玉米秸秆生物炭电极用于微生物燃料电池脱硫反硝化性能

研究了玉米秸秆生物炭作为微生物燃料电池电极的性能。阳极以S^2-为单一电子供体,阴极以NO3^-为电子受体,以碳毡为对照电极,考察玉米秸秆生物炭电极用于生物燃料电池同步脱硫反硝化的电化学性能、产电性能以及污染物去除能力,分析了不同硫氮质量浓度比对生物炭电极微生物燃料电池脱氮除硫效率以及输出电能的影响。结果表明,玉米秸秆生物炭电极微生物燃料电池实现了更高的交换电流密度(22.42×10^-3 A·cm^-2)和更低的电荷转移电阻(4.24Ω)。与碳毡电极相比,玉米秸秆生物炭电极微生物燃料电池最大输出电压和最大功率密度分别提升了18.91%和16.67%。当硫氮比为5:4时,反应器脱硫反硝化和产电能力最佳。阳极室S^2-出水质量浓度由120 mg·L^-1降至1.08 mg·L^-1,去除率为99.1%,其中76.52%转化为SO₄^2--S,阴极室NO₃^--N去除率...     

猪粪与玉米秸秆混合中温发酵产气效果

以猪粪及碱液预处理后的玉米秸秆为原料,在恒温35℃和料液总固体质量分数为5%的条件下,以实验室内培养的不产气厌氧活性污泥为接种物,研究猪粪与玉米秸秆不同配比(干物质比分别为1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1和0∶1(单一猪粪))混合发酵对产气效果的影响。研究结果表明,在35℃条件下,猪粪与玉米秸秆以2∶1配比的累积产气量最大,为15 157 mL;其次是1∶1样品,累积产气量为15 088 mL。但甲烷产量最高为1∶1样品,56 d共产甲烷9 137 mL,甲烷气占总产气量的60.6%。通过对发酵过程中pH及COD的测定,证明经碱液预处理后的玉米秸秆能与猪粪混合稳定发酵,发酵前后厌氧消化液中COD的降解率可达50%以上。进一步研究分析得出,将玉米秸秆和猪粪按一定比例混合发酵不仅可以缩短发酵周期、提高产气速率,而且可以大幅提升原料的产气潜力。     

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。     

用白泥作中和剂—白泥综合利用的又一途径

造纸工业中以草类纤维为原料的制浆黑液回收过程中会产生白泥。如何处理这些白泥,这是不少造纸厂所面临的必须认真解决的问题。我厂经过多年摸索,找到了白泥综合利用     

纤维素酶、半纤维素酶降解膨化玉米秸秆工艺优化

利用纤维素酶和半纤维素酶协同降解经过膨化预处理的玉米秸秆,以提高玉米秸秆相比于单酶解的产糖量。在单因素实验的基础上,以还原糖产率为响应值,通过响应面来优化设计实验。实验数据分析得出,膨化玉米秸秆酶解的最佳工艺为:pH 4.8,液固比13∶1,酶解时间60 h,酶浓度6 g/L,温度51℃。对比纤维素酶单独作用于玉米秸秆的降解效果,双酶协同酶解使酶解液的还原糖产率提高到24%,还原糖产率提高了14.3%。协同酶解的研究为木质纤维素原料的降解提供了一种新的方式。     

固态碳源去除地下水硝酸盐的模拟实验

选取了5种研究较少的固体材料,棉花、丝瓜络、甘蔗渣、可降解餐盒、木屑作为去除地下水硝酸盐的外加碳源。在锥形瓶中进行反硝化对比实验,研究了不同固态碳源下NO3--N、NO2--N、NH4+-N及pH的变化情况,分析了NO3--N及总氮的去除率。研究结果表明,反硝化过程中pH呈升高趋势,在6.9～8.5范围内浮动。可降解餐盒和丝瓜络相对于其他的固态碳源来说,对NO3--N和总氮有较高的去除率,但丝瓜络的总氮去除率明显低于可降解餐盒。可降解餐盒的硝酸盐去除率达到98.28%,总氮去除率达到93.48%。可降解餐盒能够有效地去除地下水硝酸盐,达到以废治废的效果,是经济有效的最佳固态碳源。     

一种新型土壤改良剂的制备及性能研究

以废弃蔗渣为原料提取纤维微晶,结合筛选的高效菌株制备成一种新型的土壤改良剂.通过土壤改良剂的红外光谱分析和电子扫描显微镜(SEM)微观形貌分析,土壤改良剂是由各单体在交联剂作用下形成的交联网状大分子,具有众多亲水基团的共聚体,纤维微晶呈白色条状分布,被共聚体所包裹.土壤改良剂吸水持续时间及吸水性能较蔗渣有明显提升,在去...     

退役动力电池回收再利用碳足迹研究

以《温室气体产品碳足迹量化要求和指南》(ISO 14067:2018)为依据,以等量镍资源生产1 t高镍镍钴锰酸锂(NCM811)电池的正极材料为目标,对新能源汽车动力电池行业退役低镍镍钴锰酸锂(NCM111)电池回收再利用过程的碳足迹进行研究。计算得到,通过回收NCM111电池生产1 t NCM811电池的正极材料净温室气体排放量为18.4 t(以CO₂当量计),比正常使用原生材料生产1 t NCM811电池的正极材料可以减少36.3%的温室气体排放量。建议NCM811电池正极材料生产过程中关注氢氧化钠和电的温室气体减排。假设全部使用绿色能源,通过回收NCM111电池生产1 t NCM811电池的正极材料净温室气体排放量则将减少90.7%。     

长江流域水电站施工区生活垃圾特性及处理处置决策模型研究

随着中国长江流域水电开发进入高峰期,大量的建设人员进入水电站施工营地,导致施工区的生活垃圾处理处置问题日益凸显。通过对金沙江HPS1水电站、雅砻江HPS2水电站和HPS3水电站、大渡河HPS4水电站施工区生活垃圾状况的调查表明,水电站施工生活区生活垃圾人均产量平均值约为0.68kg/d;以厨余、渣土、纸类塑料和橡胶为主,电池等危险废物含量甚微;容重、低位热值、生物可降解物质量分数的平均值分别为358kg/m3、5 234kJ/kg、43.22%。结合施工区所处的环境条件和周围的市政设施现状,采用层次分析法和最小成本法,构建了长江流域水电站施工区生活垃圾处理处置决策模型,可为大型水电站开发过程中施工区生活垃圾全过程管理提供指导。根据决策模型计算得出,HPS1、HPS2、HPS4水电站施工区生活垃圾最优处理处置技术为卫生填埋,HPS3水电站以外运综合处理最优。     

微波辅助改性腈纶纤维对水中Cu~(2+)的吸附性能

以腈纶纤维为原料,采用微波加热冷凝回流的方法制备了一种含有大量胺基和羧甲基的功能化纤维材料,该纤维对Cu~(2+)有较高的吸附能力。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)对改性纤维进行了表征,并讨论了吸附时间、温度、溶液浓度对纤维吸附性能的影响。结果表明,采用微波加热制备改性纤维,在保证纤维具有良好机械强度的同时,大大缩短了反应时间,并且纤维对Cu~(2+)的吸附在120 min内达到平衡,15℃时最大吸附量为103.36 mg·g~(-1),吸附过程符合Freundlich等温模型和准二级动力学方程。经5次吸附/解吸附后,吸附量无显著变化。     

以废碱性电池为原料制备磁性纳米复合材料

以硝酸溶解废碱性锌锰电池所得溶液为原料,采用溶胶-凝胶法成功地制备出了Mn0.6Zn0.4Fe2O4/SiO2磁性纳米复合材料, 并对制备机理进行了探讨.借助于DTA、TG、XRD、IR、SEM和TEM等手段对制备过程进行检测, 并对产物进行表征.研究表明,先将干凝胶在590 ℃条件下预烧,再在1 120 ℃条件下煅烧可直接合成粒径在20 nm左右具有尖晶石结构的磁性纳米复合材料.     

利用废旧锌锰电池制备光催化剂净化甲苯

针对废旧锌锰电池回收利用难,以及光催化剂 TiO2活性低的问题,以废旧锌锰电池和商业二氧化钛为原料,通过球磨法制备了新型复合光催化剂.在紫外光灯照射下,进行了废旧锌锰电池复合改性TiO2对甲苯的光催化氧化实验,并重点探究空速、光照强度、相对湿度和氧气体积分数等关键实验条件对甲苯净化效率的影响.结果表明,改性后的催化剂对甲苯的净化能力大幅提高;当TiO2与废电池芯粉的质量比为2:1时,催化剂的催化效果最好,甲苯的净化效率提高了近45％;空速越大,催化剂对甲苯的净化效率越低;净化效率随光照强度的增加呈现先增加后保持不变的规律;催化剂在相对湿度为30％的条件下具有最佳的催化活性,氧气体积分数为15％时为净化效率达到最大.本研究结果可为废旧锌锰电池的回收利用提供新的思路.     

利用烧结处理废旧电池的工艺研究

对利用烧结处理废旧电池的工艺进行了试验研究.结果表明,在焙烧温度为400℃、时间为90 min时,汞的去除率可达99%以上;在焙烧温度为1100℃、时间为90 min时,脱锌率可达到95%;将除汞除锌后的电池样添加到烧结原料中,其量为1%时,对烧结矿质量基本没有影响,说明该技术处理废旧电池是可行的,可为我国废旧电池的处理和利用开辟一条新的途径.     

利用烧结处理废旧电池的工艺研究

对利用烧结处理废旧电池的工艺进行了试验研究.结果表明,在焙烧温度为400℃、时间为90 min时,汞的去除率可达99%以上;在焙烧温度为1100℃、时间为90 min时,脱锌率可达到95%;将除汞除锌后的电池样添加到烧结原料中,其量为1%时,对烧结矿质量基本没有影响,说明该技术处理废旧电池是可行的,可为我国废旧电池的处理和利用开辟一条新的途径.     

混凝、插管式进气加压浮上法处理油毡原纸废水

油毡原纸废水主要是由打浆,漂洗,抄制的工艺中产生的。油毡原纸的原料为破鞋底、破布、废棉、废麻等,因此形成了这类废水的特点是泥沙浆和短小纤维较多,这些物质均以细小的悬浮物和胶体微粒存在,以某些造纸厂的这类废水为例,其固体悬浮物(SS)含量一般在1000—2000ppm之间,化学耗氧量(COD)一般也在1000—2000ppm之间,pH为6—8,颜色呈灰黑色。     

黄麻纤维活性炭对亚甲基蓝和甲基橙吸附动力学

以黄麻纤维为原料,采用磷酸活化法制备活性炭。研究黄麻纤维活性炭对亚甲基蓝和甲基橙2种染料的吸附行为。结果表明,采用磷酸制备的活性炭,由于表面含有羧基和含磷官能团等酸性基团,能够促进活性炭对亚甲基蓝的吸附;黄麻纤维活性炭对2种染料的平衡吸附量、初始吸附速率均随着初始浓度的增加而升高;相同条件下,黄麻纤维活性炭对亚甲基蓝的平衡吸附量大于甲基橙;黄麻纤维活性炭对两种染料的吸附行为更符合准二级动力学模型。     

微生物燃料电池在污水处理中的研究进展

微生物燃料电池（microbial fuel cell，MFC）利用微生物催化剂将其代谢能直接转化为电能，具有原料广泛、反应条件温和、清洁高效等优点。简述了MFC的工作原理及分类，总结了用于污水处理的MFC的性能及其影响因素。探讨了MFC在实际应用中的瓶颈，并展望其在污水处理中的应用前景。     

纳米钒酸铋/偕胺肟纤维的制备及光催化性能

以Bi(NO3)3和NH4VO3作为原料,偕胺肟纤维作为配体,采用液相法合成钒酸铋/偕胺肟纤维(Bi VO4/AOCF),通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等手段对样品进行了表征分析,结果显示,颗粒状的Bi VO4均匀分布在纤维表面,并以配位键的形式与纤维结合。以罗丹明B为模拟污染物来考察Bi VO4/AOCF的光催化活性,实验结果表明,Bi VO4/AOCF有着很好的光催化活性,并且在酸性条件下的催化活性更好。催化剂对活性黄、亚甲基蓝和甲基橙也表现出很好的光催化活性,且可以重复使用多次,光催化反应过程符合一级反应动力学。     

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。     

海水电池处理模拟海水养殖废水

随着中国海水养殖业的迅猛发展,海水养殖废水排放量与日俱增,近海水域环境严重恶化。采用海水电池处理模拟海水养殖废水,以镁为电池负极,钛为电池正极。镁负极失去电子产生Mg~(2+),与废水中的NH_4~+、PO_4~(3-)结合生成磷酸铵镁(MgNH_4PO_4·6H_2O,MAP),将废水中的NH_4~+和PO_4~(3-)去除。结果表明,当pH为9.5,氮磷配比为1∶1.1时,氮的去除率可达85.34%,磷的去除率可达98.46%。利用正交实验研究pH、初始氨氮浓度、氮磷比和COD4个因素对氮磷去除的影响,氨氮初始浓度、COD分别对氮、磷的去除影响最大。多个电池串联时,总输出电压是各电池电压之和。