大学化学毕业论文
大学化学毕业论文1
化学氧化改性对碳毡空气阴极表面特性的影响
微生物燃料电池是一种将废水中有机物的化学能转化为电能，同时处理废水的新型电化学装置。然而，输出功率低、运行成本高、性能不稳定严重制约了MFC的实际应用。影响MFC性能的主要因素是产电微生物、阴极催化剂、电极材料、反应器结构和操作参数。其中，阴极是影响MFC性能和运行成本的重要因素。目前已有学者通过筛选和改性电极材料来提高MFC的性能，降低成本，效果显著。因此，采用硝酸碳毡制作改性碳毡空气阴极，研究化学氧化改性对碳毡空气阴极表面特性的影响。用循环伏安法研究了改性碳毡阴极的稳定性。
1材料和方法
1.1试验装置和材料
在连续流动操作模式下，试验装置主体为有机玻璃制成的圆筒，中间阳极室有效容积为36mL(内径2cm，高度11.5cm)。为了保证阳极室的厌氧环境，用密封柱密封。阴极被阳极室外侧壁包围。装置总体积为3.92L，密封盖上有阳极孔、阴极孔和检测孔，可通过铜线和鳄鱼夹连接外电路，外电路为1000？作为负载的电阻。进水口设计在底部中央，并制备无膜升流式反应器。阳极是直径为1cm的碳棒，阴极是厚度为3cm的碳毡。输出电压由万用表采集。
1.2原水水质及运行参数
垃圾渗滤液取自沈阳市老虎冲垃圾填埋场集水井，其水质见表1。接种微生物为来自UASB反应器的厌氧颗粒污泥，接种量为25mL。启动期间，进水流量控制在30mL/h，COD约为500 mg/L..稳定运行后，进水流量逐渐增加到90mL/h，COD增加到1500mg/L/L..
这个装置在32℃的恒温下工作。MFC接种厌氧污泥后，将COD为1000mg/L的垃圾渗滤液驯化一个周期，使阳极产电微生物成功挂膜。MFC稳定运行后，以COD为1500mg/L的垃圾渗滤液作为阳极水。
1.3改性碳毡空气阴极的制备
阴极预处理:将碳毡切割成所需尺寸，然后浸泡在1mol/L的盐酸溶液中，除去碳毡中的杂质离子，24小时后取出，用去离子水反复冲洗至洗涤液呈中性，在105℃的烘箱中干燥2小时。
碳毡的改性:将预处理后的碳毡浸泡在65% ~ 68%的浓硝酸中，水浴加热至75℃，不同时间处理后取出，用蒸馏水反复洗涤至洗涤液呈中性，在105℃的烘箱中干燥2小时。
催化剂吸附:将改性后的碳毡放入Fe/C催化剂溶液中(硝酸铁浓度为0.25mol/L，活性炭粉末为1g)，在磁力搅拌器上搅拌30分钟，然后取出碳毡，在105℃的烘箱中烘干。
1.4分析项目和方法
外接电阻R由可调电阻箱控制，用万用表直接读取电压，用公式P=U2/RV计算功率密度P，其中U为电池电压，V为阳极室容积。
用稳态放电法测量了表观内阻。
循环伏安法测试以饱和甘汞电极为参比电极，采用传统的三电极体系，电化学工作站为EC705。
电极的电导率用电压表测定，COD用快速密闭消解法测定，NH+4-N用纳氏试剂分光光度法测定。
2结果和讨论
2.1改性时间对催化剂装填量的影响
电极表面的催化剂负载量是影响电极性能的直接因素，化学修饰会影响电极上的催化剂负载量(如表2所示)。经过不同时间的HNO3化学氧化处理后，碳毡的质量有所下降，并且随着处理时间的增加，单位质量碳毡的下降量逐渐增加，单位质量碳毡吸附的催化剂量也增加。这是由于硝酸氧化，改变了碳毡的结构，加深了表面沟壑，增加了粗糙度和表面积。同时，碳毡表面的H+很容易被Fe3+催化剂取代，这也有利于阴极催化剂的吸附。
2.2化学改性时间对电导率的影响
电极电导率是表征电极性能的重要参数之一。研究了碳毡空气阴极化学改性时间对其导电性的影响。
改性后碳毡空气阴极的电导率明显提高，且随着处理时间的增加，电导率增加，当化学改性时间达到6h时，电导率趋于稳定。
这是因为碳毡具有石墨层状结构，层与层之间主要以范德华力结合，因此很容易在层间引入其他分子、原子或离子，形成层间化合物。用HNO 3处理碳毡时，HNO 3分子嵌入层间，同时石墨电子被吸引，增加了内部空穴，从而大大提高了碳毡的导电性。当嵌入碳毡层间的HNO3分子达到饱和时，不再影响碳毡的导电性。
2.3修饰时间对MFC电化学性能的影响
2.3.1发电性能影响
以硝酸氧化0、2、4、6、8和10h的碳毡为原料制备碳毡空气阴极，以石墨棒为阳极，垃圾渗滤液为燃料构建MFC，并进行产电实验。极化曲线斜率和功率密度是表征MFC发电性能的两个重要参数。因此，通过测量输出电压和电流得到极化曲线和功率密度曲线。整个实验过程中，进水流量为120mL/h，反应温度为32℃。硝酸改性碳毡空气阴极MFC的极化经历了活化极化、欧姆极化和浓差极化三个阶段。随着HNO3改性时间的延长，活化极化、欧姆极化和浓差极化的损失逐渐减小，电池极化曲线的斜率逐渐减小，即表观内阻逐渐减小。当改性时间为6小时时，极化曲线的斜率达到最小值，表明表观内阻最小(358？)。然后随着改性时间的增加，极化曲线的斜率增大，即表观内阻增大。
随着处理时间的增加，电池的功率密度也经历了一个先增大后减小的过程，与图2中的规律基本一致。当处理时间为6小时时，电池的发电性能最佳，最大功率密度达到6265.67mW/m3，比未经HNO3处理的MFC(1838.46 MW/m3)提高了2.4倍。因此，用硝酸化学氧化法对碳毡空气阴极进行改性是提高MFC发电性能的有效途径之一。
2.3.2对CV曲线的影响
循环伏安法是表征MFC放电容量的重要方法之一。化学改性碳毡空气阴极MFC的CV曲线如图4所示。扫描速度为50mV/s，扫描范围为-1 ~ 1v。扫描曲线下的积分面积代表电池的放电容量。因此，随着处理时间的增加，放电容量先增大后减小。当化学氧化时间为6小时时，MFC的放电容量最大，即MFC的性能最好。综上所述，硝酸化学氧化碳毡空气阴极的最佳时间为6h。
2.4MFC发电和去污稳定性
2.4.1发电性能稳定性
对经HNO3化学氧化处理6h的碳毡空气阴极MFC进行了循环伏安测试，扫描了* * 21次循环。结果表明，随着循环次数的增加，曲线形状基本不变，循环次数分别为1，6，11，16和265438+。
在其他条件不变的情况下，以HNO3氧化6小时的碳毡为阴极，进水流量保持在120mL/h，外接1000？电阻连续运行14d，每天记录输出电压。
前3天输出电压从62mV上升到483mV，第4天达到最大值492mV，随后一周稳定在470mV左右。随着运行时间的增加，电压略有下降，可能是由于阳极室内溶液不断流动，冲洗了阳极，带出一定量的电菌，增加了电池内阻，但电池整体运行比较平稳。
2.4.2去污性能的稳定性
以硝酸化学氧化6h的碳毡为阴极，石墨棒为阳极，1000？采用带阻力的MFC以连续流方式处理垃圾渗滤液。试验过程中，原水的COD为(2376？200)mg/L，NH+4-N为(151？10)mg/L，进水流量为120mL/h，温度为32℃，反应初期(1 ~ 5天)出水COD浓度急剧下降，之后出水COD浓度逐渐稳定。
COD从最初的(2376？200)毫克/升降至(238？15)mg/L，去除率达到89.9% ~ 91.2%，高于谢山等人用双瓶MFC处理垃圾渗滤液的COD去除率(78.3%)。而氨氮由最初的(151？10)毫克/升降至(86？5)mg/L时，去除率达到39.3% ~ 46.8%。被去除的氨氮一部分以NH+4的形式随水流进入阴极室，在阴极室扩散到空气中或转化为其他形式的氮，一部分在阳极室被氧化为电子供体。何等也证实了氨氮可以作为燃料电池的燃料。
3结论
①碳毡空气阴极吸附的催化剂量随着碳毡HNO3化学氧化时间的增加而增加，但过量的催化剂不仅不能促进反应，还会增加电池的内阻，从而降低电池的发电性能。碳毡空气阴极电导率随着碳毡硝酸化学氧化时间的增加而增加，并逐渐趋于稳定。
②随着碳毡HNO3化学氧化时间的增加，碳毡空气阴极MFC的功率密度和放电容量先增大后减小，极化曲线斜率先减小后增大。
③硝酸化学氧化碳毡的最佳时间为6h。经过6小时的阴极改性，电池的产电性能稳定，最大功率密度比未改性电池提高了2.4倍，达到6265.67mW/m3，内阻降低到358？。
④阴极修饰6h的MFC处理垃圾渗滤液性能稳定。当进水COD为(2376？200)mg/L和NH+4-N分别为(151？10)mg/L，其去除率分别为89.9% ~ 91.2%和39.3% ~ 46.8%。
参考资料:
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[2]FomeroJJ，RosenbaumM，CottaMA，etal .微生物燃料电池性能与加压阴极室[J].环境科学与技术，2008，42(22):8578-8584。
李铭，邵，，等.收集方式对填充式微生物燃料电池性能的影响[J].中国给水排水，2013，29 (9): 24-28。
大学化学毕业论文2
浅谈化学分子力学对建筑材料选择的影响
介绍
化学的应用给人类文明带来了翻天覆地的变化。在建筑领域，以化学为基础的新型建筑材料的开发和利用，提高了建筑物的质量、安全性、稳定性和美观性，是现代建筑研究的重要课题。此外，随着地球资源的日益短缺和环境污染的日益严重，人们更加重视现代建筑材料的研究和应用，基于化学分子力学的建筑材料的选择和应用也日益广泛。
1建筑材料的选择与应用
1.1现代建筑材料选择与应用现状
随着人类文明的发展，建筑材料的生产技术日益提高，生产技术的现代化实现了建筑材料生产的智能化和自动化，各种建筑材料在科技发展的影响下不断优化。比如混凝土的应用，它不仅是建筑材料，还具有装饰功能。如果用混凝土砌块来装饰建筑墙体，不仅具有一定的美观性，还具有保温隔热的效果。在高分子化学建材的应用上，国外的发展要好于国内。如塑料地板、高分子防水卷材等高分子化学建筑材料最早出现在国际市场，并在一些发达国家得到广泛应用。目前，建筑材料的选择和应用趋向于高科技和多功能，人们对建筑材料的性能、装饰效果和环保要求更高。比如在涂料的选择上，多功能、少污染、高性能、装饰效果强的材料更受欢迎。总之，人们对建材的选择已经从传统的实用性向性价比高、性能好、低碳环保、功能多样等多个方向转变。
1.2新型化学建筑材料
新型化学建材可以赋予建筑新的功能，在节能和优化环境方面也有突出的表现。例如用于建筑墙体、非粘土砖、建筑墙板、钢结构、玻璃结构等。可以选择，它们的性能明显优于传统墙体。如玻璃结构，透光性好，装饰性强，给人时尚、美观、大气的感觉。同时，新型化学建材的多样性使其具有更广泛的功能。比如塑料，新型塑料门窗，不仅美观、轻巧、安装方便，而且隔热、耐腐蚀性能好；又如新型塑料管，不仅克服了传统管材易腐蚀、易生锈、易老化等缺点，还具有重量轻、安装方便、无污染等特点，非常适合现代建筑环境；再比如塑胶地板，节省原材料，方便运输和施工，能给人带来更好的舒适感，装饰效果好，是现代建筑材料？新宠？。此外，在化学发展的影响下，混凝土和涂料也有了更多更广泛的用途，如涂料的防水、防火、防毒、杀虫、隔音、保温等。
1.3建筑材料的选择和应用原则
建筑材料的选用首先要满足应用要求，保证建筑材料选用的应用性能，保证其应用便利性、应用安全性和应用效果。其次，考虑到建筑材料的审美，建筑不是好东西的堆积，而是一种艺术创造和实践。
再次，充分考虑建筑材料的性价比，确保建筑工程的综合效益。在选择建筑材料时，首先要充分了解建筑材料的特点和性能，结合建筑需求科学选择合适的建筑材料。然后对建筑材料的使用环境和使用目标进行综合分析研究，以保证建筑材料的应用效果和性能，提高建筑的功能性和美观性。最后，要充分了解建筑材料的应用技术，保证建筑材料的性能。比如在混凝土方面，不仅要了解各种混凝土的特性和配置比例，还要注意其搅拌工艺，以保证混凝土能达到理想的建筑效果。因此，建筑材料的选择需要非常谨慎，需要遵循必要的应用原则。
2化学分子力学对建筑材料选择和应用的影响
新型建筑材料种类繁多，功能齐全。比如涂料，比如有机水性涂料和溶剂型涂料，在应用上也有很大的不同。化学知识在新型涂料中的应用，使涂料具有低污染、高性能、隔热、防火等多种功能。在选择材料时，应充分考虑建筑材料的应用目的，以实现工程建设的最大效益。再比如现在常用的保温材料，如玻璃棉、泡沫塑料等。这些材料的选择和应用与化学分子力学密切相关。以混凝土为例，选择高性能混凝土，首先要了解混凝土的特性，混凝土是由水泥、砂石、水和胶凝材料按一定比例组成的复合材料。在材料的选择和应用上，一定要清楚地了解复合材料的性能和各种配合比，同时要掌握混凝土的搅拌、成型和养护。
其次，在混凝土基本特性的基础上，科学认识混凝土的集中搅拌特性，科学匹配各种材料的配比，保证建筑材料的和易性、高效性和性价比。第三，建筑材料的选择和应用是在实践中用理论科学进行的。比如正常情况下，建筑会使用波特兰水泥。在这类建材的选择上，不能单方面考虑某一方面，而是要综合考虑，充分了解和选择。比如选择42就不合适。配制C40以下的流态混凝土时，采用5Mpa普通硅水泥。我们应该选择32。5Mpa普通硅水泥根据应用要求选用，避免了盲目选用带来的不便。
另外，混凝土的选择要科学运用化学知识，如同标号的混凝土，强度系数要大，保证混凝土的耐久性；同样强度的混凝土，要选择需水量小的，减少水泥用量，保证科学的水灰比。同时，注意季节、气候对建筑材料化学性能的影响，如混凝土配置选择水泥，冬季施工采用R型硅酸盐水泥，配以适当的外加剂和添加剂，保证混凝土的性能。总之，化学丰富了现代建材市场，为建材选择提供了更多的机会。但是，新型建材的使用一定要避免盲目性，要跟风。在建筑目的的指导下，结合建筑材料的性能，运用化学分子力学的知识，科学合理地选择和应用，提高建筑材料的应用效果和价值。化学分子力学广泛应用于建筑材料。基于建筑材料的化学分子力学的应用，可以达到建筑材料的最佳使用效率和效果。总之，要充分利用化学分子力学原理，实现在建筑材料中的广泛普及，逐步加强化学原理的实际应用，从而推动行业的发展。
3结论
高科技带来了建筑材料的高性能、多功能、便携、美观等特点。比如玻璃材质钢化、夹线、夹层等工艺，不仅提高了玻璃的安全性和抗压能力，还大大优化了玻璃的隔音保温性能。随着化学工业的发展，越来越多的不可能变成了可能。玻璃墙、塑料地板等。不断丰富人类的建筑需求，提升建筑品位，让城市建设的风景更加绚丽多彩。
参考
[1]惠鲍鲲。压力输送预拌专用干混砂浆生产工艺的选择[J].广东建材，2013( 9)。
崔冬霞，费志华，姚海婷，等.粉煤灰和化学外加剂对高性能混凝土抗裂性能的影响[J].混凝土和水泥制品，2011( 4)。
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