碱性介质中大庆油页岩电化学氧化研究

发布时间：2019-06-18 10:53

【摘要】：本文探讨了在碱性介质中大庆油页岩电化学氧化的反应特性,优化了电解氧化工艺条件,提高了油页岩的利用效率,并通过电化学方法电解氧化油页岩获得了有机腐殖酸,如水溶酸(Water-soluble acid, WSA)和水不溶酸WIA (Water-insoluble acid, WIA).本文以KOH溶液为介质,采用三电极体系的H型隔膜电解反应器,应用循环伏安法、计时电位法和计时电流法考察了电流(0.1A、.15A、0.2A、0.21A、0.22A)、电压(0.4V、0.6V、0.8V、1.0V、1.2V)、反应时间(3h、4h、5h、6h、7h)、温度(30-C、40"C、50℃、60℃、70℃),KOH碱液浓度(0.5%、4%、8%、12%、16%)、油页岩浓度(16.67g/L、33.33g/L、 66.67g/L、83.33g/L、100g/L)等氧化条件对油页岩电解氧化过程和产物分布规律的影响。结果表明,碱性条件下大庆油页岩电化学氧化产物中以WIA为主,WSA产率较低,WIA氧化为WSA为速度控制步骤。采用计时电位法,获得较高总腐殖酸产率反应条件为：Ni阳极,Pt阴极,初始氧化电流0.2A,电解温度60℃,电解时间5h, KOH碱液浓度8%,油页岩浓度16.67g/L,此时总腐殖酸产率可达93.03%(daf oil shale)。在各考察条件的范围内,考察因素对产率影响的变化规律为：随电流和碱浓度的增大,总腐殖酸、WIA和WSA产率先增大后减小；随时间的延长和温度的升高,总腐殖酸和WIA产率先增大后减小,WSA产率逐渐增加；随油页岩浓度的增加,总腐殖酸、WIA和WSA产率都下降；Ni做阳极时WIA和WSA产率大于Pt做阳极时的产率。采用计时电流法,考察因素对氧化电流的影响主要为：增加碱浓度,氧化电流变大,但在碱浓度较高时,电极容易失活；阳极电位越大,氧化电流值也越大；随油页岩浓度的增加,初始氧化电流和反应结束时达到的稳定氧化电流都降低；温度与有效电流值符合阿伦尼乌斯方程,碱性溶液中油页岩电化学氧化的表观活化能为Ea=23.097kJ/mol。为获得较高产率的总腐殖酸,采用计时电流法电解的反应条件为：初始阳极电压1.2V、电解温度60℃、电解时间5h、KOH碱液浓度4%、油页岩浓度16.67g/L,此时总腐殖酸产率可达96.63%(daf oil shale)。油页岩电化学氧化得到的阴极气体产物为纯度高达99%的H2；采用红外光谱仪分析产物水不溶酸、电解后的油页岩和脱灰后油页岩,发现水不溶酸是含有芳环、羰基和羧基结构的有机大分子化合物；电解后的油页岩结构基本没有发生变化；脱灰后的油页岩杂环和支链断裂,大分子结构的交联度下降,自身的有机质含量相对增加。
[Abstract]:In this paper, the electrochemical oxidation characteristics of Daqing oil shale in alkaline medium are discussed, the electrolytic oxidation process conditions are optimized, the utilization efficiency of oil shale is improved, and organic humic acids, such as water soluble acid (Water-soluble acid, WSA) and water insoluble acid WIA (Water-insoluble acid, WIA).), are obtained by electrochemical oxidation of oil shale. In this paper, the current (0.1A, .15A, 0.21A, 0.22A), voltage (0.4 V, 0.6 V, 0.8 V, 1.0 V, 1.2 V), reaction time (3 h, 4 h, 5 h, 6 h, 7 h), temperature (30 C, 40 "C, 50 鈩，

本文编号：2501424