填埋场渗漏检测高压直流电法等效电路模型的建立

通过对400V、350V、300V高压直流工作电压下小型模拟填埋场实验数据的分析 ,提出了简化的模型等效电路 .由于高密度聚乙烯(HDPE)衬层的存在使得模型具有了整流特性 ,其电容大小将随着衬层面积和供电电压的增加而增加 ;供电电极的接触电阻与大地的电阻率成正比 ,与电极的粗细及入土深度有关 .同时 ,接触电阻主要由电极附近的土壤电阻决定 ,大于10倍电极半径以外的土壤对接触电阻的影响不超过全部电阻的10% ,故降低电极附近土壤的电阻率可有效地降低电极的接触电阻 .     

土工膜渗漏定位方法研究

对偶极子法电极形状和外形尺寸以及其他影响定位的因素进行了深入研究.结果表明:偶极子的检测电压与偶极子的外形尺寸关系不大.偶极子检测电压最大值出现在偶极子中心与漏洞的距离等于偶极子间距的1/2处,并且偶极子的间距越大,检测电压越高.偶极子下沿距离HDPE膜越近,检测电压变化越明显.在多漏洞的情况下,当偶极子的间距小于漏洞间距时,2个漏洞都能被检测出来;当2个漏洞间距小于偶极子间距时,将可能漏检1个漏洞.膜上供电电极的位置对漏洞定位有一定的影响,在测量时应尽可能将供电电极远离测量区.      

单合成衬层填埋场渗漏检测的多介质模型

建立了填埋场渗漏检测高压直流电法模型,将单衬层填埋场看作水平方向为无穷大的3 层均匀介质,上层为垃圾层,中间层为人工合成衬层,下层为土壤层;漏洞电流视为电流流入端的负电流源和电流流出端的正电流源;介质中任意检测点的感应电势是膜上漏洞面电流源和膜下漏洞面电流源以及膜上供电电极电流源在该点感应电势的叠加.漏洞电流与供电回路电流之间的关系分析表明,流经漏洞的电流(I₀)占总电流(I_s )的比例(f₀)随着填埋场底部面积的增加而减小,当填埋场底部面积≤3600m² 时,I₀ 占I_s 的90%以上,而当场底面积增为10⁵m² 时,I₀ 仅占I_s 的55%.根据独立作用原理,分析了多漏洞情况下各层介质中的电势分布并进行了试验验证.     

浓度变化时复合衬层中有机污染物的一维扩散分析

在考虑填埋场有机污染物浓度随时间变化的基础上,对有机污染物在复合衬层中的一维扩散问题进行了解析求解.计算模型考虑了2种常见的下边界条件,即零浓度下边界及零通量下边界.计算模型亦考虑了污染物在各介质中的背景浓度.利用该解析解得到的结果和已有的试验结果较为接近.对于美国规范规定的标准复合衬层,当污染物在膜中的扩散系数达到1.0×10-13m2·s-1且膜的分配系数达到50时,基本上可以忽略土工膜作为有机污染物扩散屏障的作用;对于同样的复合衬层,若膜的扩散系数达到1.0×10-12m2·s-1,则膜分配系数只需达到5即可忽略土工膜作为有机污染物扩散屏障的作用.对于标准复合衬层及GM GCL复合衬层,膜分配系数的变化对有机污染物通量击穿曲线的影响较大,而膜扩散系数对其的影响则相对较小.     

电极铺设方式对填埋场渗漏检测定位的影响

利用高压直流电法,对单HDPE膜衬层模拟垃圾填埋场检测电极采用蜂窝状和栅格状2种铺设方式对漏洞定位影响进行了研究,通过2种算法进行了定位误差的比较.结果表明,在电极间距为1m时,蜂窝状电极铺设方式漏洞定位误差是栅格状误差的53%,但电极数量增加了13%.第1种算法的误差小且波动较小.检测电极采用蜂窝状铺设方式,电极间距为1m,回路电流为100mA时,漏洞定位误差不超过15cm.     

蒽醌类有机质介导水铁矿电化学还原的动力学

以水铁矿为实验对象，采用计时电流法研究了"电极-AQS-水铁矿"反应体系中蒽醌介导下的电化学还原动力学过程，阐明了"电极-AQS-水铁矿"三者之间相互作用的动力学特征与机制.结果表明：在超声波的协助下，同市售玻碳电极相比，发生在碳毡电极表面的电化学还原反应的灵敏性得到显著提升，且当体系施加电压为-0.7V时，AQS可以被完全还原.在最佳工作电极和实验条件下，AQS可以作为氧化还原中介体参与水铁矿的电化学还原过程.当AQS浓度从0.005mmol/L升至0.035mmol/L时，单位绝对量水铁矿的还原率从10.4%增至35%.AQS介导水铁矿电化学还原过程中的中间产物AQS_oxi浓度随时间的变化趋势符合由连串反应动力学推导出的函数模型曲线特征：随着时间t的增加，C_AQSoxi在初始某一范围内迅速增长；当时间到达某限度后，C_AQSoxi又出现了不同程度的快速下降，模型拟合的校正决定系数高达0.9990.     

多针-水膜电极电晕放电脱硫研究

采用不锈钢多针作为高压电极系统,水膜为低压电极.负直流高压电源供电,含二氧化硫(SO2)的污染气体从高压电极系统的轴向进入,沿着电晕放电电场从水膜上方通过,在电晕放电等离子体和水吸收共同作用下,生成硫酸使SO2得到脱除.主要研究了放电电压、气体中SO2初始浓度和气体在电极系统的停留时间对脱硫效果的影响,并测试了水中SO32-和SI42-离子浓度,分析SO2脱除机制.结果表明,电晕放电和水吸收对SO2脱除具有很好的协同作用,脱硫效果明显升高,SO2转变生成硫酸量的体积分数提高;脱硫效果随电压增加和停留时间的增加而增加,初始浓度对脱硫效果有影响.当SO2初始浓度(体积分数)为430×10-6,施加电压为14.5 kV,停留时间为7.5 s时,脱硫效率达90%以上.     

人工合成衬层渗漏检测高压直流电法漏洞电流模型

建立了填埋场渗漏检测高压直流电法漏洞电流模型．将单衬层填埋场看作水平方向为无穷大的3层均匀介质，上层为垃圾层，中间层为人工合成衬层，下层为土壤层．漏洞电流对周围空间电势分布的影响被等效为位于电流流人端的负电流源和位于电流流出端的正电流源对周围空间电势分布的影响膜上漏洞检测通过偶极子法试验、膜下漏洞检测通过电极栅格法试验，结果表明用所建模型计算的理论值与实测值吻合较好．     

碳纳米管导电膜降解水中氟苯尼考的研究

为实现水中酰胺醇类抗生素氟苯尼考(FF)的高效降解，本研究设计了一种以碳纳米管(CNT)膜为阳极的穿透式电化学降解系统.采用真空过滤法制备CNT导电膜(CNT-CM)，考察了流速、电压、电解质种类及浓度、初始pH值和FF初始浓度等因素对CNT-CM降解氟苯尼考的影响.结果表明，以CNT-CM为阳极的穿透式电化学系统对FF表现出良好的降解性能，流速、电压等对FF的去除具有显著影响.当停留时间为1.1 min(进水流速为2.5 mL·min^-1)，电压为3 V，对pH为3～10、初始浓度为0.05～10 mg·L^-1的FF废水的平均去除率均可达97%以上.自由基淬灭实验表明，在Na₂SO₄体系中，CNT-CM降解FF主要通过直接氧化和·OH介导的间接氧化实现，在NaCl体系中，主要通过直接氧化作用和电极生成的活性氯实现.     

双衬层填埋场渗漏检测电极铺设方式研究

利用高压直流电法对双衬层填埋场渗漏检测进行了研究.结果表明检测电极的铺设方式以及供电电极和参比电极的位置对漏洞定位有一定影响.在回路电流、检测电极间距、定位算法、介质分布相同的条件下,三角形的检测电极铺设方式比四边形的漏洞定位误差小,且不同点的误差波动小.当参比电极距离漏洞较近时,漏洞定位误差较大;而参比电极与漏洞的距离越大,漏洞定位误差则越小.同时,检测层的电势分布主要是由供电电极和漏洞造成,因此,参比电极的位置既要远离漏洞又要远离供电电极.     

TiO2纳米孔阵列光催化废水燃料电池的性能研究

以模拟有机废水和实际有机废水为研究对象,以TiO2纳米孔阵列电极作光阳极,金属铂黑做阴极,设计了一种光催化废水燃料电池(PFC),用于有机废水处理和废水有机物化学能的综合利用.论文考查了不同实验条件下组成的电池体系的性能,表明基于TiO2纳米孔阵列光阳极的光催化废水燃料电池既能处理废水又能够表现出良好的电池性能,如以0.05mol/L乙酸为底物的光催化废水燃料电池,其开路电压1.16V,短路电流1.28mA/cm2,最大输出功率密度0.28mW/cm2.     

生物电耦合对活性炭-超滤工艺处理地表微污染水的影响机理研究

利用生物电化学系统处理地表水时，弱电压不但会刺激电活性菌的呼吸作用，而且会引起氧化胁迫导致胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substance，EPS）过量分泌.为确认在地表水处理中弱电压对膜污染和净水效率的影响，本研究设置了外加1.0 V直流电压（记为"BES系统"）和无外加电压（记为"CK系统"）的两组平行对照生物活性炭-超滤系统.经过50 d的运行，BES系统（36.1 kPa）相比CK系统（19.1 kPa）跨膜压差（Trans Membrane Pressure，TMP）增加更为显著，膜污染更严重.电路电流、电极电势和循环伏安（Cyclic Voltammetry，CV）曲线显示，随着装置运行，两系统生物膜逐渐稳定，并且产生具有氧化还原活性的EPS导致阳极电容增加.相比之下，BES系统产生了更多EPS，具有更高的阳极电容.水质指标显示，BES系统中比紫外吸光度（Specific Ultraviolet Absorbance，SUVA）、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的去除增强但总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）去除减弱；三维荧光光谱（Excitation-Emission-Matrix，EEM）和尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography，SEC）分析结果表明，BES系统膜池中产生了更多的生物聚合物，但腐殖质类有机物明显减少.活性炭表面EPS含量和腺嘌呤核苷三磷酸（Adenosine Triphosphate，ATP）含量的测试结果证实，弱电压刺激了生物膜的生长，同时增加了氧化还原活性EPS的含量.对膜表面累积多糖、蛋白质含量的测试分析进一步揭示了多糖类大分子生物聚合物在膜表面的累积是导致严重膜污染的直接原因.研究可为生物电化学系统在微污染水处理的研究和应用提供新的见解.     

甲烷生物燃料电池的产电影响因素及机制研究

考察了阳极电极材料、电极面积、电极电位、pH、阴极电子受体对甲烷生物燃料电池（MFC）产电性能的影响,并通过高通量测序、循环伏安法（CV）分析了其可能的电催化机制.结果表明,透气布/碳布（GTC）复合材料为阳极时产电性能（1251.3 mA·m^-2）最佳,分别是石墨烯/中空纤维膜（G-HFM）阳极（34.8 mA·m^-2）和碳布（CC）阳极（3.21 mA·m^-2）的36倍和390倍;阳极面积越大,MFC启动时间越快,电流密度越大;当电极恒电位为0.1 V （vs.SHE）时,其产电能力较-0.1、+0.3及+0.5 V时高;pH=7最有利于产电;溶解氧为MFC阴极电子受体时,最大功2率密度（703.9 mW·m^-2）优于铁氰化钾（457.2 mW·m^-2）、空气阴极（124.2 mW·m^-2）和高锰酸钾（20.7 mW·m^-2）作为电子受体的MFC.阳极室微生物群落结构分析显示,电活性细菌Geobacter（17.14%）和Desulfovibrio（8.51%）为优势种,其产电机理可能是甲烷氧化菌（Methanobacterium、Methylomicrobium等）与电活性细菌协同氧化甲烷驱动MFC产电.添加NO气体、N-乙酰蛋氨酸和蛋白酶K均可明显抑制阳极生物膜的电化学活性,表明其胞外电子传递过程依赖细胞色素c、Ni-Fe氢酶及与电极接触的外膜蛋白的介导作用.     

航空发动机声衬降噪与散射试验研究

目的研究声衬的吸声效果和声模态散射现象。方法针对飞机短舱进气道声衬开展噪声试验。以缩比尺度进气道试验台为基础,单级轴流风扇为噪声源,通过10倍进气道直径的远场测点,获取固壁条件和声衬作用下的管道声模态和远场指向性,分析不同转速下各远场测点在声衬作用下的吸声效果。结果在三种不同转速工况下,得到前三阶叶片通过频率下声衬上游、下游的管道声模态分布、远场频谱和指向性分布,并以此得出声衬在不同转速、不同噪声频率、不同流速下的降噪效果。在2973 r/min转速下,(1,0)声模态的声功率级降低达24.3dB。(±3,0)模态处,声衬靠近声源一侧的声功率反而升高。结论声衬在设计频率和模态处,吸声效果最明显。随着模态阶数的升高,声衬的降噪能力有所提升。偏离设计频率时,高阶声模态在阻抗交界面发生散射。     

三维电极处理氨氮废水的电化学反应特性

采用无短路电流的电极粒子串作为三维电极的填充材料,以更好地揭示其电化学反应特性.研究证实在电化学反应过程中涉及到两个阶段,80min前氨氮的去除机理主要是与在粒子电极阴极端产生的羟基自由基发生电氧化反应,80min后少量的中归反应起到协同作用,从而达到更佳的去除效果.实验结果还说明随着槽电压的增大,氨氮去除率不断增大;当电压为25V,pH值为10的情况下得到较大的去除率.     

An assessment of the effectiveness and impact of electrokinetic remediation for pyrene-contaminated soil

The effectiveness of electrokinetic remediation for pyrene-contaminated soil was investigated by an anode-cathode separated system using a salt bridge. The applied constant voltage was 24 V and the electrode gap was 24 cm. Two types of soil （sandy soil and loam soil） were selected because of their different conductive capabilities. The initial concentrations of pyrene in these soil samples were 261.3 mg/kg sandy soil and 259.8 mg/kg loam soil After treatment of the sandy soil and loam soil for seven days, 56.8% and 20.1% of the pyrene had been removed respectively. Under the same power supply voltage, the removal of the pollutant from the sandy soil was greater than that from the loam soil, due to the higher current and lower pH. Further analysis revealed that the effectiveness of electrokinetic remediation was affected by the energy expenditure, and was associated with changes in soil properties.     

基于升流式厌氧污泥床反应器的微生物燃料电池的研究

构建了一种基于升流式厌氧污泥床反应器（UASB）的微生物燃料电池（MFCs）,利用UASB高效去除COD能力及连续进样方式,获得稳定电能输出。考察了水力停留时间、进液方式、电极材料、离子交换膜种类、溶液离子强度等因素对于MFCs性能的影响。实验结果表明：在水力停留时间6h、连续进液、高纯石墨板电极以及均相阳离子交换膜条件下,连续运行3个月,放电功率稳定在145mW／m^2,开路电压0．78V,放电电流最高可达321mA／m^2。