镍铝复合金属氧化物电极电吸附去除水中硫代硫酸根研究

水滑石是一种高效的电吸附材料,可用于工业废水中硫代硫酸盐的去除.硫代硫酸盐(S2O2-3)是废水中主要含硫污染物.本研究采用共沉淀法,在泡沫镍基体上成功合成了Ni Al-LDHs,并经煅烧成功转化为Ni Al-LMO电极.NiAl-LMO电极电化学性能稳定,可逆性好,比电容可达577F·g-1.NiAl-LMO电极在外加电压为1. 0 V、p H为7、温度40℃时,对S2O2-3电吸附效率最高达60.9%,施加相反电压后S2O2-3电脱附率达84.9%.本研究为含S2O2-3废水处理提供了新的电吸附电极材料和技术选择.     

MnO2/CFP复合电极的制备及电吸附Pb2+特性的研究

电极材料的形貌结构与电化学性能等将直接影响着电吸附效果.本研究将二氧化锰(Mn O2)通过电沉积的方法负载于碳纤维纸(CFP)材料上,制备获得了Mn O2/CFP复合电极.所制得的Mn O2/CFP复合电极电化学性质稳定、电容量高,复合电极的单位质量比电容量可高达360 F·g-1.用此电极对初始浓度为6 mg·L-1左右的Pb2+溶液进行电吸附,考察了电沉积时间、电压、p H值等因素对复合电极电吸附效果的影响.结果表明,沉积时间为500 s、电压值为1.0 V、p H值为5.0的条件下可获得最佳的电吸附效果,电吸附3 h后原溶液中残留Pb2+达到0.01 mg·L-1以下,去除效率高达99%以上.本研究为水中重金属离子的去除提供了新的技术选择.     

用钢渣处理含镍废水

对钢渣处理含镍废水进行了试验研究 ,探讨了钢渣用量、废水酸度、接触时间等因素对除镍效果的影响 ,结果表明 :在废水 p H值≥ 3、Ni2 +≤ 3 0 0 mg/ L 范围内 ,按镍与钢渣重量比为 1 / 1 5投加钢渣进行处理 ,镍去除率大于 99%,废水经处理后可达排放标准。     

N,N-双(二硫代羧基)乙二胺对微量络合镍的深度脱除特性研究

以柠檬酸镍(CA-Ni)、酒石酸镍(TA-Ni)、焦磷酸镍(SP-Ni)3种低浓度模拟络合镍废水为研究对象,选用自制的重金属捕集剂N,N-双(二硫代羧基)乙二胺(EDTC),对废水中的Ni进行深度脱除.重点研究了EDTC投加量、初始p H、反应时间对Ni去除效果的影响及螯合沉淀物的沉淀性能和溶出特性,同时分析了EDTC去除络合Ni的机理.研究结果表明,处理初始浓度5 mg·L~(-1)的CA-Ni、TA-Ni、SP-Ni,p H为4~8,EDTC最佳投加量分别为60 mg·L~(-1)、55 mg·L~(-1)和70 mg·L~(-1),PAM(聚丙烯酰胺)为1 mg·L~(-1),反应时间2 min,Ni的出水浓度均低于0.05mg·L~(-1),去除率达99%以上.螯合沉淀物沉降性能好且在弱酸弱碱条件下能稳定存在.红外光谱图和元素分析结果表明:EDTC与Ni发生螯合反应,即EDTC直接脱除络合镍中的Ni2+,并与Ni2+生成更稳定的螯合产物EDTC-Ni,进而有效地去除废水中Ni.     

多孔TiO2薄膜电极/泡沫镍硬模板制备及其光电催化性能

以泡沫镍为载体,活性炭为造孔剂,采用硬模板法制备泡沫镍负载多孔TiO2薄膜(Porous TiO,films/foam nicel,PTFN)电极,并利用XRD和SEM等测试手段对其结构进行表征.同时,通过亚甲基蓝溶液的光电催化降解反应,对其光电催化活性进行评价,并探讨阳极偏压、通气速率、亚甲基蓝初始溶液浓度和活性炭造孔剂量对降解效率的影响规律.结果表明:相对于未加模板造孔剂的TiO2薄膜电极的光电催化性能,泡沫镍负载多孔TiO2薄膜具有更好的光电催化性能,原因是高比表面积电极有利于为光电催化提供高浓度的亚甲基蓝分子,使反应速率加快;另外,存在最佳的光电催化降解条件,即当外加阳极偏压为3 V,通气速率为40 L·h-1,n(活性炭造孔剂最):n(前驱体中钛)(即C/Ti)为10％,亚甲基蓝溶液初始浓度为1mg·L-1时,光电催化降解效率最高.同时,研究发现,亚甲基蓝在光电催化降解过程中,通过自由基的氧化发生了C=N键的断裂去甲基化,最后被降解为H2O、CO2和SO42-、NO3-、Cl-离子.     

外加电场下镍污染土壤离子迁移过程及机理

通过设计正交实验对镍污染土壤的电动修复进行研究,结果表明,在外加电场下镍离子迁移效果很明显,大部分镍离子迁移到阴极电解液和位置5土壤中,两位置总迁移率基本达到70%以上,且沙土和沙壤土的迁移速度明显比黏土快,沙土最高迁移率达到99.9%,沙壤土最高为68.3%,黏土仅为37.8%,最高迁移率均出现在阴极p H控制为5条件下。极差计算结果表明,对迁移率影响大的因素为土壤类型和阴极p H,在相同土壤类型下,阴极p H则为最重要影响因素,而电压梯度和阳极p H对迁移率影响不明显。由于电压梯度对迁移率影响不大,但对耗电量影响却很大,因此综合分析可得,该次试验最适合的电压梯度为0.5 V/cm。外加电场对土壤p H影响较小,土壤p H均分布在弱酸和中性范围。     

Pd/GO/Ni电极的制备及对2,4-二氯酚的降解研究

为去除持久性氯代有机污染物2,4-二氯酚(2,4-DCP),利用电化学沉积法制备了一种新型钯/氧化石墨烯/泡沫镍(Pd/GO/Ni)电极,并通过电化学法降解2,4-二氯酚,取得良好的效果。通过扫描电镜等表征手段观察其表面形貌。结果表明:氧化石墨烯浓度为10 mol/L是制备Pd/GO/Ni电极的最佳浓度,p H为3时,Pd/GO/Ni电极对2,4-二氯酚的去除率达到90.7%。     

泡沫镍/铁粉脱氯降解莠去津

在 Ni/Fe 二元金属粉末脱氯降解莠去津的基础上,为了减少镍的流失对环境产生的二次污染,采用泡沫镍/铁粉体系作为还原剂,研究其对莠去津的脱氯效率,并和铁粉、Ni/Fe 二元金属体系的催化特性进行了比较.结果表明,在相同的反应条件下(pH 2.0,莠去津初始浓度20.0mg/L),泡沫镍为 1.0g,铁粉添加量分别为 2.0,3.0,5.0g 时,反应 90min,脱氯效率分别增加 14.11%、15.97%、29.50%;泡沫镍+铁粉分别为0+5.0g、0.5g+5.0g、1.0g+5.0g、1.95g+5.0g 时,莠去津 90min 的脱氯效率分别为 52.76%、80.13%、82.26%、65.25%.但是与 Ni/Fe 二元金属相比,催化性能要低得多,这可能与泡沫镍/铁粉体系的比表面积下降有关.     

巯基重金属捕集剂脱除电镀废水中低浓度Ni的效能及机理研究

以某电镀厂经Na2S预处理后的废水作为研究对象,选用Na OH、Na2S和有机巯基类化合物(EDTC)作为重金属捕集剂,对废水中低浓度Ni进行深度脱除.通过处理效果对比,最终选用EDTC作为Ni理想的捕集剂,重点考察了加药方式、p H、EDTC投加量、反应时间、PAC投加量及不同含Ni电镀废水对Ni去除效果的影响并探讨了EDTC去除Ni的机理.结果表明,Ni初始浓度为6.41 mg·L-1时,最佳工艺条件依次为:p H为7.0,EDTC投加量为摩尔比nEDTC/nNi=4,反应时间为15 min,PAC投加量为100 mg·L-1,PAM投加量为2.5 mg·L-1,此时出水Ni2+浓度为1.08 mg·L-1,去除率达83.15%.在此基础上,针对3种不同含Ni电镀废水,经EDTC处理后Ni去除率均在80%以上,部分废水出水Ni2+浓度低于0.1 mg·L-1,达到了《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》中关于Ni污染物特别排放限值的要求(0.1 mg·L-1).红外光谱图和有机元素分析结果表明,EDTC与Ni会发生螯合反应,即EDTC巯基中硫捕捉Ni2+并趋向成键,生成难溶的螯合产物,从而有效地去除废水中Ni.     

脉冲电解法处理含镍废水

实验研究了脉冲电解法处理酸性含镍工业模拟废水的工艺条件,并对各种影响因素包括阴极材料,流速,脉冲电源频率,占空比以及峰流进行了研究。结果表明最佳电解条件为三维电极泡沫铜为阴极,使用脉冲电源作为供电方式,频率1 000Hz,占空比50%,峰流1.8A,流速为22cm/s,极距接近为零。镍离子去除率(回收率)可达99%以上,出口浓度1mg/L,满足国家排放标准。     

桉树叶提取液还原石墨烯电极提高微生物燃料电池产电性能的研究

将桉树叶提取液绿色还原氧化石墨烯(G-rGO)电极和微生物还原氧化石墨烯(B-rGO)电极依次作为微生物燃料电池(MFC)阳极,采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对所制备的电极进行表征,并采用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)对比2种电极的电化学性能.结果发现,G-rGO阳极的内阻为243.87Ω,应用于MFC时最大功率密度和最大输出电压分别为18.77 W·m~(-3)和760 mV,对照组B-rGO电极的内阻为299.11Ω,将其应用于MFC时最大功率密度和最大输出电压分别为13.16 W·m~(-3)和635 mV,对照组未修饰阳极的内阻为375.21Ω,最大功率密度和最大输出电压分别为8.97 W·m~(-3)和480 mV.研究表明,G-rGO电极电阻更小,导电性能更优越.     

钯/泡沫镍阴极对水中微量氯贝酸的电催化氢化还原脱氯研究

氯贝酸（Clofibric acid, CA）是一种常见药品和个人护理品（PPCPs）类物质,在环境中具有持久性和稳定性.常规的水处理技术难以去除微量的CA,采用电催化氢化脱氯的方法可有效实现脱氯.本研究考察了CA初始浓度、工作电位、阴极液初始pH、反应温度、钯载量和电解质Na₂SO₄的浓度等多种因素对氯贝酸降解的影响.结果表明,CA的脱氯降解符合一级动力学方程,在工作电位为-0.85 V vs Ag/AgCl,钯负载量为0.20 mg·cm^-2,Na₂SO₄浓度为10 mmol·L^-1,初始阴极液pH为4.6,反应温度控制在303 K时,经过120 min的反应后,初始浓度为5 mg·L^-1的CA降解率达98%.因此利用钯/泡沫镍电极电催化还原降解废水中的CA具有很大的应用潜力.     

石墨烯凝胶电极的制备及电吸附Pb2+的性能

电吸附去除水中重金属离子具有吸附容量高和电极可再生的优点.本文采用高温水热法还原氧化石墨烯(GO)得到石墨烯水凝胶(GS)并经压片制得GS电极.本文对GS电极的电化学性能进行了测试,考察了GS电极电吸附Pb~(2+)的动力学和热力学特性,以及电极的脱附和循环使用情况.结果表明,GS电极的电化学性能优异,其单位质量比电容高达200.4 F·g~(-1)(1 A·g~(-1));提高电压有利于GS电极电吸附Pb~(2+),电压为-1.2 V时,GS电极对Pb~(2+)的去除率达96.4%;GS电极电吸附Pb~(2+)的饱和吸附量达461.20 mg·g~(-1),是不加电时饱和吸附量的2倍;施加反向电压可以实现Pb~(2+)的脱附和电极再生,电吸附-脱附15次后,电极对Pb~(2+)的去除率保持在95%以上.     

利用活性碳毡构建流通式电容去离子器件及其电容脱盐性能研究

采用活性碳毡(ACF)作为电吸附材料,构建流通式(Flow-through)电容去离子(CDI)装置,以模拟盐水为对象,考察了电压、通量、进水初始浓度及盐离子种类等条件对ACF电吸附容量的影响,并与平板式(Flow-by)电容去离子装置对比.结果表明,在流通式运行模式下,ACF电吸附容量随着电压、进水盐浓度的增大而增大,吸盐量最终会达到极值(最大吸附量).ACF电吸附容量会随着进水通量的增大先增大后减小.在电压1.2 V、通量0.053 m L·min~(-1)·cm~(-2)、进水初始浓度1000 mg·L~(-1)的条件下,流通式CDI中ACF对硫酸钠的电吸附容量达到7.73 mg·g~(-1),而平板式CDI中ACF电吸附容量为5.42 mg·g~(-1).此外,还考察了在不同盐离子类型条件下的流通式CDI脱盐效果,结果表明,ACF电极对阳离子电吸附强弱顺序依次为K~+Na~+Ca~(2+),对阴离子电吸附强弱顺序为Cl~-NO_3~-SO_4~(2-).流通式CDI装置在12个周期内脱盐效果并无明显衰减,表明CDI具有较好的稳定性.     

采用V型极板收集高比电阻粉尘的实验研究

改变电除尘器的收生极板形状,采用顶角４５°－９０°的Ｖ型收尘极板横向放置。结果表明,可有效地将荷电粉尘粒子和空间自由离子分开,减小粉尘层电流密度,可收集比电阻力１０１１—１０１３Ω·ｃｍ的高比电阻粉尘,通过模拟实验研究,给出了清洁极板,附不同比电阻。以及Ｖ型极板的顶角在４５°－９０°间发生变化时极板的电流密度分布。     

不锈钢毡电极MEC甲烷原位纯化及原理

为实现有机废弃物能源化利用,采用不锈钢毡电极微生物电解池(MEC)处理含乙酸的模拟废水,系统地研究了外加电压对乙酸去除、甲烷(CH4)生成、微生物种群和活性等方面的影响.结果表明,MEC(0.4 V)中乙酸去除速度最快,可以达到(167.30±0.71)mg·L~(-1)·h-1;MEC(1.0V)中CH4浓度、CH4产生速度和乙酸去除率达最大值,分别为96.98%±1.19%、(1.18±0.04)LMet·d-1·LR-1和100%±0.05%.另外,外加电压可提高阴极微生物代谢活性和嗜氢产甲烷菌的相对丰度.外加电压为1.0 V时,嗜氢产甲烷菌相对丰度达78.87%,其中Methanospirillum最为丰富,其含量占到全部微生物的68.38%.研究证明MEC可以实现乙酸的快速去除、甲烷高效制备和甲烷原位纯化.     

生物强化自发电化学氧化含硫废水及关键功能微生物研究

构建了以高锰酸钾溶液为阴极电子受体,石墨棒为电极的硫化物自发电化学氧化系统.该系统可自发电化学氧化硫化物,去除率为68.15%~89.30%,其主要氧化产物为单质硫（68.10%~86.63%）,且最大氧化速率可达34.76 mg·L^-1·h^-1,最大稳定电流密度为37.38 mA·m^-2.经生物强化后,该系统的硫化物去除率高于99.80%,其主要氧化产物为硫酸盐（21.98%~74.43%）和单质硫（25.43%~78.02%）,其最大氧化速率可达45.90 mg·L^-1·h^-1,最大稳定电流密度为36.61 mA·m^-2.并通过高通量测序分别从门和属分类水平对生物强化系统阳极室内污泥细菌群落进行分析,相对丰度较高的是具有硫化物氧化功能的变形菌门和具有胞外电子传递能力的拟杆菌门.     

采用移动电极法提高机械脱水污泥电动脱水能效的试验研究

采用一种能移动阳极的电动脱水模型试验装置,对机械脱水污泥开展了固定间距电极和移动电极的电动脱水试验,比较分析了这2种方法的脱水效果及对应的能耗.试验结果表明:固定间距电极法脱水处理过程中,阳极附近已脱水污泥的阻抗增加,消耗的电压和电能上升;而后面未脱水污泥分得的电压下降,导致其脱水效果从阳极至阴极衰减.移动电极法通过移动阳极逐步越过已脱水污泥部分,将电压作用在未脱水的污泥,避免了电能消耗在高阻抗的脱水污泥,显著提高了能效,脱水过程中电渗流量稳定,脱水效果均匀.采用移动电极法进行脱水处理时能耗随加载电压梯度的增加而上升,随试样长度的缩短而降低.当采用8 V·cm-1电压梯度的移动电极处理5 cm长度的污泥时,污泥含水率可由初始的82.1％降至62.2％,所需要的能耗约为89.8 kW·h·m-3.     

印染废水反渗透脱盐系统运行性能及膜污堵特性

反渗透(RO)脱盐工艺对实现印染废水再生利用具有重要的意义.膜污堵却制约了RO工艺应用.对广东省某工业园区印染废水RO脱盐系统运行性能及膜污堵特性进行了研究.结果表明,印染废水生化处理出水经臭氧氧化-砂滤-超滤(UF)预处理后,RO进水COD平均浓度为12.4 mg·L~(-1),浊度1 NTU.RO系统脱盐率稳定在98%,RO产水高锰酸盐指数约为0.7 mg·L~(-1),浊度约为0.12 NTU.但RO系统运行3 a后,跨膜压差高达0.6 MPa,产水量下降至120 m~3·h~(-1),且不能通过化学清洗恢复,在RO膜面沉积了不可逆的污堵物.RO膜面的有机物占总污堵物干重的(53.5±0.2)%,无机物占(46.5±0.2)%,RO膜面有机污堵与无机污堵贡献相近.Si、Al与Ca是RO膜面主要的无机元素.碱液(Na OH溶液)对沉积在RO膜面的Si与Al及有机物提取效果较好.