纯二氧化碳条件下小球藻固定CO2

微藻固碳已经成为消减温室气体排放的新的研究热点。利用静态吸收方法，考查了通人纯CO2对普通小球藻生长特点、固定CO2效率以及藻液pH值变异的影响。结果表明：通入纯CO2使小球藻生长延滞期显著延长，比普通培养延长10～12d，对其他生长阶段的影响不大；小球藻固定CO2速率可分为2个过程，即物理固碳过程和生物固碳过程，前者在藻细胞延滞期发生，峰值由CO。溶解于培养液造成，后者在藻细胞生长的指数期、稳定期和衰退期发生，峰值由藻细胞指数生长造成，2个过程中，固定CO2速率的变化趋势都是先增大后降低；纯CO2条件下，藻液pH值变化速率高，4d内，藻液即被酸化，随后藻液pH值变化速率逐渐降低，且pH值稳定在适宜水平。因此，采用小球藻固定高浓度CO2时，建议提高接种量并加强培养前期的pH值监测和调控，以保证藻液保持适宜的pH值，并缩短培养时间，提高生物固碳效率。     

利用微藻同步实现CO2生物固定与养殖废水脱氮除磷

文章欲通过对小球藻Chlorella sp.的优化培养提高微藻的固碳率以及对养殖废水中氮、磷的去除率。探讨了光强、初始氮浓度(ITNC)、CO2通气比、通气间隔时间和连续培养时间等因素对Chlorella sp.固定CO2和净化污水的能力的影响。结果表明,在光强240μmol/(m·s)、初始氮浓度128 mg/L、通气比0.3 m3/(m3·min)、通气通断间隔15 s/60 s条件下培养10 d,微藻达到最高固碳率564.67 mg/(L·d),与此同时,氮、磷去除率和生物质浓度分别达到66.72%、55.95%和3.50 g/L。     

用于普通小球藻固碳的气升式内环流平板光生物反应器设计参数优化

为构建适宜普通小球藻快速生长及生物固碳的内环流气升式平板光生物反应器,通过正交实验方法考察了表观气速(SGV)、高径比(H/D)、降流区与升流区的面积比(Ad/Ar)等设计参数对传递特性变量(气含率、液相循环流速、体积传质系数)和微藻固碳速率的影响。结果表明,SGV对微藻固碳速率影响最为显著,Ad/Ar次之,H/D最小。最适设计参数为SGV=0.3 vvm,Ad/Ar=3∶1,H/D=6∶1。SGV主要通过提高了藻液的气含率而对微藻固碳起到积极作用;微藻生长受多重因素影响,仅仅考察体积传质系数对反应器性能的提升并不全面,气含率的提高对微藻高效固碳更为有利。     

水淬钢渣碳酸化固定CO_2

利用HSC-Chemistry软件平台对以气-液-固三相为基础的水淬钢渣碳酸化固定二氧化碳进行了热力学分析,结果表明,温度700 K以下钢渣主要含钙相在水溶液中能够自发与CO2反应,碳酸化固定CO2是可行的;并通过实验研究了反应时间、钢渣粒径、CO2流量及液固比等主要参数对水淬钢渣碳酸化固定CO2的影响。结果显示,在初期阶段反应迅速,固碳率在3 h达到27.9%,即固定二氧化碳的能力约为279 kg/t(钢渣),随后逐渐趋于平衡。粒度越细对固碳过程越有利,液固比及CO2流量影响不明显;XRD及SEM结果也验证了水淬钢渣固定CO2是可行的。     

微藻在生物减排CO2中的应用

微藻是一类单细胞或简单多细胞的微生物,其生长快速,并能够高效地固定各种来源的CO2,包括大气和工厂排放废气中所含的CO2及溶解性的碳酸盐.CO2的固定、生物能源的制备及污水的处理相结合为目前CO2的减排提供了一种前景非常好的技术选择.论述了热化学转化法(湿式碳化、热解及直接液化)等微藻生物质制备生物能源方法的研究状况,并分析了利用微藻生物减排CO2与污水处理相结合的可能性及目前的研究进展.     

影响钝顶螺旋藻固碳的环境因子优化

为了提高钝顶螺旋藻生长过程中的固碳速率,从CO2浓度、温度和光周期3个主要环境因子进行优化。实验结果表明,钝顶螺旋藻在2 L三角瓶中培养时,最佳培养条件为10%CO2,温度30℃,光周期16/8。最佳培养条件下,钝顶螺旋藻对数生长期内比生长速率与固碳速率均达到峰值0.512 d-1和42.506 mg/(L.h)。此外,钝顶螺旋藻的底物消耗表明培养液中的N、P足量,其初始添加量可以满足藻体的生长需要;生长过程中补加10%CO2一方面补充钝顶螺旋藻可吸收碳源,另一方面有利于缓解培养液pH升高对藻生长的影响。     

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。     

钝顶螺旋藻固定模拟烟道气中的CO2

研究了钝顶螺旋藻对模拟烟道气中CO2的固定性能,及其对NOx和SOx水溶形态亚硝态氮、亚硫酸氢根的耐受性。结果显示:随CO2浓度的增加,藻细胞达到最大比生长速率的时间缩短,CO2浓度为15%时藻细胞比生长速率达到最大的时间最短,生物量最终达到最大值4.1 g/L;CO2浓度为15%时藻细胞的固碳率为12.34 mg/(L·h)。研究发现,钝顶螺旋藻能够耐受浓度小于10 mmol/L的亚硝态氮,可将其作为钝顶螺旋藻生长的唯一氮源,但藻生长的延迟期增长。钝顶螺旋藻能够耐受8 mmol/L的亚硫酸氢盐,可将其作为生长的唯一硫源,藻细胞6 d后开始快速增长。     

钝顶螺旋藻固定模拟烟道气中的CO_2

研究了钝顶螺旋藻对模拟烟道气中CO2的固定性能,及其对NOx和SOx水溶形态亚硝态氮、亚硫酸氢根的耐受性。结果显示：随CO2浓度的增加,藻细胞达到最大比生长速率的时间缩短,CO2浓度为15%时藻细胞比生长速率达到最大的时间最短,生物量最终达到最大值4.1 g/L;CO2浓度为15%时藻细胞的固碳率为12.34 mg/（L·h）。研究发现,钝顶螺旋藻能够耐受浓度小于10 mmol/L的亚硝态氮,可将其作为钝顶螺旋藻生长的唯一氮源,但藻生长的延迟期增长。钝顶螺旋藻能够耐受8 mmol/L的亚硫酸氢盐,可将其作为生长的唯一硫源,藻细胞6 d后开始快速增长。     

城市节假日前后碳通量特征及其与车流量关系

全球变化背景下,城市作为主要的碳源,对其碳循环的研究成为陆地生态系统碳循环的重点内容之一。以上海市奉贤区为研究对象,基于涡度相关技术,结合定点连续观测的车流量数据,分析节假日（元旦）前后CO2浓度和碳通量的变化特征,及其与车流量的关系。结果表明,CO2浓度和通量日变化呈现明显的双峰型曲线,节假日CO2浓度（385.6mg/L）平均值低于工作日（401.1 mg/L）。在本研究时段内该系统表现为碳源,尽管在白天的某些时段是碳汇,表明城市系统碳通量受自然和人为2个因素共同作用,自然因素比如该系统中的香樟、雪松等常绿植物的光合作用,人为因素由人类活动造成。基于车流量与交通流量的线性回归分析表明,机动车量碳排放对于碳通量变化产生18%的贡献。     

CO2捕集回收技术研究

主要介绍了常用的胺化合物吸收法、钙基吸收剂法、金属氧化物法等CO2捕集回收技术的最新研究进展及存在的问题,综合对比了各种方法的优缺点:胺化合物吸收法吸收速率快,但再生能耗较高,因此开发"高效低耗"的复合吸收剂成为研究的重点;钙基吸收剂法在高温环境下对CO2的吸收有较好的效果,但吸收剂的碳酸化转化率及热稳定性是有待解决的关键问题;金属氧化物法具有高的CO2吸收效率,但成本较高.在此基础上,探索了CO2捕集回收技术改进工艺,提出改善吸收剂性能、开发高效低耗的CO2选择性吸收剂将成为今后CO2捕集回收技术的研究方向.     

活体微藻对镉(Ⅱ)的富集机理

选取小球衣藻(Chlamydomonas microsphaera)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)和四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)等4种微藻,通过室内模拟实验,对水体中的Cd~(2+)进行吸附,并对吸附Cd~(2+)的微藻分别采用去离子水、0.2 mol·L~(-1)Ca Cl2与研磨处理,测定Cd~(2+)的解脱量,研究活体微藻对重金属离子的富集特征与机理。结果表明:4种活体微藻均对水体中Cd~(2+)有较强的富集能力,在Cd~(2+)初始浓度为10 mg·L~(-1)、溶液pH为7.0的实验条件下,小球衣藻富集量可达76.34 mg·g~(-1),铜绿微囊藻、钝顶螺旋藻和四尾栅藻富集量分别为24.78、15.28和9.85 mg·g-1,说明微藻是良好的重金属吸附剂;4种活体微藻对Cd~(2+)的富集特征均符合准二级动力学方程(R20.99),反映出活体微藻对Cd~(2+)的富集主要是一种化学行为;活体微藻对Cd~(2+)的富集主要是离子交换形式的化学吸附,富集比例均在60%以上,其中小球衣藻最高,达86.51%。除化学吸附外,还包括物理吸附与生物吸收,生物吸收所占富集比例为6.75%~18.96%,而物理吸附量最少,为3.02%~14.63%。     

城市污水中高效COD去除菌对微藻生长的促进作用研究

利用城市污水培养微藻生产柴油既有助于去除污染物,又可回收能源,是解决环境污染与能源危机的研究热点之一。从城市污水处理系统中筛选有利于微藻生长的高效COD去除菌,并考察其对微藻生长的促进作用。研究结果表明:在筛选的38株菌中有5株为高效COD去除菌,分别命名为L2、L8、L11、W2、W5,5个菌株对COD的去除率均达到80%左右。在原污水培养条件下,菌株L11对微藻的生长具有显著的促进作用,与空白组相比,稳定期微藻产量提高了97.7%,微藻平均生长速率提高了12.7%,油脂产量提高了75.8%。菌株L11与微藻共培养不仅可以提高微藻产量,同时有利于使污水中的COD维持在较低水平。     

计算机模拟研究UO2+2在人体细胞液的形态分布

建立了由多种金属离子和小分子配体组成的多相细胞液热力学平衡模型.模拟研究了UO2 2在组织液和细胞液的形态分布及CO2-3、氨三乙酸（NTA）和乙二胺四乙酸（EDTA）浓度对细胞液中UO2 2形态分布的影响.在组织液中,正常生理pH下,当各形态UO2 2总摩尔浓度 [U]= 1.0×10-6 mol/L 或[U]=1.0×10-3 mol/L时,UO2 2均主要以[UO2(CO3)3]4-和[UO2(CO3)2]2-形态存在.在细胞液中,当[U]=1.0×10-6 mol/L时,UO2 2主要以[UO2(CO3)3]4-和[UO2(CO3)2]2-存在；当[U]=1.0×10-3 mol/L,pH为6.0～6.8时,细胞液中存在大量的固相(UO2)3(PO4)2·4H2O,当pH为6.8～7.4时,UO2 2主要以[UO2(CO3)3]4-、[UO2(CO3)2]2-和[(UO2)2CO3(OH)3]-存在.细胞液中(UO2)3(PO4)2·4H2O含量随[U]升高而增加.通过调节细胞液pH和增加细胞液CO2-3浓度均能降低其固相UO2 2配合物含量.在细胞液中增加NTA会增加(UO2)3(PO4)2·4H2O含量,当添加EDTA时会显著降低(UO2)3(PO4)2·4H2O含量.     

粉煤灰、电石渣及其配合物碳酸化特性

为了促进粉煤灰和电石渣建材化高效利用和协同矿化CO_2减排,研究了粉煤灰、电石渣及其配合物的碳酸化特性。实验采用pH在线测试方法分别对粉煤灰、电石渣以及两者配合物的碳酸化过程的pH进行在线测试,并对原料和产物进行XRD、TGA和SEM表征。结果表明:相同条件下,粉煤灰碳酸化浆液pH降到7.0的平均速度约为电石渣的51倍;与等量电石渣单独碳酸化相比,粉煤灰与电石渣按照4:1(质量比)复配碳酸化pH降低到7.0的速度较纯电石渣提高了近5.6倍,且在相同电石渣配量的条件下,粉煤灰-电石渣复配料比碳酸钙-电石渣复配料的碳酸化反应完成时间缩短了31.6%,说明电石渣与粉煤灰复配后进行碳酸化反应具有明显协同促进作用。TGA分析表明,纯粉煤灰和纯电石渣的固碳率分别约为2%和61.3%,粉煤灰与电石渣复配料的固碳率较等量单一电石渣和粉煤灰的固碳率之和的计算值提高了19.6%。SEM分析表明,粉煤灰与电石渣复配料碳酸化产物碳酸钙颗粒在粉煤灰表面呈现异位分散附着形态,而单一电石渣碳酸化产物碳酸钙则在电石渣颗粒表面呈现原位聚集附着形态。这可能是复配料固碳率提高的主要原因。     

双氧水-高锰酸钾催化氧化降解地下水中硝基苯的效能与机理

应用双氧水-高锰酸钾(H2O2-KMnO4)催化氧化作用,对地下水中硝基苯(NB)的降解效果和作用机理进行了研究,探讨了H2O2、KMnO4的不同浓度、不同pH值以及地下水中比较有代表性的共存离子钙(Ca2+)、镁(Mg2+)、铜(Cu2+)、锌(Zn2+)、重碳酸根(HCO3-)、碳酸根(CO23-)等因素对NB氧化...     

活性氧化铝负载DBU吸附CO2

为了减少燃煤电厂烟气CO2排放,对浸渍法制备的活性氧化铝(Al2O3)负载1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一碳-7-烯(DBU)吸附剂及其固定床吸附CO2性能进行了研究,采用全自动气体吸附分析仪和同步热重分析仪对吸附剂比表面积、总孔容、平均孔径和热稳定性进行了表征。实验结果表明,Al2O3负载DBU吸附剂具有较大的比表面积和发达的孔隙结构,在低于140℃时具有良好的热稳定性;在室温条件下,DBU负载率为11.75%时,吸附剂对CO2吸附量最高可达18.11mg/g;经过8次吸附-脱附循环实验后,吸附剂仍保持较好的CO2吸附性能。     

金属改性碳脱除PH_3和H_2S动力学及反应机理研究

为综合利用黄磷尾气中的CO,通过计算平均活化能和测定XPS、TG/DTA和氮吸附特性的方法,研究了Cu2+和某金属离子Mn+改性碳脱除PH3和H2S的动力学和反应机理问题.结果表明:H2S在金属改性碳上反应时平均活化能为134.4 J/mol为-0.76级反应,PH3在金属改性碳上反应时平均活化能为1 247.6 J/mol为-0.8级反应;减小改性碳粒径增加流量可以显著提高其脱除PH3和H2S的速率;XPS、TG/DTA和孔径分布分析证明,改性碳净化H2S和PH3是一个催化吸附过程,H2S和PH3首先与氧在改性碳表面进行催化氧化反应,然后生成S和P2O5沉积吸附在改性碳表面.     

不同培养模式对钝顶螺旋藻生长和固碳速率的影响

为提高钝顶螺旋藻的生长速率和CO_2固定效率,从钝顶螺旋藻的培养方式,无机碳和有机碳的添加方式两方面进行优化。对比光自养、混养、异养3种培养方式的结果表明,混养培养能获得最高的生物量和固碳速率,分别为1.612g/L和105.431 mg/(L·h)。考察自养-异养的混合培养下3种碳源添加方式的影响,对比2种无机碳源结果得到自养培养每8 h通入5%浓度的CO_2,螺旋藻最高固碳速率和生物量分别达到265.455 mg/(L·h)和2.007 g/L,远大于添加16 g/L Na HCO_3的生物量(1.648 g/L);且自养培养阶段添加1 g/L葡萄糖组较不添加组,生物量和固碳速率分别减小了0.370 g/L和17.902 mg/(L·h);无机碳源的存在对异养培养阶段的影响结果表明,暗培养过程鼓入5%浓度CO_2,培养液的p H下降较快,影响生物量和固碳速率。因此,在自养-异养混合培养螺旋藻时,光暗培养阶段的两种碳源添加量要适当,保证螺旋藻生长和固碳最优。     

复掺粉煤灰吸附剂碳化固碳反应及对重金属浸出特性的影响

针对复掺方法提高粉煤灰矿物固碳效率和重金属析出钝化作用,采用粉煤灰掺入不同比例的消石灰和氧化铝制备了固碳吸附剂,利用三相高压反应釜模拟碳酸化固碳反应,利用热重-差热测试分析了不同配比固化剂CO_2固定量和固定效率,对碳酸化反应前后固化剂的化学成分进行了分析,揭示了复掺粉煤灰吸附剂固碳机理,对碳酸化反应前后固化剂材料中重金属浸出毒性进行了实验模拟。结果表明,粉煤灰基固化剂复掺消石灰后,增加了固化材料中CaO量,显著提高了碳酸化体系中pH值,当粉煤灰与消石灰质量比为1∶1时,碳固定效率最高,达到6.98%。当消石灰的投加量为50%时,As、Cd、Cu、Pb、Cr受到了较强的抑制效果,Ni、Zn的浸出浓度没有变化。因此,复掺消石灰、氧化铝的粉煤灰基碳固化材料可有效改善纯粉煤灰碳酸化固定CO_2的效率,并可降低粉煤灰碳酸化后重金属的浸出毒性。