水2氢同位素液相催化交换反应过程
双通道途径光催化产h2o2
双通道途径光催化产H2O2引言光催化产氢过程是一种非常重要的能源转化技术，它可以通过光照作用下的催化反应将太阳能转化为可储存的氢能源。
然而，传统的光催化产氢方法中存在一些问题，比如产氢效率低、催化剂稳定性差等。
为了解决这些问题，研究人员提出了双通道途径光催化产H2O2的方法，该方法可以提高产氢效率，并且产生的是H2O2，这是一种重要的化学品和氧化剂。
本文将对双通道途径光催化产H2O2进行全面、详细、完整且深入地探讨。
双通道途径光催化产H2O2的原理双通道途径光催化产H2O2是通过光催化反应将水分子中的氧气和氢离子分别转化为H2O2。
具体来说，该方法包括两个通道：氧还原通道和氢氧化通道。
氧还原通道在氧还原通道中，光照作用下的催化剂可以将水分子中的氧气还原为H2O2。
这一反应可以通过以下步骤实现： 1. 光照作用下的催化剂吸收光能，激发电子。
2. 激发的电子与水分子中的氧气发生反应，将氧气还原为H2O2。
氢氧化通道在氢氧化通道中，光照作用下的催化剂可以将水分子中的氢离子氧化为H2O2。
这一反应可以通过以下步骤实现： 1. 光照作用下的催化剂吸收光能，激发电子。
2. 激发的电子与水分子中的氢离子发生反应，将氢离子氧化为H2O2。
双通道途径光催化产H2O2的优势相比传统的光催化产氢方法，双通道途径光催化产H2O2具有以下优势：高产氢效率双通道途径光催化产H2O2可以同时利用水分子中的氧气和氢离子进行反应，从而提高产氢效率。
传统的光催化产氢方法只利用水分子中的氢离子进行反应，产氢效率较低。
产物具有重要应用价值双通道途径光催化产H2O2的产物是H2O2，这是一种重要的化学品和氧化剂。
H2O2广泛应用于医药、环境保护、电子工业等领域，具有广阔的市场前景。
催化剂稳定性高双通道途径光催化产H2O2的催化剂具有较高的稳定性。
传统的光催化产氢方法中的催化剂容易受到光照和反应条件的影响，导致稳定性较差。
双通道途径光催化产H2O2的研究进展近年来，研究人员对双通道途径光催化产H2O2进行了广泛的研究，并取得了一些重要的进展。
CECE水-氢交换工艺
CECE水-氢交换工艺阮皓;李金英;胡石林;张丽;窦勤成【摘要】The CECE process conditions are experimentally studied for H2O-H2 liquid catalytic isotopic exchange with Pt-SDB as hydrophobic catalyst. The results indicate that the performance of packing pretreated with acid is better than that pretreated with alkali. The main impact factors for the catalytic exchange bed resistance drop are operating tempera-ture and the hydrogen flow rate. The height equivalent of theoretical plate (HETP) is also changed to be higher with the increasing of the CECE column diameter and the packing dimension. The efficiency of catalytic exchange reaction is high with a packing ratio of 4. 5 : 1. 0 of hydrophilic packing and hydrophobic catalyst in separated layers. The HETP decreases with increasing operating temperature, but the trend is slowed down when the temperature is above 70 ℃. The HETP increases with increasing the mole rate of hydrogen flow and the diluted heavy water flow.%研究了基于Pt-SDB憎水催化剂的CECE水-氢交换工艺,讨论了填料处理工艺、填料规格、反应温度、气液比、塔内径小等对CECE水-氢交换理论塔板高度的影响和反应温度、气液比对水-氢交换阻力降的影响.结果表明,填料的酸处理方式优于碱处理方式；填料规格2.5 mm×2.5 mm×0.2 mm、填料与催化剂填装比例4.5:1.0、反应温度70～75℃是内径φ164 mm CECE水氢交换的合适工艺条件；温度和氢气流速是影响CECE催化交换塔阻力的主要因素；随CECE催化交换塔内径的增大,交换塔表现出明显的放大效应.【期刊名称】《核化学与放射化学》【年(卷),期】2011(033)003【总页数】6页(P156-161)【关键词】CECE工艺；憎水催化剂；水-氢交换；理论塔板高度；阻力降【作者】阮皓;李金英;胡石林;张丽;窦勤成【作者单位】中国原子能科学研究院反应堆工程设计研究所，北京,102413;华润集团，北京,100005;中国原子能科学研究院反应堆工程设计研究所，北京,102413;中国原子能科学研究院反应堆工程设计研究所，北京,102413;中国原子能科学研究院反应堆工程设计研究所，北京,102413【正文语种】中文【中图分类】O643.14CANDU型重水堆或以重水作反射层的实验研究堆运行时,慢化剂重水中的氘原子俘获中子会生成氚,随着运行时间的增加,慢化剂重水中的氚不断积累,由于氚的衰变,最后将达到平衡。
氢同位素D、T从气相到液相的氢-水交换实验研究
567#1")#&!9:2:583$421.L$,$@./82<,23.<-718,3.,.<-M3$- 47L@:7L2,$%.e<.8@:7L2 Q5:583$421DS7,232J/:7142S2322J@23.-21,7%%532L273/:28S.,: -.J,<32$M:583$@:$D Q.//7,7%5L,718 :583$@:.%%./ @7/O.14.1 /7,7%5,./ Q28&9:2,371LM$3-7,.$1 37,2718 R$%<-2,371LM23/$2MM./.21,$Ma7189 S23282,23-.1287,R73.$<L,2-@237,<32!47L718 %.e<.8M%$S37,2L&9:232L<%,LL:$S,:7,,:2,371LM$3-7,.$137,2!"AD9#$M9.L:.4:23 ,:71!"ADa#$Ma!718,:2R$%<-2,371LM23/$2MM./.21,Z57"AD9#$MAD9.L:.4:23,:71 Z57"AD9#$M ADa!,:2@32M237Q%2,371LM$3-7,.$137,2718R$%<-2,371LM23/$2MM./.21, /71Q2$Q,7.128Q5/:$$L.14L<.,7Q%2$@237,.$17%,2-@237,<32&!F ?.L,:2L<.,7Q%2$@23D 7,.$17%,2-@237,<32.1@37/,./7%,2/:1.e<2& 8,.9%127&:583$@:$Q.//7,7%5L,’:583$421.L$,$@2L’:583$421DS7,232J/:7142’R$%D <-2,371LM23/$2MM./.21,’,371LM$3-7,.$137,2
氢同位素D、T从气相到液相的氢-水交换实验研究
第 ４ 卷 第４ １ 期
２ ０年 ７ ０７ 月
原
子
能
科
学
技
术
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ４ １４ ， ．
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氢-水液相催化交换法脱氚
氢-水液相催化交换法脱氚
李俊华
【期刊名称】《原子能科学技术》
【年(卷),期】2001(035)001
【摘要】对疏水催化剂的设计与制备方法及氢-水液相交换反应过程进行了讨论，并概要评述了以常温氢-水催化交换法进行重水脱氚的液相催化交换（LPCE）及其联合电解的催化交换（CECE）工艺流程。
【总页数】6页(P91-96)
【作者】李俊华
【作者单位】中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所，北京 102413
【正文语种】中文
【中图分类】O643.14
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1.氢同位素氘，氚从气相到液相的氢-水交换实验 [J], 古梅;罗阳明;韩军
2.铂基疏水催化剂制备及其在氢-水液相催化交换中的应用 [J], 叶林森;罗德礼;杨莞;郭文胜;徐钦英;罗丽珠
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两相体系产h2o2
两相体系产h2o2两相体系产H2O2H2O2，即过氧化氢，是一种常见的氧化剂和漂白剂。
在某些条件下，H2O2可以由两相体系产生。
两相体系是指由两个不相溶的液体组成的体系，其中一个液体中的反应产物可以溶解在另一个液体中。
下面将介绍两种常见的两相体系产H2O2的方法。
一、有机相和水相产H2O2的方法1. 酸催化法在有机相中，通过酸催化剂的作用，将氢气和氧气反应生成H2O2。
这个反应过程可以分为两个步骤：首先，氢气在有机相中被酸催化剂催化生成氢离子，然后氢离子和氧气在有机相中反应生成H2O2。
由于H2O2是亲水性的，所以可以从有机相中溶解到水相中。
2. 氧化还原法在有机相中，通过氧化还原反应生成H2O2。
一种常见的方法是将有机物与氧气反应，生成过氧化物。
然后，过氧化物在水相中与还原剂反应生成H2O2。
这个反应过程中，H2O2会从有机相中转移到水相中。
二、液液界面上产生H2O2的方法1. 水相中产生的H2O2可以通过界面扩散到有机相中。
在液液界面上，水相中的H2O2通过界面扩散到有机相中，从而使两相体系中同时存在H2O2。
2. 电化学法通过电化学方法，在液液界面上产生H2O2。
一种常见的方法是使用电解池，在阳极上产生氧气，同时在阴极上还原氧气生成H2O2。
由于H2O2是亲水性的，所以可以从水相中溶解到有机相中。
总结两相体系产生H2O2的方法主要有有机相和水相产H2O2的方法，以及液液界面上产生H2O2的方法。
在有机相和水相的反应中，H2O2可以从有机相中溶解到水相中。
而在液液界面上的反应中，H2O2可以通过界面扩散在两相体系中共存。
这些方法为产生H2O2提供了一种有效的途径，对于H2O2的生产和应用具有重要意义。
氢同位素催化交换过程影响因素研究
第36卷 第9期 核 技 术 V ol. 36, No.9 2013年9月 NUCLEAR TECHNIQUES September 2013——————————————第一作者：古梅，女，1980年出生，2003年毕业于南京理工大学，助理研究员，从事放化分析与材料研究 收稿日期：2013-03-04，修回日期：2013-05-20氢同位素催化交换过程影响因素研究古 梅 刘 俊 罗阳明（中国工程物理研究院核物理与化学研究所 绵阳 621900）摘要 氢-水催化交换反应是研究氢同位素分离的重要手段，对反应过程中各影响因素的研究是氢同位素分离工作中的重要内容。
在自行设计的不锈钢催化交换柱中，装填一定体积比的疏水催化剂与亲水填料，进行H-D 体系气液催化交换实验。
观察反应温度、气液摩尔比、不同原料水氘浓度对传质系数的影响，讨论了气体流速对床层压力降的影响情况。
结果表明，不同气液比下，反应温度为45°C 时传质系数最高。
传质系数随原料水氘浓度(5.05−20.1)×10−3增加而降低，传质系数在0.58−1.17和2.65−3.56随着气液摩尔比而增加，催化交换柱床层压力降随气体流速而增加。
研究发现，反应温度、气液摩尔比和氘浓度等因素均会影响氘的传质系数。
关键词 催化交换，疏水催化剂，传质系数，床层压力降 中图分类号 TL92氢-水液相催化交换是分离氢同位素的重要方法之一，该工艺在重水生产和重水升级、轻水或重水脱氚，以及热核聚变堆净化回收氚等方面有广阔的应用前景。
加拿大、日本、印度、俄罗斯等[1−3]已建立了液相催化交换和联合电解催化交换中试装置进行含氚重水或轻水脱氚实验研究。
国内对氢-水液相催化交换工艺的研究逐渐深入，刘俊[4]对催化交换床压力降及液泛进行了研究，比较了不同填料的液泛及床层压力降的变化；祁世纶[5]研究了并流反应床中液相水氢同位素交换反应；阮皓[6]研究了水-氢催化交换反应过程中反应温度、氢气流量、低浓重水流量等工艺条件对催化交换塔传质单元高度的影响和反应温度、气液比对催化交换塔阻力降的影响；罗阳明等[7]完成了氘从气相到液相的催化交换实验，得到温度、气体流量、液体流量对氘转化率的影响情况。
LPCE法同位素分离制备低氘水的工艺研究
LPCE法同位素分离制备低氘水的工艺研究
池毅;蒋琮琪;刘严
【期刊名称】《广东化工》
【年(卷),期】2024(51)4
【摘要】液相催化交换(LPCE)法是一种操作方便高效的氢同位素分离方法。
本文对LPCE法同位素分离制备低氘水的工艺进行了深入的实验研究。
通过研究发现,在液相催化交换方法(LPCE)生产低氘水过程中,如果气液比达到1.5,随着温度的递增,总体积传质的系数Kya值会先升高后降低。
而当反应温度一旦超过60℃,这一系数会持续地下降,因此,60℃被认为是最佳的反应温度。
此外,LPCE方法在制备低氘水时候,最优气液比会因交换反应温度的不同而有所变化。
气液比的增大会导致总体积传质系数Kya值上升,但是过高的气液比可能会导致气液带动,可能进一步引发液泛,从而使交换反应效率反而下降。
【总页数】4页(P31-33)
【作者】池毅;蒋琮琪;刘严
【作者单位】上海化工研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ
【相关文献】
1.低植酸、低单宁"双低"菜籽分离蛋白制备工艺的研究
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3.木糖酸辅助水解木聚糖制备低聚木糖及其分
离与回收工艺研究4.同位素水精馏非稳态过程制备低氘水的研究与应用5.电磁法分离制备高丰度镱176同位素关键工艺参数研究
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第39卷第3期原子能科学技术Vol.39,No.3 2005年5月Atomic Energy Science and TechnologyMay 2005水2氢同位素液相催化交换反应过程阮 皓,胡石林,胡振中,张 丽,窦勤成(中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所,北京 102413)摘要:描述了水2氢同位素液相催化交换反应的模型,并从动力学和反应过程的角度对模型进行了实验验证。
验证结果表明:水2氢同位素液相催化交换是一个较复杂的传质2反应的串联过程,主要包括汽2液相间转化和氢同位素催化交换两个反应。
关键词:反应模型;水2氢交换;氢同位素分离中图分类号:O643.322 文献标识码:A 文章编号:100026931(2005)0320218204R eaction Process on the Liquid C atalyticIsotopic Exchange of H 2O 2H 2RUAN Hao ,HU Shi 2lin ,HU Zhen 2zhong ,ZHAN G Li ,DOU Qin 2cheng(China I nstitute of A tomic Energy ,P.O.B ox 275253,B ei j ing 102413,China )Abstract : The model of H 2O 2H 2isotopes catalytic exchange reaction was described and proved in terms of dynamics and t he p rocess of reaction.The result s are shown as fol 2lowing :t hree 2p hase (gas/vapour ,liquid ,solid )coexist in t he system of H 2O 2H 2iso 2topes catalytic exchange reaction.It is a very co mplex tandem process of t he mass t rans 2fer and reaction ,which mainly involves two step s ,one is p hase t ransform between vapour and liquid water in hydrop hilic packing ;t he ot her is catalytic exchange of hydro 2gen isotopes in hydrop hobic catalyst.K ey w ords :model of reaction ;water and hydrogen exchange ;hydrogen isotopes separa 2tion收稿日期:2003211205;修回日期:2004207222作者简介:阮 皓(1971—),男,安徽桐城人,助理研究员,核燃料循环与材料专业 弄清水2氢同位素液相催化交换反应过程,对研究水2氢同位素液相催化交换工艺和选择合适的反应控制条件很重要。
1972年,加拿大乔克河核实验室CRNL 的W.H.Stevens [1,2]率先开发了一种憎水催化剂,使得水2氢液相交换成为可能。
水2氢液相催化交换是目前公认的分离氢同位素的有效方法,已引起许多国家的重视[3～10],并相继开展了这方面的研究工作。
但目前尚未看到对水2氢同位素液相催化交换反应过程的具体报道,只是说在该反应过程中存在相交换和催化交换。
本工作描述水2氢同位素液相催化交换反应的过程,给出反应模型图,并从动力学和反应过程的角度对模型进行实验验证。
1 水2氢同位素液相催化交换反应水2氢同位素液相催化交换反应体系实际上为气2液2固三相共存体系,是一个较复杂的传质2反应的串联过程,主要包括汽2液相间转化和氢同位素催化交换两个反应。
在憎水催化剂上进行的水2氢同位素液相催化交换反应的实质是气固多相催化反应。
为了更形象地说明水2氢同位素液相催化交换,可将其分为以下4个过程:1)汽2液相间转换HDO(l)+H2O(v)HDO(v)+H2O(l)2)扩散与吸附3)催化交换HDO(v)+H2(g)HD(g)+H2O(v)4)脱附与反扩散根据上述反应过程,给出了水2氢同位素液相催化交换反应过程的模型图(图1),根据该模型图可将使用憎水催化剂的水2氢同位素液:图中多孔块状物质为催化剂,由于其具有憎水性,当与液态水接触时,催化剂表面形成一层气膜,这层气膜阻止液态水直接靠近活性中心,因此,要求液态水以水蒸气形式出现。
液态水在亲水填料上通过相间质量转换,变为水蒸气形式(过程1),然后,水气和氢气穿过催化剂外表面上的气膜,扩散到催化剂颗粒的外表面(外扩散),再由外表面向催化剂孔内表面扩散,及其在内表面上的吸附,并形成表面物种(过程2)。
表面物种在催化剂活性中心上进行同位素交换反应,形成吸附态产物,该过程为催化交换反应步骤(过程3)。
生成物再经过脱附和反扩散,即吸附态产物脱附(过程4)及相间转换,完成整个交换过程。
2 模型的实验验证为了验证模型的合理性,首先从反应过程的角度证明相交换和催化交换过程的存在性,然后再从动力学角度通过确定决定总反应快慢的速率控制步骤的方法来证明相交换和催化交换过程同时存在,并且是一个串联过程。
211 反应过程角度从反应过程的角度证明水2氢同位素液相催化交换反应的主要过程即相交换和催化交换图1 水2氢同位素液相催化交换反应过程Fig.1 Liquid catalytic exchange processof H2O2H2isotopes反应过程的存在性。
液体中氘浓度用x表示;气体中氘浓度用y表示;水蒸气中氘浓度用z 表示;下标b表示催化反应床底部;下标t表示催化反应床顶部。
1)相交换过程的存在性将携带饱和水蒸气(天然水)的氮气和稀重水逆流通过催化反应床(图2),并保证催化反应床的温度和进出反应床稀重水的量不变(即L1=L2),对出口水蒸气冷凝并用高精度密度计分析其中的氘含量(z t)。
如果z t>z b,证明存在相交换。
实验结果列于表1。
从表1可以看出:z tµz b(z b=0.015%),这说明一定存在相交换。
通过进一步的实验还发现,当反应进行到一定的时间后z t值不变,若反应床足够长,则z t=x t/α(α为氢氘间相交换分离系数,333K时,α为1.046)。
表1 相交换过程中的氘浓度z t随时间t的变化关系T able1 R elationship betw een z t and tin phase transform processt/h z t/%5.0 5.705.5 5.746.0 5.71 注:反应床内径40mm,温度333K,氮气流量400L/h,稀重水流量150mL/h,催化剂与亲水填料按1∶4分层有序填装,反应床高度240cm若用载体代替反应床中的催化剂(尚未附载铂的“催化剂”),其它实验条件相同,得到的912第3期 阮 皓等:水2氢同位素液相催化交换反应过程实验结果与表1数据完全一致,进一步证明存在相交换过程。
图2 相交换和催化交换验证实验简化流程图Fig.2 Flow schematic of phase transformand catalytic exchange2)用氢气代替氮气,将携带饱和水蒸气的氢气和稀重水逆流通过催化反应床,并保证催化反应床的温度和进出反应床稀重水的量不变(L 1=L 2),且对出口水蒸气和氢气的混合物先进行冷凝干燥,除去水蒸气后再用气相色谱分析氢气中的氘含量。
设氢气中的氘含量为y t ,如果y t >y b (y b 为入口处高纯氢气直接燃烧后水中的氘含量),则证明存在催化交换过程。
实验结果列于表2。
表2 氢气中氘含量y t 随时间t 的变化关系T able 2 R elationship betw een y t and tt /miny t /%450.94800.961200.97 注:反应床内径40mm ,温度333K ,氢气流量500L/h ,稀重水流量400mL/h ,催化剂与亲水填料按1∶4分层有序填装,反应床高度240cm从表2可以看出,y t µy b (y b =0.013%),这说明一定存在催化交换反应。
通过进一步的实验还发现,当反应进行到一定的时间后,y t 值不变,且y t =x t /α′(α′为氢氘间催化交换分离系数,333K 时,α′为3.14)。
若用载体代替反应床中的催化剂(尚未附载铂的“催化剂”),其它实验条件相同,得到的实验结果与表1数据完全一致。
这说明存在相交换过程(z t µz b )。
由以上分析,可以得出,在水2氢同位素液相催化交换反应的过程中存在相交换和催化交换反应过程。
212 动力学角度从动力学角度通过确定决定总反应快慢的速率控制步骤的方法来进一步证明相交换和催化交换过程同时存在,并且是一个串联过程,这可在测试催化剂性能的动力学实验中,通过改变实验中的工艺条件来分析判断。
将携带饱和水蒸气的氢气和稀重水逆流通过催化反应床,对反应后出口的氢气先进行冷凝干燥,除去水蒸气后再用气相色谱分析氢气中的氘化氢含量(摩尔分数)。
1)选择合适的亲水填料,当亲水填料的亲水性很高时,汽2液相间转化过程能迅速完成(与催化交换过程相比),则同位素催化交换过程为总反应的速率控制步骤。
表3列出了反应床单元塔板高度H TU 随催化剂铂含量的变化情况。
从表3可看出:当铂含量在一定的范围内变化(0.5%～5.0%)时,随着铂含量的增加,单元塔板高度降低,即塔的分离效率提高。
由于铂含量增加,催化剂中铂的活性中心随之增多,催化剂的活性提高,从而使得在催化剂活性中心上进行的同位素催化交换反应加快,在宏观上就表现为水2氢同位素液相催化交换反应的总反应速率加快。
这就说明当亲水填料的亲水性很高时,同位素催化交换过程为总反应的速率控制步骤,随着催化剂活性的提高,水2氢同位素液相催化交换反应的总反应速率加快。
2)改变催化剂的活性,当催化剂的活性高时,同位素催化交换过程快(与相间质量转移过程相比),则相间质量转移过程为总反应的速率控制步骤。
表4列出了反应床单元塔板高度随填料单层高度的变化情况。
从表4可看出:当填料与催化剂的比例在一定的范围内变化时(即单层填料高度在2～8mm ),随着比例的增加,单元塔板高度降低,即塔的分离效率提高。
由于在一定的比例范围内填料与催化剂的比例增加,填料的绝对量增多,022原子能科学技术 第39卷表3 催化剂铂含量对单元塔板高度的影响T able3 I nfluence of the content of Pton the height of transfer unit铂含量/%H TU/cm0.523.531.010.291.5 6.6882.0 4.4883.04.0595.0 4.154 注:反应床内径15mm,温度323K,氢气流量60L/h,稀重水流量48mL/h,催化剂与亲水填料按1∶4混合填装,床高13.2cm,填料为经表面处理的不锈钢丝环(三角填料)表4 单元塔板高度与填料单层高度的关系T able4 R elationship betw een the heightof transfer unit and the height of packing单层填料高度/mm H TU/cm239.09425.98616.31812.051016.79 注:反应床内径15mm,温度323K,氢气流量60L/h,稀重水流量48mL/h,催化剂与亲水填料分层有序填装且催化剂单层高度为2mm,床高35cm,催化剂为3%Pt2WSDB比表面增大,从而使得液态水在亲水填料上通过相间质量转换变为水蒸气的机会增多,在宏观上就表现为水2氢同位素液相催化交换反应的总反应速率加快。