高比表面积极性吸附树脂的制备及其对硝基苯吸附性能的研究

对聚氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯树脂进行羟基修饰,制得羟基修饰的超高交联吸附树脂,探讨了修饰单体的加入量对硝基苯吸附量的影响.结合吸附热力学特点,对硝基苯在两种树脂上吸附过程的吸附焓变、自由能变、吸附熵变进行了理论计算,并对吸附行为进行了合理的解释.通过对硝基苯在吸附树脂上293 K、303 K和313 K温度下的吸附等温...     

分散的处理系统研究进展综述

Rico等人2009年展示了1种创造一次性传感器的简单方法,这种传感器以碳电极条为基础,由微量锌、镉和铅量子化的铋纳米粒子修饰.这种传感器的检测范围为0.9~4.9ng/mL,并具有良好的精度和线性反应.对于分布式处理系统控制而言,相对增益矩阵(RGA)分析算法是1种有潜力的方法,该方法应用于模拟污水控制器来确定设备     

氧化石墨烯与聚苯胺修饰阴极的微生物燃料电池电化学性能

利用聚苯胺（PANI）与氧化石墨烯（GO）来修饰微生物燃料电池（MFC）阴极电极,可以加强氧阴极还原速率并且降低阴极电势损失.本文利用扫描电镜（SEM）、元素分析（XRD）、红外光谱（FTIR）、CV曲线与EIS曲线分析等手段,考察PANI与GO联合修饰MFC阴极的方法及其电化学性能改善效果.结果表明在聚合修饰液中,当苯胺浓度为0.1M时,GO的最佳浓度为0.10~0.12g/L,此时修饰电极的氧还原峰电位最高,CV测试电活性面积最大,EIS的测试表明此时阴极传荷内阻达到最小.研究显示通过使用GO与PANI来共同修饰微生物燃料电池阴极可以使阴极的高电化学活性更高,可提高MFC的最大电压和最大电容.研究结果对优化,MFC的应用与运行具有借鉴意义.     

不同外电压下自养型生物阴极还原硫酸盐的性能及生物膜群落响应

微生物电解系统(microbial electrolysis system,MES)生物阴极还原去除环境污染物的过程中,外加电压的大小可显著影响其性能,阴极生物膜作为去除污染物的关键因子,其对外电压改变的响应尚属未知.本研究构建了双室MES,比较外电压为0.4、0.5、0.6、0.7和0.8 V情形下自养型生物阴极的硫酸盐还原特性及生物膜胞外聚合物和群落结构特征.结果表明,MES的输出电流、周期电荷量、COD去除量与外加电压(0.4~0.8 V)呈正相关关系;外加电压为0.4~0.8 V时,硫酸盐还原量随着电压的升高先升高后降低,在0.7 V时获得最大硫酸盐还原速率[78.9 g·(m3·d)-1]和最高S2-出水浓度(31.9 mg·L~(-1)±2.2 mg·L~(-1));MES的电子回收率最高值为41.8%,推测产氢可能是电子损失的一个途径.阴极生物膜的聚多糖和蛋白量随外电压的升高而增加,0.8 V电压下的生物量比0.4 V提高了70%.阴极生物膜群落结构分析发现,Proteobacteria在门水平分布中占主导,Desulfovibrio在属水平分布中占主导,Desulfovibrio的相对丰度并未随着外加电压的升高发生明显的波动,表明Desulfovibrio在利用阴极呼吸代谢方面具有独特的优势.种水平分析发现,Desulfovibrio magneticus RS-1和s_unclassified_g_Desulfovibrio随着外电压的改变呈现相反的变化趋势.     

微生物燃料电池及其在废水/废弃物处理中的应用

微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFC)作为一项解决环境污染同时开发可再生能源的新技术,近年来受到国内外研究者广泛关注。基于MFC工作原理,全面归纳了其典型的高效产电菌,并从阳极氧化、阴极还原两方面重点探讨了其在处理废水/废弃物的应用实例及发展潜力,最后从3个方面对MFC在环境领域的应用前景作了展望。     

生物电化学脱氮技术研究进展北大核心CSCD

生物电化学系统（BES）因兼有污染物去除与能量回收等优点,近年来已成为环境污染治理领域的关注热点. 对生物电化学技术在脱氮方面的基本原理、含氮污染物的转化途径进行综述,主要的生物脱氮过程包括阴极反硝化、阳极氨氧化以及阴极同步硝化反硝化等,而非生物脱氮过程包括NH3/NH4^＋的跨膜转移、氨气逃逸等. 总结已报道的BES中主要脱氮微生物及其脱氮机制,BES中多数反硝化菌属于变形菌门（Proteobacteria）;硝化细菌主要是亚硝化菌属（Nitrosomonas）和硝化杆菌属（Nitrobacter）;在同步硝化反硝化过程中,电极上的硝化、反硝化菌有明显的分层现象. 最后阐述了生物电化学脱氮技术在生活污水、渗滤液、地下水处理等领域的最新应用研究,通过改变反应器构型以及运行模式等条件构建不同BES处理各类污水,以达到去除污染物同时回收电能或资源的目的. 基于目前BES的优势,认为减少脱氮中间产物（NO2^- -N、N2O）的积累及扩大BES规模对电能输出和污染物去除效果的影响将是未来的研究方向. （图3 表2 参66）     

铁硫氮共掺杂多孔碳阴极催化剂强化微生物燃料电池性能的研究

以杨梅为生物质、Fe₂（SO₄）₃为掺杂源,通过水合-热解-碳化的方法制备了FeSN-C复合催化材料,对其进行表征并应用于催化微生物燃料电池的阴极氧还原反应。结果表明:FeSN-C阴极在产能性能上表现优越,产生的峰值输出电压和功率密度为550 mV和854 mW/m2,分别为商业铂碳的98.6%和83.2%。同时FeSN-C阴极具有较低的过电位和高电子转移数（n=3.78）,遵循1个由四电子主导的催化过程。FeSN-C阴极相比于铂碳阴极具有更好的稳定性,在电流衰减测试中,FeSN-C阴极的衰减为17.1%,明显低于铂碳阴极的23.5%。Fe、S、N等原子的掺杂使得碳骨架发生了大量塌陷,这有利于暴露出更多的活性位点,同时Fe、S、N之间的协同作用也是提高阴极氧还原反应性能的关键。     

丙酮冲洗法提高纳米零价铁抗氧化性能

纳米零价铁(nanoscale zero valent iron,nZVI)具有还原能力强、便于回收等优势,是目前广泛应用于地下水污染治理的一种活性纳米材料.然而,nZVI易被空气氧化失活及其储存难等问题严重地限制了其应用.为增强nZVI抗氧化能力,本文首次采用丙酮(acetone)对新制备的nZVI样品进行简单冲洗,并以水洗(water)作为对照,分别得到nZVIA和nZVIW样品.采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)等技术对样品的物理结构、表面性质进行了表征.结果发现,相较于表面粗糙、有大量氧化物存在的nZVIW,nZVIA为表面光滑球形,说明经丙酮简单冲洗能有效提高Fe0纯度.通过对在空气中持续暴露15 d后的样品进行XRD测试及其对甲基橙(MO)降解动力学实验,发现nZVIA具有优异的抗氧化能力,这源于通过配位吸附在nZVIA表面的丙酮分子起到的阻隔作用.此外,通过测试两种样品对三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA)脱氯实验,发现nZVIA对TCA的降解速率是nZVIW的3.37倍,对TCA具有更快的脱氯能力.本研究为制备高活性且兼有抗氧化能力的nZVI提供了一种十分简单的改性方法.     

脉冲电压强化类芬顿氧化Cu-EDTA破络与Cu阴极回收研究

工业废水中的重金属常与共存有机配体结合形成重金属-有机络合物,其化学稳定性高,传统水处理技术难以实现重金属络合物的有效去除.电化学技术可以通过电氧化与电还原同步实现重金属络合物破络与阴极回收金属.本研究针对单阴极无法同步产H₂O₂与回收重金属的问题,构建了碳气凝胶(CA)和Ti组成的双阴极类芬顿体系,研究了阴极脉冲电压方式对典型重金属络合物Cu-EDTA破络合与定向回收Cu的影响机制.同时,分别比较了在CA阴极和Ti阴极上施加方波脉冲、三角脉冲和差分脉冲电压对双阴极体系原位电产H₂O₂、Cu-EDTA氧化破络合和Cu定向回收的影响.结果表明,在CA阴极施加方波脉冲电压效果最优,脉冲宽度为5 s时H₂O₂的产量在反应60 min达到22.5 mg·L^-1,相比恒定电位提升了80.57%,Cu-EDTA去除率在180 min达到88.63%,提升了16.83%.Ti阴极施加三角脉冲电压效果最佳,脉冲宽度为10 s时Ti和CA阴极回收Cu的...     

介孔炭基复合阴极的制备及其产H2O2性能研究

近年来,气体扩散电极因可以使氧气/空气从外部供应到阴极表面,而不需要在电解质中溶解,在提高H₂O₂的电化学合成效率方面得到了广泛的关注。该文以介孔炭为催化层材料,购买的商业碳黑和石墨作为扩散层材料制备电极。从产H₂O₂量和电流效率可以看出,当催化层为介孔炭且与PTFE乳液的比例为2∶1,扩散层为碳黑且与PTFE乳液的比例为1∶3时,在鼓气速率为18 L/h、电解质为200 mL 0.5 mol/L的Na₂SO₄溶液、电流密度为10 m A/cm²、初始p H值为11.0的条件下,能高效生成H₂O₂,60 min产H₂O₂量为47 mmol/L,且制作的空气扩散电极在数次使用之后,仍能保持良好的产H₂O₂能力。