納米級γ-ＭｎＯ2用作堿錳電池正極材料。發(fā)現(xiàn)純度不佳，但與ＥＭＤ以最佳配比混合，可大大提高第2電子當(dāng)量的放電容量，也就是可出現(xiàn)混配效應(yīng)。若制得的納米γ-ＭｎＯ2純度高時，本身的放電容量即優(yōu)于ＥＭＤ。

（二）摻Ｂｉ改性納米ＭｎＯ2

夏熙等通過加入Ｂｉ2Ｏ3合成得到改性ＭｎＯ2，采用納米級和微米級改性摻Ｂｉ、ＭｎＯ2混配的方法，放電容量都有不同程度的提高，并且存在一個最佳配比。通過摻Ｂｉ在充放電過程中形成一系列不同價態(tài)的Ｂｉ、Ｍｎ復(fù)合物的共還原和共氧化，有效抑制Ｍｎ3Ｏ4的生成，可極大地改善電極的可充性。

（三）納米級α-ＭｎＯ2

采用固相反應(yīng)法合成不含雜質(zhì)陽離子的納米αＭｎＯ2，粒徑小于50nｍ，其電化學(xué)活性較高，放電容量比常規(guī)粒徑ＥＭＤ更大，尤其適于重負(fù)荷放電，表現(xiàn)出良好的去極化性能，具有一定的開發(fā)和應(yīng)用潛力。

（四）納米級ＺｎＯ

堿錳電池中的電液要加入少量的ＺｎＯ，以抑制鋅負(fù)極在電液中的自放電。ＺｎＯ在電液中的分散越均勻，越有利于控制自放電。納米ＺｎＯ在我國已應(yīng)用于醫(yī)藥等方面。由于堿錳電池朝著無汞化發(fā)展，采用納米ＺｎＯ是可選擇的方法之一。應(yīng)用的關(guān)鍵是要注意納米

ＺｎＯ材料的表面改性問題。

（五）納米級Ｉｎ2Ｏ3

Ｉｎ2Ｏ3是堿錳電池的無機代汞緩蝕劑的選擇之一，目前已開發(fā)并生產(chǎn)出無汞堿錳電池用高純納米Ｉｎ2Ｏ3，該材料具有比表面積大，分散性好，緩蝕效果更佳的特點，應(yīng)用于無汞堿錳電池具有良好的抑制氣體產(chǎn)生的作用。

二、在ＭＨ/Ｎｉ電池中的應(yīng)用

（一）納米級Ｎｉ（ＯＨ）2

有人用沉淀轉(zhuǎn)化法制備了納米級Ｎｉ（ＯＨ）2，并發(fā)現(xiàn)納米級Ｎｉ（ＯＨ）2比微米級Ｎｉ（ＯＨ）2具有更高的電化學(xué)反應(yīng)可逆性和更快速的活化能力。采用該材料制作的電極在電化學(xué)氧化還原過程中極化較小，充電效率高，活性物質(zhì)利用更充分，而且顯示出放電電位較高的特點。趙力等人用微乳液法制備納米β Ｎｉ（ＯＨ）2，粒徑為40～70ｎｍ。該方法較易控制納米顆粒粒徑大小，并且所制得的納米材料呈球型或橢球形，適用于某些對顆粒狀有特殊要求的場合，如作為氫氧化鎳電極的添加劑，按一定比例摻雜，可使Ｎｉ（ＯＨ）2的利用率顯著提高，尤其當(dāng)放電電流較大時，利用率可提高12%。

（二）納米晶貯氫合金

陳朝暉等利用電弧熔煉高能球磨法制備出納米晶ＬａＮｉ5，平均粒徑約20ｎｍ，采用該材料制備的電極與粗晶ＬａＮｉ5制備的電極相比，具有相當(dāng)?shù)姆烹娙萘?，更好的活化特性，但其循環(huán)壽命較短。

三、鋰離子電池材料

（一）陰極材料納米ＬｉＣｏＯ2

夏熙等用凝膠法制備的納米ＬｉＣｏＯ2，放電容量為103ｍＡｈ/ｇ，充電容量為109ｍＡｈ/ｇ，長平臺在39Ｖ處，有明顯提高放電平臺的效果，循環(huán)穩(wěn)定性也大為提高，但未見有混配效應(yīng)。低熱固相反應(yīng)法合成納米ＬｉＣｏＯ2，發(fā)現(xiàn)了混配效應(yīng):以一定比例與常規(guī)ＬｉＣｏＯ2進行混配，做成電池測試，充電容量可達(dá)132ｍＡｈ/ｇ，放電容量為125ｍＡｈ/ｇ，放電平臺在39Ｖ，由于納米顆粒增大了比表面積，令Ｌｉ+更易嵌入和脫出，削弱了極化現(xiàn)象，循環(huán)性能比常規(guī)ＬｉＣｏＯ2明顯提高，顯示出較好的性能。

（二）納米陽極材料

中國科學(xué)院成都有機化學(xué)研究所“碳納米管和其它納米材料”的研究工作取得了階段性成果。制得的碳納米管層間距離為0.34ｎｍ，略大于石墨的層間距0.335ｎｍ，這有利于Ｌｉ+的嵌入和脫出，它特殊的圓筒狀構(gòu)型不僅可使Ｌｉ+從外壁和內(nèi)壁兩方面嵌入，而且可防止因溶劑化Ｌｉ+的嵌入引起石墨層剝離而造成負(fù)極材料的損壞。實驗表明，用該材料作為添加劑或單獨用作鋰離子電池的負(fù)極材料均可顯著提高負(fù)極材料的嵌Ｌｉ+容量和穩(wěn)定性。中國科學(xué)院金屬研究所等用有機物催化熱解法制備出單壁納米碳管和多壁納米碳管。他們的研究表明用納米碳管作為電極，比容量可達(dá)到1100ｍＡｈ/ｇ，且循環(huán)性能穩(wěn)定。香港科技大學(xué)用多孔的沸石晶體作載體，首次成功研制出尺寸最小，全球最細(xì)且排列規(guī)整的0.4nｍ單壁納米碳管，繼而又發(fā)現(xiàn)在超導(dǎo)溫度15℃以下呈現(xiàn)出特殊的一維超導(dǎo)特性。

四、電容器材料

由可充電電池和電容器共同組合的復(fù)合電源系統(tǒng)引起了人們的濃厚興趣，特別是環(huán)保電動汽車研究的興起，這種復(fù)合電源系統(tǒng)可在汽車啟動、爬坡、剎車時提供大功率電源，因而可以降低電動車輛對蓄電池大功率放電的限制要求，大大延長蓄電池循環(huán)使用壽命，從而提高電動汽車的實用性。近年來以納米碳管為代表的納米碳材料的研究和作為電極材料的應(yīng)用，為更高性能的電化學(xué)超級電容器的研究開辟了新的途徑。清華大學(xué)用催化裂解丙烯和氫氣混合氣體制備碳納米管原料，再采用添加粘結(jié)劑或高溫?zé)釅旱墓に囀侄沃苽涮技{米管固體電極，通過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，制得的碳納米管電極具有極高的比表面積利用率。用納米碳管和ＲｕＯ2的復(fù)合電極制備雙電層法拉第電容器，在納米碳管比表面積為150ｍ2/ｇ時，電容量可達(dá)20Ｆ/ｇ左右。清華大學(xué)已經(jīng)制備出電容量達(dá)100Ｆ的實驗室樣品。在充分利用納米材料的表面特性和中空結(jié)構(gòu)上，納米碳管是目前最理想的超級電容器材料。

五、結(jié)束語

首先，材料的先進性必然會推動電池的先進性，因此納米材料技術(shù)在電化學(xué)領(lǐng)域具有十分廣闊的前景，不僅可使傳統(tǒng)的電池性能達(dá)到一個新的高度，更有望開發(fā)出新型的電源。其次，由于納米材料的研究目前大多處于實驗室階段，因此如何制得粒徑可控的納米顆粒，解決這些顆粒在貯存和運輸過程中的團聚問題，簡化合成方法，降低成本，是今后實用化應(yīng)注意的問題。再次，納米材料技術(shù)在電池中應(yīng)用時，應(yīng)注意相關(guān)工藝的匹配，并綜合考慮成本，如利用材料的混配效應(yīng)，而不能僅僅是材料取代的簡單考慮。

第三篇：納米材料在電池中的應(yīng)用(一)要點

納米材料在電池中的應(yīng)用(一)

納米材料的小孔徑效應(yīng)和表面效應(yīng)與化學(xué)電源中的活性材料非常相關(guān),作為電極的活性材料納米化后,表面增大,電流密度會降低,極化減小,導(dǎo)致電容量增大,從而具有更良好的電化學(xué)活性。特別是最富特征的一維納米材料———納米碳管在作為新型貯鋰材料、電化學(xué)貯能材料和高性能復(fù)合材料等方面的研究已取得了重大突破,因而開辟了全新的科學(xué)研究領(lǐng)域。堿性鋅錳電池材料 1 1 納米級γ-ＭｎＯ2

夏熙等利用溶膠凝膠法、微乳法、低熱固相反應(yīng)法合成制得納米級γ ＭｎＯ2用作堿錳電池正極材料。發(fā)現(xiàn)純度不佳,但與ＥＭＤ以最佳配比混合,可大大提高第2電子當(dāng)量的放電容量,也就是可出現(xiàn)混配效應(yīng)。若制得的納米γ ＭｎＯ2純度高時,本身的放電容量即優(yōu)于ＥＭＤ。2 摻Ｂｉ改性納米ＭｎＯ2

夏熙等通過加入Ｂｉ2Ｏ3合成得到改性ＭｎＯ2,采用納米級和微米級改性摻Ｂｉ ＭｎＯ2混配的方法,放電容量都有不同程度的提高,并且存在一個最佳配比。通過摻Ｂｉ在充放電過程中形成一系列不同價態(tài)的Ｂｉ Ｍｎ復(fù)合物的共還原和共氧化,有效抑制Ｍｎ3Ｏ4的生成,可極大地改善電極的可充性。3 納米級α-ＭｎＯ2 采用固相反應(yīng)法合成不含雜質(zhì)陽離子的納米α ＭｎＯ2,粒徑小于50ｎｍ,其電化學(xué)活性較高,放電容量比常規(guī)粒徑ＥＭＤ更大,尤其適于重負(fù)荷放電,表現(xiàn)出良好的去極化性能,具有一定的開發(fā)和應(yīng)用潛力。4 納米級ＺｎＯ

堿錳電池中的電液要加入少量的ＺｎＯ,以抑制鋅負(fù)極在電液中的自放電。ＺｎＯ在電液中的分散越均勻,越有利于控制自放電。納米ＺｎＯ在我國已應(yīng)用于醫(yī)藥等方面。由于堿錳電池朝著無汞化發(fā)展,采用納米ＺｎＯ是可選擇的方法之一。應(yīng)用的關(guān)鍵是要注意納米ＺｎＯ材料的表面改性問題。5 納米級Ｉｎ2Ｏ3 Ｉｎ2Ｏ3是堿錳電池的無機代汞緩蝕劑的選擇之一,目前已開發(fā)并生產(chǎn)出無汞堿錳電池用高純納米Ｉｎ2Ｏ3,該材料具有比表面積大,分散性好,緩蝕效果更佳的特點,應(yīng)用于無汞堿錳電池具有良好的抑制氣體產(chǎn)生的作用。在ＭＨ/Ｎｉ電池中的應(yīng)用 2 1 納米級Ｎｉ(ＯＨ)2

周震等人用沉淀轉(zhuǎn)化法制備了納米級Ｎｉ(ＯＨ)2,并發(fā)現(xiàn)納米級Ｎｉ(ＯＨ)2比微米級Ｎｉ(ＯＨ)2具有更高的電化學(xué)反應(yīng)可逆性和更快速的活化能力。采用該材料制作的電極在電化學(xué)氧化還原過程中極化較小,充電效率高,活性物質(zhì)利用更充分,而且顯示出放電電位較高的特點。趙力等人用微乳液法制備納米β Ｎｉ(ＯＨ)2,粒徑為40～70ｎｍ。該方法較易控制納米顆粒粒徑大小,并且所制得的納米材料呈球型或橢球形,適用于某些對顆粒狀有特殊要求的場合,如作為氫氧化鎳電極的添加劑,按一定比例摻雜,可使Ｎｉ(ＯＨ)2的利用率顯著提高,尤其當(dāng)放電電流較大時,利用率可提高12%。2 納米晶貯氫合金

陳朝暉等利用電弧熔煉高能球磨法制備出納米晶ＬａＮｉ5[6],平均粒徑約20ｎｍ,采用該材料制備的電極與粗晶ＬａＮｉ5制備的電極相比,具有相當(dāng)?shù)姆烹娙萘?更好的活化特性,但其循環(huán)壽命較短。鋰離子電池材料 1 陰極材料———納米ＬｉＣｏＯ2

夏熙等用凝膠法制備的納米ＬｉＣｏＯ2,放電容量為103ｍＡｈ/ｇ,充電容量為109ｍＡｈ/ｇ,長平臺在3 9Ｖ處,有明顯提高放電平臺的效果,循環(huán)穩(wěn)定性也大為提高,但未見有混配效應(yīng)。低熱固相反應(yīng)法合成納米ＬｉＣｏＯ2,發(fā)現(xiàn)了混配效應(yīng):以一定比例與常規(guī)ＬｉＣｏＯ2進行混配,做成電池測試,充電容量可達(dá)132ｍＡｈ/ｇ,放電容量為125ｍＡｈ/ｇ,放電平臺在3 9Ｖ,由于納米顆粒增大了比表面積,令Ｌｉ+更易嵌入和脫出,削弱了極化現(xiàn)象,循環(huán)性能比常規(guī)ＬｉＣｏＯ2明顯提高,顯示出較好的性能。2 納米陽極材料

中國科學(xué)院成都有機化學(xué)研究所“碳納米管和其它納米材料”的研究工作取得了階段性成果。制得的碳納米管層間距離為0 34ｎｍ,略大于石墨的層間距0 335ｎｍ,這有利于Ｌｉ+的嵌入和脫出,它特殊的圓筒狀構(gòu)型不僅可使Ｌｉ+從外壁和內(nèi)壁兩方面嵌入,而且可防止因溶劑化Ｌｉ+的嵌入引起石墨層剝離而造成負(fù)極材料的損壞。實驗表明,用該材料作為添加劑或單獨用作鋰離子電池的負(fù)極材料均可顯著提高負(fù)極材料的嵌Ｌｉ+容量和穩(wěn)定性。中國科學(xué)院金屬研究所等用有機物催化熱解法制備出單壁納米碳管和多壁納米碳管。他們的研究表明用納米碳管作為電極,比容量可達(dá)到1100ｍＡｈ/ｇ,且循環(huán)性能穩(wěn)定。香港科技大學(xué)用多孔的沸石晶體作載體,首次成功研制出尺寸最小,全球最細(xì)且排列規(guī)整的0 4ｎｍ單壁納米碳管,繼而又發(fā)現(xiàn)在超導(dǎo)溫度15℃以下呈現(xiàn)出特殊的一維超導(dǎo)特性。電容器材料

由可充電電池和電容器共同組合的復(fù)合電源系統(tǒng)引起了人們的濃厚興趣,特別是環(huán)保電動汽車研究的興起,這種復(fù)合電源系統(tǒng)可在汽車啟動、爬坡、剎車時提供大功率電源,因而可以降低電動車輛對蓄電池大功率放電的限制要求,大大延長蓄電池循環(huán)使用壽命,從而提高電動汽車的實用性。近年來以納米碳管為代表的納米碳材料的研究和作為電極材料的應(yīng)用,為更高性能的電化學(xué)超級電容器的研究開辟了新的途徑。清華大學(xué)用催化裂解丙烯和氫氣混合氣體制備碳納米管原料,再采用添加粘結(jié)劑或高溫?zé)釅旱墓に囀侄沃苽涮技{米管固體電極,通過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?制得的碳納米管電極具有極高的比表面積利用率。用納米碳管和ＲｕＯ2的復(fù)合電極制備雙電層法拉第電容器,在納米碳管比表面積為150ｍ2/ｇ時,電容量可達(dá)20Ｆ/ｇ左右。清華大學(xué)已經(jīng)制備出電容量達(dá)100Ｆ的實驗室樣品。在充分利用納米材料的表面特性和中空結(jié)構(gòu)上,納米碳管是目前最理想的超級電容器材料。結(jié)束語

ａ 材料的先進性必然會推動電池的先進性,因此納米材料技術(shù)在電化學(xué)領(lǐng)域具有十分廣闊的前景,不僅可使傳統(tǒng)的電池性能達(dá)到一個新的高度,更有望開發(fā)出新型的電源。

ｂ 由于納米材料的研究目前大多處于實驗室階段,因此如何制得粒徑可控的納米顆粒,解決這些顆粒在貯存和運輸過程中的團聚問題,簡化合成方法,降低成本,是今后實用化應(yīng)注意的問題。

ｃ 納米材料技術(shù)在電池中應(yīng)用時,應(yīng)注意相關(guān)工藝的匹配,并綜合考慮成本,如利用材料的混配效應(yīng),而不能僅僅是材料取代的簡單考慮。

第四篇：氣相色譜技術(shù)在白酒分析中的應(yīng)用

氣相色譜技術(shù)以其特有的三高一快（高靈敏度、高分離效能、高選擇性、快速分析）優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于食品和釀酒發(fā)酵工業(yè)，其中四川省品酒多、質(zhì)量好，推廣應(yīng)用氣相色譜技術(shù)也較普遍。氣相色譜技術(shù)在白酒分析中的應(yīng)用主要有以下幾方面：

1、對白酒衛(wèi)生指標(biāo)的監(jiān)控：

白酒中甲醇、雜醇油有酒類衛(wèi)生監(jiān)測的兩項重要指標(biāo)。氣相色譜可直接進行分析成品中甲醇、雜醇油的含量，方法簡便快速，精密度好，象對偏差均小于5%，又能同時使白酒中正丙醇、異丁醇、正丁醇、異戊醇、正戊醇等高級醇得到單獨測定。

2、對酒廠的基礎(chǔ)酒三項指標(biāo)的測定：

基礎(chǔ)酒的好壞決定成品酒能否達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵。對基礎(chǔ)酒的分析驗收和對主要微量成份的測定，是指導(dǎo)微機勾兌、保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，獲得工廠經(jīng)濟效益的重要因素，而氣相色譜儀是最理想的分析工具。基礎(chǔ)酒的三項指標(biāo)：

a.主體香含量測定：例如濃香型白酒的主體香是已酸乙酯，已被輕工部納入濃香型白酒標(biāo)準(zhǔn)（QB850-83）。

b.已酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯的酯比關(guān)系的測定，大量試驗表明：四大酯之間協(xié)調(diào)，恰當(dāng)?shù)膬杀汝P(guān)系是決定酒香香氣濃郁，純正的關(guān)鍵，特別是已酸乙酯含量及其與乳酸乙酯的量比關(guān)系，如五糧液酒中乳酸乙酯與已酸乙酯之比值必須小于1。

c.微量香味成份含量范圍的測定：白酒中四大酯作為主體香味成份決定了白酒的香型，但除此之外，其它微量的酯、酸、醛、酮都是助香成份，它們在助香過程中起著烘托、緩沖、平衡的三大作用，注意它們的含量范圍以及與主體香味成份的量比關(guān)系是否恰當(dāng)，直接影響白酒的風(fēng)味特征。

3、開展對白酒芳香成份的剖析和風(fēng)味關(guān)系的研究：

白酒成份非常復(fù)雜，酒中的有些重要成份對酒的典型風(fēng)味關(guān)系還沒有被認(rèn)識，需要酒廠技術(shù)人員利用氣相色譜儀的重要分析工具并與其它儀器配合使用開展醇和醇以外的多種復(fù)雜微量成份分析，為保證名特優(yōu)白酒產(chǎn)品提供更廣泛、準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。

4、對于各級衛(wèi)生防疫站，各級技術(shù)監(jiān)督局產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，可以應(yīng)用氣相色譜技術(shù)來加強市場管理和打擊假冒偽劣白酒產(chǎn)品。

第五篇：反滲透技術(shù)在電廠水脫鹽系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

反滲透技術(shù)在電廠水脫鹽系統(tǒng)中的應(yīng)用探討 1 反滲透在電力行業(yè)中的應(yīng)用

由于電力行業(yè)中電廠鍋爐需用電導(dǎo)率＜0.2 μS/cm(電阻率＞5 MΩ·cm)，SiO2＜0.0 2 mg/L的補給水，而二級反滲透出水電導(dǎo)率一般大于1 μS/cm，故反滲透在電力行業(yè)一般用于鍋爐補給水的預(yù)脫鹽(一級脫鹽)處理(見圖1)。

圖1 反滲透在電力行業(yè)的應(yīng)用工藝

1.1 反滲透+電去離子脫鹽系統(tǒng)

反滲透+電去離子(RO+EDI)脫鹽系統(tǒng)是20世紀(jì)末發(fā)展起來的一種用于水處理的新型脫鹽系統(tǒng)。該脫鹽系統(tǒng)出水電導(dǎo)率一般為0.057～0.067 μS/cm(電阻率為15～17.5 MΩ·cm)，系統(tǒng)出水水質(zhì)完全滿足電廠鍋爐補給水的要求，是一種環(huán)保型的脫鹽系統(tǒng)。與傳統(tǒng)離子交換相比，具有出水水質(zhì)穩(wěn)定、連續(xù)生產(chǎn)、使用方便、無人值守、不用酸堿、不污染環(huán)境、占地面積小、運行經(jīng)濟等優(yōu)點。

由于RO+EDI脫鹽系統(tǒng)具有一系列的優(yōu)點，自從1986年EDI技術(shù)工業(yè)化以來，全世界已安裝近2000套RO+EDI脫鹽系統(tǒng)，尤其在制藥、半導(dǎo)體、電力和表面沖洗等工業(yè)中得到了很大發(fā)展，同時在廢水處理、飲料及微生物等領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。目前，國內(nèi)已有近百套RO+EDI脫鹽系統(tǒng)裝置在運行，個別電廠也已開始試用。在電力行業(yè)，RO+EDI脫鹽系統(tǒng)極具發(fā)展前途，隨著EDI設(shè)備的發(fā)展及投資費用的降低，該脫鹽系統(tǒng)必將成為電廠鍋爐補給水脫鹽系統(tǒng)的主流。反滲透技術(shù)也將成為其他技術(shù)不可替代的一種預(yù)脫鹽技術(shù)。

1.2 反滲透+混合離子交換脫鹽系統(tǒng)

反滲透技術(shù)在反滲透+混合離子交換脫鹽系統(tǒng)中的應(yīng)用，起初是在電廠鍋爐補給水離子交換脫鹽系統(tǒng)改造中引入的。自從1934年發(fā)明離子交換樹脂以來，離子交換技術(shù)就被應(yīng)用到純水制備方面，采用離子交換法可制得水質(zhì)接近理論純水的超純水(電導(dǎo)率為0.055 μS/cm，電阻率為18.2 MΩ·cm)。但離子交換法卻帶來了樹脂再生時產(chǎn)生的廢酸堿造成的環(huán)境污染。反滲透技術(shù)的引入，使得廢酸堿排放量與單用離子交換脫鹽系統(tǒng)相比減少了90%，這是脫鹽技術(shù)的一大進步。但近年來隨著反滲透設(shè)備投資費用的降低，特別是1998年以后，國內(nèi)大批電廠在原有離子交換脫鹽系統(tǒng)改造中引入了反滲透技術(shù)，且有一種盲目跟上的趨勢。筆者認(rèn)為，反滲透技術(shù)的引入應(yīng)結(jié)合本地區(qū)的水資源狀況，原水水質(zhì)特點并考慮制水成本，方可取得好的效果和收益。引入反滲透技術(shù)應(yīng)考慮的因素

2.1 工程投資和制水成本的比較

本文結(jié)合中國鋁業(yè)公司山東分公司自備電廠原離子交換脫鹽系統(tǒng)引入反滲透技術(shù)的工程投資和制水成本的變化來說明這一問題。

2.1.1 工程投資(設(shè)備及安裝工程費)的比較

同規(guī)模反滲透+混合離子交換脫鹽系統(tǒng)與離子交換脫鹽系統(tǒng)(復(fù)床)建筑工程費基本相當(dāng)，僅設(shè)備費及安裝工程費相差較大，根據(jù)本實例工程投資(靜態(tài)投資)分析，反滲透+混合離子交換脫鹽系統(tǒng)設(shè)備及安裝工程費每m3水投資不低于4.33萬元人民幣，離子交換脫鹽系統(tǒng)(復(fù)床)設(shè)備及安裝工程費每m3水投資不高于2.56萬元人民幣。對于產(chǎn)水量為200 m3/h脫鹽系統(tǒng)，反滲透+混合離子交換脫鹽系統(tǒng)工程投資不小于986萬元人民幣，而離子交換脫鹽系統(tǒng)(復(fù)床)工程投資一般在630萬元人民幣左右。2.1.2 制水成本的比較

對同一種原水，離子交換脫鹽系統(tǒng)與反滲透+混合離子交換脫鹽系統(tǒng)的制水成本是不同的。該公司自備電廠原離子交換脫鹽系統(tǒng)為復(fù)床(強酸氫型陽離子交換器+強堿氫氧型陰離子交換器)+混合離子交換器，產(chǎn)水能力為200 m3/h，系統(tǒng)進水含鹽量為630 mg/L。2001年10月引入反滲透技術(shù)，形成反滲透+混合離子交換脫鹽系統(tǒng)?，F(xiàn)將系統(tǒng)改造前后相關(guān)運行情況及制水成本分別列于表1，表2，表3(表中物料的價格以32%的HCl 530元/t，31%的燒堿530元/t，電費0.44元/(kW·h)，原水 3元/m3，阻垢劑8萬元/t計)。

從表中可以看出，系統(tǒng)改造后對于離子交換部分可以大大提高樹脂的再生周期，降低了酸、堿耗量。但經(jīng)統(tǒng)計，系統(tǒng)改造后每年各項費用增加160.56萬元，制水成本增加0.92元/m 3。比原系統(tǒng)的運行成本增加了約20%，分析原因主要有以下幾個方面。

(1)反滲透系統(tǒng)能耗較高。原水需用高壓泵升壓后送入反滲透裝置，能耗較高。目前，國內(nèi)用于非高含鹽量水的反滲透脫鹽系統(tǒng)其電耗不低于1.6 kW·h/m3，而國內(nèi)已有的海水反滲透淡化系統(tǒng)電耗為5～6 kW·h/m3。且國內(nèi)用于非高含鹽量水的反滲透脫鹽系統(tǒng)一般沒有采取濃水能量回收措施(能量透平裝置或壓力轉(zhuǎn)換器)，造成能量極大浪費。

(2)阻垢劑費用較高。反滲透裝置濃水含鹽量一般為原水含鹽量的4倍，為防止?jié)馑顺霈F(xiàn)諸如CaCO3，CaSO4濃度積大于其平衡溶解度指數(shù)時結(jié)晶析出而損壞膜元件，一般均在反滲透裝置之前設(shè)置了阻垢劑投加裝置?，F(xiàn)國內(nèi)常用的King Lee, Flocon, Argo等公司的阻垢劑均為進口產(chǎn)品，價格為8萬元/t左右。

(3)水利用率較低。反滲透裝置的水利用率一般為75%，同時其對進水水質(zhì)要求較高(SDI≤5)，致使原水預(yù)處理難度加大，這進一步降低了整套脫鹽系統(tǒng)的水利用率，增加了原水耗量。

(4)清洗維修費用較大。保安過濾器濾芯在正常工作情況下，可維持3～4個月的使用壽命，需定期更換。反滲透膜組件受污染時，需進行化學(xué)清洗。2.2 結(jié)合原水水質(zhì)的特點選擇

在電廠鍋爐補給水脫鹽系統(tǒng)中，是否在離子交換脫鹽系統(tǒng)前引入反滲透預(yù)脫鹽，應(yīng)結(jié)合本地區(qū)的水資源狀況及原水水質(zhì)特點來決定。

(1)當(dāng)原水含鹽量不大于1000 mg/L時，采用復(fù)床+混合離子交換脫鹽是比較經(jīng)濟合理的。對于這種水，樹脂再生周期一般不小于10 h，再生操作勞動強度及再生頻率也是可以接受的。若采用自動控制，離子交換脫鹽將是一種最佳的選擇。如果引入反滲透預(yù)脫鹽，必將使后續(xù)離子交換脫鹽系統(tǒng)再生周期極長，使其接近零負(fù)荷運行，造成投資加大，制水成本偏高。

(2)如原水含鹽量為1000～4000 mg/L，預(yù)脫鹽是否采用反滲透法需與電滲析法進行經(jīng)濟比較確定。

(3)如原水含鹽量大于4000 mg/L且水質(zhì)滿足反滲透進水水質(zhì)要求時，引入反滲透預(yù)脫鹽是一種經(jīng)濟合理的方案。結(jié)語

反滲透是一種先進的脫鹽技術(shù)，它具有脫鹽率高、自控程度強等優(yōu)點，在海水淡化、苦咸水脫鹽、純水制備等方面得到了廣泛的應(yīng)用。其與EDI配合，組成反滲透+電去離子脫鹽系統(tǒng)，在電力行業(yè)將有廣闊的發(fā)展前景。但由于其運行費用較高，在電廠鍋爐補給水中反滲透+混合離子交換脫鹽系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)結(jié)合原水水質(zhì)的情況并考慮制水成本來選擇，否則盲目選用勢必造成經(jīng)濟損失。