填充竹炭对微生物燃料电池性能的影响

微生物燃料电池(MFC)的阳极对提高MFC产电性能有至关重要的影响。利用竹炭比表面积大、吸附能力强等特性,将其作为"三合一"膜电极MFC的阳极填充材料,通过增大阳极比表面积来提高其产电能力。实验结果表明,加入竹炭至阳极室后,MFC最高输出电压(外接电阻1 000Ω时)由0.280V增大到0.387V,提高了38.2%,并且输出电压更加稳定;而最大功率密度也由原来的0.22W/m3增大到1.42W/m3,同时内阻降低了80.85%(由235Ω降为45Ω);库仑效率由15.0%增大到25.6%。说明MFC阳极室填充竹炭可以显著促进MFC的产电性能。     

光合产电微生物群落构建及光照培养对其产电性能的影响

采用淡水沉积物为接种来源,培养出光合产电微生物群落。将其与藻阴极联用组建了完整的光合作用微生物燃料电池时,功率密度达到(157.5±3.1)m W/m2。采用循环伏安法及电化学阻抗谱对该群落的电化学性能进行了测试。PCR-DGGE及紫外可见吸收光谱分析显示,该群落含有Ectothiorhodospiraceae科及Chloroflexi门不产氧光合细菌、产电菌Arcobacter butzleri、发酵细菌及其他细菌。对该群落进行长期黑暗培养或长期光照培养时,其产电性能均得到了提高,但功率密度测试显示,光照培养微生物燃料电池最大功率密度为(180.1±8.7)m W/m2,高于黑暗培养的微生物燃料电池(160.7±11.4)m W/m2。电化学测试也显示,光照培养的阳极产电性能优于黑暗培养的阳极。     

MnO_2-r-GO阳极对微生物燃料电池产电性能的影响

考察了MnO_2-r-GO阳极对微生物燃料电池(MFC)的产电性能和体系有机质去除率的影响。实验结果表明,MnO_2-r-GO极的电荷转移内阻(Rct)由145.9Ω降低到14.8Ω。运行稳定后,MnO_2-r-GO阳极体系与空白碳布阳极体系相比,输出电压由200 m V增大到550 m V;最大功率密度(Pmax)由192.2 m W·m-2增大到761.4 m W·m-2,表观内阻由424.6Ω降低到141.4Ω;体系的COD去除率由83.6%增大到89.6%,库伦效率(CE)由19.8%增大到39.5%。     

不同阳极微生物燃料电池产电性能的比较

微生物燃料电池在处理废水的同时可以产生电能,有希望同时解决废水再利用和能量再产生的问题。采用单室无膜空气阴极微生物燃料电池,处理模拟生活污水,探讨MFC处理模拟废水的效果。研究了以碳布(MFC1)、碳布负载碳纳米管(MFC2)、碳纳米管(MFC3)和泡沫镍(MFC4)作为4种不同的阳极材料,对MFC系统的启动、内阻和产电特性进行比较。结果表明,4种不同阳极MFC在水力停留时间24 h的条件下,对COD有很好的去除作用,其中MFC2的COD去除效率最大,为91.4%。在不影响MFC系统处理废水效果的前提下,实验得到4种阳极MFC系统中MFC2具有最小的内阻,为173.7Ω;并且其功率密度也大于其他3种MFC,达到401.2 mW/m2。     

阳极电势对MFC中产电的影响

在微生物燃料电池(MFC)中,与微生物接触的阳极自身电场环境就可能会对产电菌的生长和代谢产生重要影响,进而影响到MFC产电效能。为探索阳极电势的作用,本研究在微生物燃料电池的阳极室中通过设置附加电路来人为改变阳极电势,考察了阳极电势对MFC产电的影响。结果表明,当阳极电势在-380 mV降低到0 mV过程中,MFC输出功率提高。当阳极电势小于200 mV时,COD去除效率在60%~73%之间变化不大。较低或较高的阳极电势均可增加电池的库伦效率。阳极电势处于-380 mV到0 mV下,厌氧微生物主要以丙酸型发酵为主,产生大量乙酸;COD的分解和利用是分阶段进行的。不同阳极电势下MFC内阻变化主要受浓差内阻影响。阳极电势为-200 mV时欧姆内阻最低,但电化学活性较高。     

石墨烯氧化物气凝胶修饰金属阳极促进微生物燃料电池的产电性能

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)阳极的比表面积、生物相容性以及导电性被认为是影响微生物燃料电池产电性能的关键因素。三维金属阳极因其导电性强、比表面积较二维电极材料大等优点可用来取代碳基电极。为了提高微生物燃料电池的产电性能,本研究选用2种具有三维结构的不锈钢刷(SSB)和泡沫镍(Ni-foam)为金属阳极基材,并将石墨烯氧化物(GO)通过一步冷冻干燥法合成石墨烯氧化物气凝胶复合金属电极(GOA-SSB/Ni-foam),将其作为阳极进行MFC的产电性能研究。结果显示:在MFC运行中,GOA-SSB和GOA-Ni-foam作为阳极,最大功率密度分别达到490和119m W·m~(-2),比未修饰SSB和Ni-foam提高8.1和5.5倍。扫描电镜(SEM)表征显示三维复合金属阳极表面附着的微生物量远高于未修饰电极,且未修饰的SSB和Ni-foam电极表面较GOA-SSB和GOA-Ni-foam电极表面腐蚀更严重,说明GOA不仅可提升阳极比表面积、生物相容性还可减缓阳极基材的腐蚀。电化学阻抗(EIS)结果表明GOA-SSB和GOA-Ni-foam阳极相比于未修饰阳极能够极大的降低传荷电阻,证实GOA修饰阳极加快了电子传递速率。另外,拉曼(Raman)表征显示Shewanella oneidensis MR-1菌可原位还原GOA,佐证了GOA修饰阳极运行后欧姆内阻降低的原因。     

生物质活性炭纤维笼电极微生物燃料电池产电性能

首次构建了以生物质活性炭纤维笼电极为空气阴极的微生物燃料电池(biomass activated carbon fiber cageshaped air-cathode microbial fuel cell,BACFC-ACMFC),并以厌氧污泥接种,以葡萄糖作为碳源,研究了该MFC在连续运行条件下的产电性能、电池内阻情况和最优运行条件。结果表明:在一个运行周期内,该MFC最佳运行条件为:体积浸没比为50%、p H=8、污泥投加量为1.8 g·L-1。当外接电阻为1 000Ω时,该MFC最大输出电压为257.89 m V,最大输出功率密度为4 082.99 m W·m-3,电池内阻为419.88Ω,与目前其他阴极材料的微生物燃料电池相比,该新型生物质活性炭纤维笼空气阴极微生物燃料电池功率密度较高,内阻较低。SEM分析可知,阴极具有较大的比表面积和孔隙率,有利于与氧气的充分接触。在浸入溶液中的半面阴极上发现大量微生物附着,这可能和氧气还原有关。     

铁氰化钾对双室微生物燃料电池曝气阴极性能的改善

为研究铁氰化钾对双室微生物燃料电池(MFC)阴极性能的改善效果,以碳毡和碳棒作为复合电极材料,乙酸钠为阳极电子供体,分别以氧气、铁氰化钾和氧气交替作为阴极电子受体.通过测定使用铁氰化钾作阴极电极液之前和之后的曝气阴极MFC的功率密度及极化曲线,比较曝气阴极MFC的内阻、开路电压(OCV)和最大输出功率的变化情况.实验结果表明,当以铁氰化钾作为MFC阴极电子受体时,MFC的内阻、开路电压和最大输出功率分别为24.2 Ω、744.2 mV和33.7 W/m3.曝气阴极MFC在采用铁氰化钾作电极液对阴极性能进行改善之前和改善之后的内阻由77.2 Ω降低到40.1Ω,OCV和最大输出功率分别由517.9 mV和2.1 W/m3提高到558.2 mV和4.4 W/m3.研究表明,铁氰化钾本身不仅具有优良的接受电子的能力,而且对电极材料(碳毡和碳棒)的电化学性能具有明显的改善作用,使得使用铁氰化钾之后的曝气阴极MFC的产电性能有了明显且持久性的提高.     

阳极添加三价铁离子对沉积型微生物燃料电池运行特性的影响

以剩余污泥为底物和接种物,借助电化学交流阻抗等电化学分析方法,研究了阳极投加三价铁离子对沉积型微生物燃料电池(sediment microbial fuel cell,SMFC)电能输出及内阻分布的影响。结果表明,500 mg/L铁离子可有效改善SMFC的运行特性,功率密度峰值、底物降解速率和阳极污泥絮体大小分别上升到103.09 m W/m~2、35.68 mg VSS/(m~3/h)和190.33μm。电化学阻抗谱分析表明,阴极欧姆内阻及极化内阻随铁离子浓度增加而降低,阳极内阻则随铁离子浓度增加先降低后增加,当三价铁离子添加浓度为500 mg/L时,阳极欧姆内阻和活化内阻与对照组相比分别下降了45.28%和47.97%。     

微生物燃料电池藻阴极性能比较及膜污染分析

为考察藻种类及阴极材料对藻阴极型微生物燃料电池性能的影响,以微藻及水绵为阴极生物,分别采用碳毡,碳纸,载铂碳纸为阴极材料,构建了微生物燃料电池。结果显示,以碳毡作为阴极材料时,2种藻阴极微生物燃料电池最大功率密度均高于以碳纸为阴极材料时相应的功率密度。采用载铂碳纸为阴极材料、天然湖水为阴极液,微生物燃料电池最大功率密度分别达到165.1 m W/m2(微藻阴极)和119.9 m W/m2(水绵阴极)。电化学测试表明,藻类生长形态影响了阴极的电化学特征,进而影响到了微生物燃料电池的性能。藻阴极MFC长期运行时,膜污染是藻阴极微生物燃料电池功率密度下降的关键因素之一。SEM-EDS分析显示,膜两侧污染主要原因分别是微生物生长和磷酸盐晶体沉积。     

Estimation of uncertainty of sampling for analysis of pesticide residues

Abstract

A computer model was used to take random samples from primary sample populations obtained from field trials to simulate the uncertainty of sampling for residue analysis of plant commodities and soil. The results indicate about 40%, 30% and 20% relative uncertainty when random samples of size 5, 10 and 25 are taken respectively, from a single lot. Therefore the sample size should be the same for establishing and enforcing legal limits.     

不同泥源对厌氧氨氧化反应器启动的影响

采用2套上流式生物膜反应器,分别接种少量厌氧氨氧化污泥和大量硝化污泥,考察其对厌氧氨氧化反应器启动的影响。污泥接种入反应器后,测得接种厌氧氨氧化污泥的反应器(R1)内MLSS为0.22 g/L,另一个反应器(R2)MLSS为2.7 g/L。与直接接种厌氧氨氧化污泥相比,R1经过72 d的运行才显现出厌氧氨氧化特性。经过114 d的培养,前者氮去除速率由0.23 kg/(m3.d)提升到5.29 kg/(m3.d),总氮去除率大于89%;R2的氮去除速率由0.01 kg/(m3.d)提升到1.1 kg/(m3.d),总氮去除率大于84.6%。说明普通污泥启动需要一个较长的筛选过程,直接接种少量的厌氧氨氧化污泥比接种普通的污泥能够更快启动厌氧氨氧化反应器。     

次氯酸钠发生器的研制

介绍了电解法生产次氯酸钠的原理 ,并在原有生产工艺的基础上进行了重新设计和对设备的重新选择、改造 ,得出了各个工艺参数的最佳值 ,生产出高品质的次氯酸钠     

An application of the theory of kinematics of mixing to the study of tropospheric dispersion

The most common technique used for numerical simulations of tracer mixing is that of the numerical solution of the advection–diffusion equation with the unresolved fluxes parameterized using the similarity theory. Despite correct predictions of the overall directions of transport, models based on a numerical solution of the advection–diffusion equation lack sufficient accuracy to correctly reproduce the coupling of mixing with small scale processes which are sensitive to the microstructure of the tracer distribution. The objective of this paper is to revisit the basic formalism employed in numerical models used to investigate atmospheric tracers. The main mathematical method proposed here is the theory of kinematics of mixing which could be applied effectively for simulations of atmospheric transport processes. At the beginning of the paper, we introduce simple mathematical transformations in order to demonstrate how complex topological structures are created by mixing processes. These idealistic flow systems are essential to explain transport properties of much more complex three-dimensional geophysical flows. An example of the application of the kinematics of mixing to the analysis of tracer transport on a planetary scale is presented in the following sections. The complex filamentary structures simulated in the numerical experiment are evaluated using some commonly applied statistical measures in order to compare the results with the data published in the literature. The results of the experiment are also analysed with the help of simple conceptual models of fluid filaments. The microstructure of the tracer distribution introduced in the paper is essential to increase our understanding of atmospheric transport and to develop more realistic parameterizations of small-scale mixing. The presented results could also be used to improve calculations of the coupling between microphysical processes and tracer mixing.     

造纸废水混凝处理中SFT助凝替代性研究

中小造纸厂废水处理常用PAC作混凝剂 ,PAM作助凝剂。由于PAM成本很高 ,影响了处理设备的投运率。用超细滑石粉 (SFT)替代PAM助凝 ,与混凝剂PAC配合 ,其混凝处理效果基本相当 ,但是处理成本降低 0 .10元 /m3 。由于SFT属环境无害材料 ,不会给排泥带来二次污染     

产油微藻培养与回收的关键技术研究进展

寻找廉价而高效的替代原料是实现生物柴油产业化的关键所在.微藻以含油量高、生长周期短、环境适应能力强、生物产量高等优点,有望成为一种极具潜力的生物柴油生产原料.然而,目前尚存在微藻培养低效成本高和微藻回收效率低两大难题.综述了微藻培养与回收过程中的关键技术,并对存在的两大难题及其改进技术进行了详细的探讨.最后,总结并展望了微藻培养、回收技术未来的发展趋势.     

红土吸附砷对其动电电位的影响

研究了遵义红土吸附砷对其动电电位的影响 ,从砷酸根浓度和体系pH对红土动电电位影响的角度作了探讨 ,结果表明 ,砷酸根离子浓度越大 ,Zata电位下降幅度越大 ,Zata电位也越低 ;随着体系pH的升高 ,氧化铁胶体动电电位逐渐下降 ,甚至改变了表面电位的符号。由此得出了红土吸附砷属于专性吸附的结论。     

活性炭三维电极法对印染废水的处理研究

对三维电极方法处理印染废水进行了实验研究,初步探讨了活性炭三维电极法处理印染废水的机理,对影响处理效果的各种要素,如反应时间、槽电压和pH值等进行了条件实验,得出了活性炭三维电极法处理印染废水的最佳运行条件为:停留时间120-180 min,槽电压25～30 V,进水pH值6.5～7.5。结果表明,该反应器能有效地降低废水色度,有较高的COD去除效率,并能提高印染废水的可生化性。     

生物质快速热裂解主要参数对生物油产率的影响

以松木木屑为原料,在自制的小型流化床上,开展了生物质热裂解温度、生物质粒径和进料速率对生物油产率的影响实验研究.结果表明,在热裂解温度分别为450、475、500、525和550℃条件下,当热裂解温度为500℃时,生物油产率最高,平均产率达到53.33%(质量百分比).反应温度越高,炭产量越低,不可冷凝气体产量越高,气体发热值越高;粒径＜1 mm的生物质其粒径对生物油产率影响不大;生物质进料速率增加时,生物油产率增加.本研究为生物能的利用提供了新的途径.     

Evaluation of the presence of drugs of abuse in tap waters

A total of seventy samples of drinking water were tested for non-controlled and illicit drugs. Of these, 43 were from Spanish cities, 15 from seven other European countries, three from Japan and nine from seven different Latin American countries. The most frequently detected compounds were caffeine, nicotine, cotinine, cocaine and its metabolite benzoylecgonine, methadone and its metabolite EDDP. The mean concentrations of non-controlled drugs were: for caffeine 50 and 19 ng L⁻¹, in Spanish and worldwide drinking water respectively and for nicotine 13 and 19 ng L⁻¹. Illicit drugs were sparsely present and usually at ultratrace level (<1 ng L⁻¹). For example, cocaine has mean values of 0.4 (Spain) and 0.3 ng L⁻¹ (worldwide), whereas for benzoylecgonine, these mean values were 0.4 and 1.8 ng L⁻¹, respectively. Higher concentrations of benzoylecgonine were found in Latin American samples (up to 15 ng L⁻¹). No opiates were identified in any sample but the presence of methadone and EDDP was frequently detected. Total mean values for EDDP were 0.4 ng L⁻¹ (Spain) and 0.3 ng L⁻¹ (worldwide). Very few samples tested positive for amphetamines, in line with the reactivity of chlorine with these compounds. No cannabinoids, LSD, ketamine, fentanyl and PCP were detected.