酸性橙7在PbO2/Ti和IrO2-Ta2O5/Ti电极上的电催化氧化

采用PbO2/Ti和IrO2-Ta2O5/Ti电极对酸性橙7(AO7)模拟废水进行了电解处理实验研究。考察了2种电极上不同电流密度条件下AO7的去除率、反应动力学、COD去除效果及瞬时电流效率,结果表明,在相同条件下,PbO2/Ti电极表现出更好的处理效率、更适合用于AO7的矿化。循环伏安(CV)曲线表明,PbO2/Ti电极具有更高的析氧电位且在AO7电解液中出现了氧化峰,说明PbO2/Ti电极对AO7具有更好的催化活性和直接氧化能力。紫外可见光谱对比分析表明,IrO2-Ta2O5/Ti电极对AO7的结构破坏速度缓慢且伴随苯胺等中间产物产生,对AO7的矿化程度弱。对比结果说明PbO2/Ti电极更适合于偶氮类染料废水的电催化氧化处理。     

PbO2电极的改性及其在难降解有机废水电化学处理中的应用

电化学方法处理难降解有机废水是一种很有前途的技术,其应用的关键是开发出高效、稳定、低成本的电极材料.PbO2电极在工业领域具有广泛的应用基础,具有较高的析氧电势和电催化活性,被认为在电化学处理难降解有机废水方面有重要的应用前景.本文对PbO2电极制备方法与改性以及在难降解有机废水电化学处理中应用的研究成果和最新进展进行了综述,并对该研究领域今后的发展趋势进行了分析.     

PbO2电极的改性及其在难降解有机废水电化学处理中的应用

电化学方法处理难降解有机废水是一种很有前途的技术,其应用的关键是开发出高效、稳定、低成本的电极材料.PbO2电极在工业领域具有广泛的应用基础,具有较高的析氧电势和电催化活性,被认为在电化学处理难降解有机废水方面有重要的应用前景.本文对PbO2电极制备方法与改性以及在难降解有机废水电化学处理中应用的研究成果和最新进展进行了综述,并对该研究领域今后的发展趋势进行了分析.     

Ti/BDD/PbO2复合电极在化学需氧量测定中的应用

以钛基掺硼金刚石为基体,采用电沉积的方法制备了Ti/BDD/PbO2复合电极,并将其用于化学需氧量(COD)的测定。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射谱图(XRD)表征了电极的微观形貌及结构,采用电化学工作站考察了电极对有机物响应特性。实验结果表明,在1.45 V的低电位条件下,线性范围为0.5～175 mg/L,检测限为0.3 mg/L(S/N=3)。采用Ti/BDD/PbO2复合电极测定法和重铬酸钾标准方法对市政污水、食品废水及印染废水的对比结果表明,2种方法的相对误差小于10%,具有良好的一致性。     

Ti/BDD/PbO_2复合电极在化学需氧量测定中的应用

以钛基掺硼金刚石为基体,采用电沉积的方法制备了Ti/BDD/PbO2复合电极,并将其用于化学需氧量（COD）的测定。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射谱图（XRD）表征了电极的微观形貌及结构,采用电化学工作站考察了电极对有机物响应特性。实验结果表明,在1.45 V的低电位条件下,线性范围为0.5～175 mg/L,检测限为0.3 mg/L（S/N=3）。采用Ti/BDD/PbO2复合电极测定法和重铬酸钾标准方法对市政污水、食品废水及印染废水的对比结果表明,2种方法的相对误差小于10%,具有良好的一致性。     

直接电解法处理染料废水的研究

实验以Ti为基体，分别采用热分解法和阳极电沉积法制备了SnO2和PbO2电极。用XRD、SEM、XPS和稳态极化、循环伏安法分别对上述电极进行结构特性表征和电化学特性检测。实验结果表明，在相同工作条件下，SnO2电极的析氧电势比PbO2电极高300～500mV，且其作为阳极降解的直接染料(直接橙S和直接耐晒黑G)模拟废水COD值下降速度快。在模拟染料废水处理体系中，提高反应温度有利于染料的降解。SnO2电极阳极氧化染料溶液过程中，能定性检测到降解产物——CO2。     

直接电解法处理染料废水的研究

实验以Ti为基体 ,分别采用热分解法和阳极电沉积法制备了SnO2 和PbO2 电极。用XRD、SEM、XPS和稳态极化、循环伏安法分别对上述电极进行结构特性表征和电化学特性检测。实验结果表明 ,在相同工作条件下 ,SnO2 电极的析氧电势比PbO2 电极高 30 0～ 5 0 0mV ,且其作为阳极降解的直接染料 (直接橙S和直接耐晒黑G)模拟废水COD值下降速度快。在模拟染料废水处理体系中 ,提高反应温度有利于染料的降解。SnO2 电极阳极氧化染料溶液过程中 ,能定性检测到降解产物———CO2 。     

不同电极降解2-氯苯酚

采用电沉积法制备了4种钛基二氧化铅电极,并与商业化的钛基RuO2电极进行了对比。分别用XRD和阳极极化曲线对电极性能进行了表征,并以2-氯苯酚为目标污染物,考察了6种电极的电催化氧化性能。研究结果表明,以钛板为基体的系列电极的综合性能优于以钛网为基体的相应电极。以β-PbO2为活性外层的二氧化铅电极的综合性能优于以RuO2为活性外层的电极。6种电极对2-氯苯酚降解反应均遵循一级反应动力学规律。其中Ti/α-PbO2/β-PbO2电极析氧电位最高,电催化性能最好,对2-氯苯酚的去除率可达99.3%。     

RuO_2-IrO_2/Ti修饰阳极的制备及电催化降解苯酚的研究

采用涂刷法制备铱、钌摩尔比(Ir∶Ru)分别为1∶2、1∶1和2∶1的3种RuO2-IrO2/Ti修饰电极。5g/L苯酚溶液中循环伏安(CV)曲线测试结果表明,Ir∶Ru为1∶2的RuO2-IrO2/Ti修饰电极没有出现明显的氧化峰,而Ir∶Ru分别为1∶1、2∶1的RuO2-IrO2/Ti修饰电极分别在0.83、0.90V处出现明显的氧化峰。0.5mol/L硫酸溶液中的极化曲线测试结果表明,Ir∶Ru分别为1∶2、1∶1、2∶1的3种RuO2-IrO2/Ti修饰电极的析氧电位分别为1.20、1.25、1.35V。一定条件下的苯酚降解试验结果表明,160min后Ir∶Ru分别为1∶2、1∶1、2∶1的3种RuO2-IrO2/Ti修饰电极的苯酚去除率分别达到74.3%、82.3%和94.6%。可见,Ir∶Ru为2∶1的RuO2-IrO2/Ti修饰电极的析氧电位最高,苯酚去除率最高,电催化效果最好。     

Nd-碳纳米管-PbO2/SnO2-Sb/Ti电极的制备及性能研究

采用热刷涂层法制备了钛载SnO_2-Sb中间层,通过电沉积法得到Nd-碳纳米管(CNTs)-PbO_2/SnO_2-Sb/Ti电极。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对电极的组成、形貌进行了表征,采用接触角分析和电化学方法考察了电极的电化学性能。结果表明,稀土金属掺杂于SnO_2-Sb/Ti中间层可阻隔氧和基体的接触而有效保护钛基,提高电极材料的稳定性、析氧电位和电化学降解苯酚的能力。另外,Nd-CNTs-PbO_2/SnO_2-Sb/Ti可增加阳极材料的憎水性,有利于提高电极的电化学降解效率。     

O3、H2O2/O3及UV/O3在焦化废水深度处理中的应用

采用O₃、H₂O₂/O₃和UV/O₃等高级氧化技术(AOPs)对某焦化公司的生化出水进行深度处理，考察了O₃与废水的接触时间、溶液pH、反应温度等因素对废水COD去除率的影响，确定出O₃氧化反应的最佳工艺参数为：接触时间40 min，溶液pH 8.5，反应温度25℃，此条件下废水COD及UV₂₅₄的去除率最高可达47.14%和73.47%；H₂O₂/O₃及UV/O₃两种组合工艺对焦化废水COD及UV₂₅₄的去除率均有一定程度的提高，但H₂O₂/O₃系统的运行效果取决于H₂O₂的投加量。研究结论表明，单纯采用COD作为评价指标，并不能准确反映出O₃系列AOPs对焦化废水中有机污染物的降解作用。     

电化学脱硝过程参数的响应曲面优化研究

以Ti/IrO2-TiO2-RuO2为阳极,Cu/Zn合金电极为阴极,在无隔膜电解池中对这一新构造电极对的脱硝氮性能进行了研究。为了有效结合阴极硝氮还原能力和阳极氧化能力,采用响应曲面法中的Box-Behnken设计优化了对电化学脱硝过程有显著影响的4个重要因素:氯化钠含量、电流密度、pH和初始硝氮浓度。优化结果表明,相对于pH和初始硝氮浓度,氯化钠含量和电流密度对脱硝性能影响更大,而阴极硝氮还原性能主要受初始硝氮浓度、pH的影响。以6 h内电极对脱氮百分率为响应量,优化得最佳电化学脱硝过程参数为:氯化钠含量,1 g/L;电流密度,24.99 mA/cm2;pH,1.81;初始硝氮浓度100 mg/L。在此实验条件下,6 h内电极对脱氮百分率预测值为99.84%。通过3次重复验证实验,确认实际6 h内电极对脱氮百分率为91.34%。预测值与实测值两者相差不大,由此可知,Box-Behnken设计是一种优化电化学脱氮实验参数的有效方法,经过优化后的电极对具有较佳的脱氮效率。     

钛基IrO2-SnO2电极在烟气海水脱硫恢复系统中的应用

采用浸渍-热分解法制备了含IrOx-TiO2中间层的IrO2-SnO2电极,得到的电极具有较高的析氯电催化活性和较强的稳定性,并通过电化学氧化法对Na2SO3海水脱硫模拟液进行处理,考察了电流密度、温度、pH值和电解时间等电解工艺参数对Na2SO3去除率和化学需氧量COD的影响.结果表明,在电流密度为200 mA/cm...     

光电催化氧化处理反渗透浓水

采用光电催化氧化技术对天津市某石化企业反渗透单元浓水进行处理。经光催化、电化学及光电催化氧化处理后浓缩液出水的COD、氨氮及色度去除率进行了对比研究。详细探讨了不同电流密度、反应时间及紫外灯功率对COD、氨氮及色度去除效果的影响。结果表明,在电流密度为2.0 mA/cm2,紫外灯光强度为30μW/cm2的条件下,处理150min后,COD的去除率为92.06%,氨氮浓度从44.61 mg/L下降至2.84 mg/L,色度去除率达到100%。对光电催化氧化法处理不同时间的出水进行了三维荧光光谱及凝胶色谱分析。结果表明,光电催化氧化法可将反渗透浓水中大部分大分子有机物结构破坏,使其分解成小分子有机物。     

The growth response of Alternanthera philoxeroides in a simulated post-combustion emission with ultrahigh [CO2] and acidic pollutants

Although post-combustion emissions from power plants are a major source of air pollution, they contain excess CO₂ that could be used to fertilize commercial greenhouses and stimulate plant growth. We addressed the combined effects of ultrahigh [CO₂] and acidic pollutants in flue gas on the growth of Alternanthera philoxeroides. When acidic pollutants were excluded, the biomass yield of A. philoxeroides saturated near 2000 μmol mol⁻¹ [CO₂] with doubled biomass accumulation relative to the ambient control. The growth enhancement was maintained at 5000 μmol mol⁻¹ [CO₂], but declined when [CO₂] rose above 1%, in association with a strong photosynthetic inhibition. Although acidic components (SO₂ and NO₂) significantly offset the CO₂ enhancement, the aboveground yield increased considerably when the concentration of pollutants was moderate (200 times dilution). Our results indicate that using excess CO₂ from the power plant emissions to optimize growth in commercial green house could be viable.     

Mn的氧化价态对Mn/γ-Al2O3催化剂催化臭氧氧化气相低浓度甲苯的影响

采用共沉淀法，以Al₂O₃为载体制备Mn/γ-Al₂O₃和Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化剂，并分别在N₂气氛和O₂气氛下焙烧。采用固定床连续流动反应器，研究所制备催化剂在室温条件下催化臭氧氧化甲苯的性能。通过XRD、XPS和FTIR等手段对催化剂的结构和组成进行表征。结果表明，Mn/γ-Al₂O₃催化剂具有良好的催化臭氧氧化甲苯和催化臭氧自身分解的性能，共沉淀法制备催化剂的最佳Mn负载量为20%。O₂气氛焙烧和Ce的加入，可以有效提高催化剂的活性和寿命。原因是O₂气氛焙烧和Ce的加入可以提高Mn的氧化价态。催化剂失活的主要原因是有机副产物在催化剂表面吸附堆积，失活催化剂在550℃、空气气氛下焙烧可恢复催化性能。     

Evaluation of UV/TiO(2) and UV/ZnO photocatalytic systems coupled to a biological process for the treatment of bleaching pulp mill effluent

This paper presents an exploratory study of pulp mill bleaching effluent treatment by a biological-photocatalytic coupled system. A fungus, Trametes pubescens, immobilized on polyurethane foam was used to inoculate the biological pre-treatment system. The pretreated effluent was then exposed to a photocatalytic treatment in which two catalysts (TiO₂ and ZnO) and two supports (aluminum foil and Luffa cylindrica) were tested. Catalyst characterization was carried out by means of X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Information about crystalline structure, chemical composition, morphology, homogeneity and distribution on the support surface area was obtained. The overall biological-photocatalytic coupled system achieved degradation of 96% of initial total organic carbon (TOC), 97% of 2-chlorophenol (2-CP), 90% of 2,4-dichlorophenol (2,4-CP) and 99% of 2,4,6-trichlorophenol (2,4,6-TCP). This approach of synergistic coupling of T. pubescens and a semiconductor photocatalyst appears to be a viable alternative for the treatment of these non-biodegradable effluents.     

超声波协同H_2O_2处理养殖场污水

为了有效地改善养猪场污水的质量,以H2O2为药剂,对污水进行了水浴加热和超声波辅助的对比实验,考察了超声波发生器输出端电流强度、处理时间、H2O2用量对污水的COD、氨气及颜色的影响,并进行正交实验优化。结果表明,超声波协同H2O2处理养殖污水是一种切实可行的方法,超声波协同H2O2处理污水的最佳工艺条件:电流0.7 A、处理时间2 min、H2O2用量3%,在此条件下降低COD量可达95%以上,氨氮的含量可降至14~15 mg/L,氨臭味大大得到了改善,并将原污水由黑色变为浅黄色。     

Impact of biochar application to a Mediterranean wheat crop on soil microbial activity and greenhouse gas fluxes

Biochar has been recently proposed as a management strategy to improve crop productivity and global warming mitigation. However, the effect of such approach on soil greenhouse gas fluxes is highly uncertain and few data from field experiments are available. In a field trial, cultivated with wheat, biochar was added to the soil (3 or 6 kg m⁻²) in two growing seasons (2008/2009 and 2009/2010) so to monitor the effect of treatments on microbial parameters 3 months and 14 months after char addition. N₂O, CH₄ and CO₂ fluxes were measured in the field during the first year after char addition. Biochar incorporation into the soil increased soil pH (from 5.2 to 6.7) and the rates of net N mineralization, soil microbial respiration and denitrification activity in the first 3 months, but after 14 months treated and control plots did not differ significantly. No changes in total microbial biomass and net nitrification rate were observed. In char treated plots, soil N₂O fluxes were from 26% to 79% lower than N₂O fluxes in control plots, excluding four sampling dates after the last fertilization with urea, when N₂O emissions were higher in char treated plots. However, due to the high spatial variability, the observed differences were rarely significant. No significant differences of CH₄ fluxes and field soil respiration were observed among different treatments, with just few exceptions. Overall the char treatments showed a minimal impact on microbial parameters and GHG fluxes over the first 14 months after biochar incorporation.     

响应面法优化UV/H_2O_2光氧化法处理高浓度LAS废水

采用响应面法对UV/H2O2光氧化法处理高浓度LAS废水的工艺参数进行了系统研究。根据Box-Behnken Design(BBD)设计原理,以初始pH与H2O2投加量、反应时间和温度为主要影响因素,设计4因素3水平共29个实验点的实验方案,并建立了二次响应面拟合模型。方差分析表明,初始pH与H2O2投加量、反应时间和温度以及初始pH和H2O2投加量、H2O2投加量和温度之间的交互作用,对实验结果具有显著性影响。实验得到的光氧化高浓度LAS废水最佳工艺条件,pH为4.0,H2O2投加量为40 mmol/L,反应时间为90 min,温度为25℃,在此条件下,LAS的平均去除率为98.1%。