智能化有害有毒气体污染源监测仪的研究

为了快速寻找有害有毒气体污染源,利用8个红外激光气体传感器,分别安装步进电机驱动旋转的圆盘圆周上在不同的方向上对污染气体进行数据采集。同时与二维热差式风速风向传感器采集到的风速风向数据,一并送入MSC1210单片机进行数据处理和运用智能人工神经网络进行模式训练与模式识别,从而识别出污染源的位置、浓度和种类。通过GPS全球卫星定位系统和GPRS无线传输网络,把监测到的信息发送给相关部门早做处理,并报警,避免污染进一步扩散。实验表明,该智能化追索气体污染源监测仪具有良好的可靠性、安全性和实用性。     

石墨烯薄膜原子氧剥蚀行为及电阻特性

目的研究石墨烯薄膜在原子氧空间环境的适应性,为其在航天器上应用提供参考。方法采用刮涂法制备石墨烯薄膜,将石墨烯薄膜材料及石墨烯电阻传感器置于微波源原子氧设备内开展原子氧试验,原子氧剂量分别为3.0×10^20 atoms/cm2和7.5×10^20 atoms/cm^2,研究薄膜表面形貌、结构、成分及电阻性能的变化。结果采用刮涂法可制备氧含量较低的石墨烯薄膜,原子氧剂量为7.5×10^20 atoms/cm^2情况下,石墨烯薄膜的厚度损失为5.3μm,原子氧反应率为7.14×10^-25 atoms/cm^3。原子氧作用后,石墨烯薄膜中碳原子无序程度增大,C—O、—COOH官能团含量降低,C=O官能团含量增加。石墨烯电阻传感器的R0/R比值随原子氧剂量增加线性降低,0.8μm厚度薄膜可探测最大原子氧剂量为5×10^19 atoms/cm^2,增加薄膜厚度有望提高传感器的使用寿命。结论得到了石墨烯薄膜厚度损失、原子氧反应率、微观结构及电阻特性的变化规律,可为石墨烯薄膜的空间应用提供技术支撑。     

聚噻吩改性阴极强化电极生物膜反应器去除硝酸盐机制研究

为进一步提高电极生物膜反应器的脱氮效能,采用导电聚合物聚噻吩(PTh)和电子穿梭体蒽醌-2,6-二磺酸二钠(AQDS)改性阴极材料石墨毡,系统研究了不同碳氮比(C/N)条件下,改性电极的应用对BER体系的脱氮效能、电极表面生物相和体系微生物群落结构等方面的影响.结果表明,应用PTh与AQDS协同处理石墨毡的BER体系的NO~-_3-N去除速率和效能均明显优于未处理电极体系,在HRT=4 h、C/N为2.0时NO~-_3-N的去除率达到90.0%以上.PTh/AQDS改性石墨毡电极的生物膜与电极的比重为0.26±0.04,其值为对照组的2.4倍,证明了PTh/AQDS改性后电极具有更优的生物相容性.应用PTh/AQDS改性电极的BER具有更好的微生物丰富度和多样性,AQDS促进了特定微生物Thauera_mechernichensis(24.6%)的富集和亚硝酸盐还原酶的活性,保障了BER体系的反硝化效能.     

Enzyme-electrolytic degradation of dichloromethane: Efficiency, kinetics and mechanism

Enzymatic electrolysis cell(EEC) has advantages over microbial electrolysis cell(MEC) due to the needless of microbe inoculation and high-efficiency of enzymatic reaction. In this study, an EEC was first applied to achieve the effective degradation of halogenated organic pollutants and dichloromethane(CH_2Cl_2) was utilized as a model pollutant. The results indicate that the degradation efficiency of CH_2Cl_2 after 2 hr reaction in the EEC was almost100%, which was significantly higher than that with enzyme(51.1%) or current(19.0%). The current induced the continuous regeneration of reduced glutathione(GSH), thus CH_2Cl_2 was degraded under the catalysis of GSH-dependent dehalogenase through stepwise dechlorination, and successively formed monochloromethane(CH_3Cl) and methane(CH_4). The kinetic result shows that with a current of 15 mA, the maximum specific degradation rate of CH_2Cl_2(3.77 × 10~(-3) hr~(-1)) was increased by 5.7 times. The optimum condition for CH_2Cl_2 dechlorination was also obtained with pH, current and temperature of 7.0, 15 mA and 35°C,respectively. Importantly, this study helps to understand the behavior of enzymes and the fate of halogenated organic pollutants with EEC, providing a possible treatment technology for halogenated organic pollutants.     

电极构型对空气阴极生物燃料电池发电性能的影响

在空气阴极生物燃料电池(ACMFC)中,从阴极扩散进入阳极的氧气能够被兼性微生物作为电子受体还原,进而导致电子损失严重.本研究利用葡萄糖作底物,对2种不同电极构型的空气阴极生物燃料电池ACMFC1和ACMFC2的功率输出和电子回收进行了比较研究.结果表明,ACMFC1的内阻为302.14Ω,阳极电位为-323mV,最大功率密度为3 070 mW/m³;ACMFC2的内阻为107.79Ω,阳极电位为-442mV,最大功率密度达到9 800 mW/m³.在间歇条件下,ACMFC2可以连续运行220h,电子回收率为30.1%;而ACMFC1只能运行不到50h,电子回收率为9.78%.因此,合理的设计空气阴极生物燃料电池电极构型可以减小内阻,增大电池电动势进而增大功率输出,提高电子回收率.     

Copper complexation by tannic acid in aqueous solution

The speciation of titrated copper in a dissolved tannic acid (TA) solution with an initial concentration of 4 mmol organic carbon (OC)/l was investigated in a nine-step titration experiment (Cu/OC molar ratio = 0.0030–0.0567). We differentiated between soluble and insoluble Cu species by 0.45 μm filtration. Measurements with a copper ion selective electrode (ISE) and diffusive gradients in thin films (DGT) were conducted to quantify unbound Cu(II) cations (‘free’ Cu) and labile soluble Cu complexes. For the DGT measurements, we used an APA hydrogel and a Chelex 100 chelating resin (Na form). Insoluble organic Cu complexes (>0.45 μm) was the dominant Cu species for Cu/OC = 0.0030–0.0567 with a maximum fraction of 0.96 of total Cu. At Cu/OC > 0.0100, Cu-catalysed degradation of aggregate structures resulted in a strong increase of free Cu and (labile) soluble Cu complexes with a maximum fraction of 0.28 and 0.32 of total Cu, respectively. Labile (i.e. DGT-detectable) soluble Cu complexes had a relatively high averaged diffusion coefficient (D) in the APA hydrogel (3.50 × 10⁻⁶– 5.58 × 10⁻⁶ cm² s⁻¹).     

载重车辆超载检测与阻止装置研究

针对载重车辆严重的超载问题,对车辆超载的起因、危害、检测方法等进行了深入的分析,提出了一种基于光电式位移传感器的车辆超载检测与阻止装置,并对其进行了结构设计与原理分析。利用车辆载荷与车身高度之间的对应关系,在车辆静止的状态下,通过检测车架与车桥的距离,判断车辆的载荷情况。根据超载情况提供不同的超载报警提醒,甚至切断起动机电源线、喷油器供电线及点火信号线,使发动机无法起动或正常工作,从而从源头上阻止车辆超载现象的发生。     

废水中甲基橙的电化学降解

以FTO导电玻璃作为阳极、石墨电极作为阴极电解模拟甲基橙废水,优化了工艺条件,并对甲基橙的降解机理进行了初步探究。实验结果表明,在NaCl投加量5 g/L、电压8 V、废水pH 6、初始甲基橙质量浓度6.0 mg/L的优化条件下电解30 min,废水的脱色率达91.3%,COD降低了62%。机理研究结果表明,电解产生的羟基自由基与甲基橙发生氧化还原反应,破坏了甲基橙的显色基团,使其内部某些化学键发生断裂,从而达到脱色的目的。     

三维电极电Fenton氧化法处理染料废水

采用三维电极电Fenton氧化法处理实际染料废水,探究了染料废水处理效果的影响因素。实验结果表明：以钌铱镀层钛电极为阳极、不锈钢板为阴极、粉末活性炭为颗粒电极,在粉末活性炭投加量为2.0 g/L、电流密度为0.5 mA/mm²、极板间距为3 cm、pH为2.0、硫酸亚铁投加量为0.50 g/L的最优工艺条件下,反应2 h后COD、TOC、氨氮、色度的去除率达到最大,分别为62.80%、41.15%、42.48%和95.00%;粉末活性炭作为颗粒电极可使染料废水COD去除率提高18个百分点;重复使用10次的处理效果与第2次基本持平。     

RuO_2-IrO_2/Ti阳极电催化降解偶氮染料甲基橙模拟废水

以自制Ti基Ru O2-Ir O2镀层形稳电极为阳极,采用电催化氧化处理偶氮染料甲基橙模拟废水。以硫酸钠为支持电解质,在自然p H条件下分别考察了电解时间、电极间距、电流密度和电解质浓度等因素对甲基橙去除率的影响,并分析其原因。实验结果表明,在自然p H、电极间距为1.0 cm、电流密度为30.0 m A/cm2、电解质硫酸钠浓度为20.0 g/L、电解1.0h,甲基橙去除率高达90.0%以上。因此,电催化氧化法作为一种高效、简便的染料废水处理技术,具有一定的应用潜力。