光电芬顿氧化法深度处理垃圾渗滤液研究

采用光电芬顿氧化法对北京市某垃圾填埋场已经生化处理后的垃圾渗滤液进行深度处理，分别考察了电流强度和铁的不同价态等因素对渗滤液总有机碳（TOC）、化学需氧量（COD）以及色度去除效果的影响，并对阳极氧化、电芬顿和光电芬顿不同反应过程进行了对比。通过分析渗滤液UV-Vis光谱(200～500 nm)变化和渗滤液中有机污染物的分子量变化，发现光电芬顿反应可以明显改善渗滤液生化性。深入研究了反应过程中铁价态的变化规律。试验结果发现，以高比表面积的活性炭纤维(ACF)为阴极的光电芬顿反应可以有效降解垃圾渗滤液，在pH为3，Fe²⁺ 浓度为1 mmol/L，电流为0.5 A，O₂通入量为250 mL/min条件下降解360 min，垃圾渗滤液TOC和COD去除率分别达到78.9%和62.8%，色度完全去除。     

High-performance Si-Containing anode materials in lithium-ion batteries:A superstructure of Si@Co–NC composite works effectively

To mitigate the massive volume expansion of Si-based anode during the charge/discharge cycles, we synthesized a superstructure of Si@Co–NC composite via the carbonization of zeolite imidazolate frameworks incorporated with Si nanoparticles. The Si@Co–NC is comprised of Si-nanoparticle core and N-doped/Co-incorporated carbon shell, and there is void space between the core and the shell. When using as anode material for LIBs, Si@Co–NC displayed a super performance with a charge/discharge capacity of 191.6/191.4 mA h g-1 and a coulombic efficiency of 100.1％ at 1000 mA g-1 after 3000 cycles, and the capacity loss rate is 0.022％ per cycle only. The excellent electrochemical property of Si@Co–NC is because its electronic conductivity is enhanced by doping the carbon shell with N atoms and by incorporating with Co particles, and the pathway of lithium ions transmission is shortened by the hollow structure and abundant mesopores in the carbon shell. Also, the volume expansion of Si nanoparticles is well accommodated in the void space and suppressed by the carbon host matrix. This work shows that, through designing a superstructure for the anode materials, we can synergistically reduce the work function and introduce the confinement effect, thus significantly enhancing the anode materials' electrochemical performance in LIBs.     

微生物燃料电池强化去除农药2,4-二氯苯氧乙酸及同步产电性能

研究了广泛应用的农药2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)存在对微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFCs)产电性能、污染物去除及微生物群落结构的影响,并探讨了阳极预曝气对2,4-D的强化去除及产电影响.结果表明,向以乙酸钠为燃料的双室型微生物燃料电池阳极室内加入2,4-D,会降低系统输出电压,降低功率密度,增加内阻.当300 mg·L~(-1)的2,4-D与乙酸钠(850 mg·L~(-1))共存时,与乙酸钠单基质相比,最大功率密度从0.151 W·m~(-2)迅速下降到0.057 W·m~(-2),内阻相应从524Ω增加到1 230Ω.为了加快系统中2,4-D的去除,减少其对产电菌的抑制效应,采用阳极预曝气6 h的运行方式,显著提高了2,4-D去除效率,同时获得了0.42~0.47 V的最高输出电压.2,4-D加入后MFC阳极微生物群落结构发生了变化,选择出了多种2,4-D降解菌及具有2,4-D耐受能力的产电菌.研究表明,可以通过阳极预曝气方式强化2,4-D去除的同时从MFCs系统回收电能.     

阳极材料对6 L微生物燃料电池性能及有机废水处理效果的影响

阳极材料是影响微生物燃料电池实用化的关键因素之一.本文以碳刷、碳布或石墨毡阳极和泡沫镍空气阴极制成紧凑式6 L单室双空气阴极微生物燃料电池(MFC),研究不同阳极材料对电池启动过程和运行以乙酸钠为基质的人工废水和实际屠宰废水的产电性能和废水处理效果的影响,比较了单位阳极成本的产电效益.结果表明:阳极材料对紧凑式MFC的启动过程没有明显影响;在产电性能方面,碳刷阳极MFC在人工废水和屠宰废水中的输出功率密度最高,分别为(56.3±1.8)W·m~(-3)和(19.5±0.8)W·m~(-3),其次为碳布阳极MFC,分别为(46.0±1.7)W·m~(-3)和(16.9±0.6)W·m~(-3),最差的是石墨毡阳极MFC,分别为(40.8±1.5)W·m~(-3)和(11.9±0.5)W·m~(-3);在废水处理效果方面,不同阳极MFC在运行人工废水或屠宰废水时COD去除率没有明显差别,均在90%左右.碳刷阳极MFC所产生的经济效益最高,在运行乙酸钠和屠宰废水时分别为(3.44±0.08)m W·元-1和(0.97±0.05)m W·元-1,分别比碳布MFC和石墨毡MFC高18.6%、12.8%和38.7%、80%.本研究结果说明碳刷是微生物燃料电池实用化过程中最合适的阳极材料.     

阳极位置对新型ABR-BEF系统处理性能及微生物群落的影响

研究了阳极所处位置对新型厌氧折流板-生物电Fenton（ABR-BEF）系统处理中药废水效能与产电能力的影响,并对各格室污泥的疏松胞外聚合物（LB-EPS）及紧密胞外聚合物（TB-EPS）组分情况进行了分析,继而通过高通量测序技术对系统中微生物群落演替进行了探讨.结果表明,当将阳极电极位置由系统的第4格室调整到第3、第2格室后,由于阳极与阴极距离的增大,COD平均去除率由原来的90%分别下降到70%和65%;输出电压由149.8mV降至95.3mV、50.0mV左右,同时最大功率密度由76.78mW/m³减少到55.57mW/m³和52.87mW/m³;但阴极室对邻苯二酚的降解率仍保持在95%左右.改变阳极位置后LB-EPS、TB-EPS中蛋白质含量均下降,TB-EPS尤为明显;而对于多糖而言,阳极在第3号格室时,各组分多糖含量最高.阳极位置由第4格室改为第2格室后,第1到第4格室甲烷丝状菌属（Methanothrix）所占比例分别增大到71.09%、72.47%、58.03%和76.79%;在总细菌纲水平上产电菌所属的d变形菌纲（Deltaproteobacteria）在第1到第4格室中分别减少了2.54%、6.06%、4.40%和4.87%,阳极与阴极距离的增大使得产电菌数量减少,这成为该系统产电能力下降的重要原因.     

Al-Zn-In系牺牲阳极在间浸环境中的性能研究

目的探究4种常用Al-Zn-In系牺牲阳极(Al-Zn-In、Al-Zn-In-Cd、Al-Zn-In-Mg-Ti、Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn)在海水间浸环境中的电化学性能。方法采用恒电流法对4种阳极的开路电位、工作电位、实际电容量、电流效率及溶解形貌等进行研究,并结合电化学阻抗谱、动电位极化曲线等方法进行分析。结果在间浸环境中,Al-Zn-In、Al-Zn-In-Mg-Ti、Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn的电流效率均在88.92%以上,3种阳极的工作电位在-0.96~-1.10 V波动,能满足碳钢在间浸环境中的保护需要。Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn阳极溶解形貌均匀,Al-Zn-In和Al-Zn-In-Mg-Ti阳极溶解形貌略差。Al-Zn-In-Cd阳极电流效率仅为80.95%,工作电位在-0.93~-1.10 V波动,溶解形貌不均匀,电化学性能最差。研究发现,Al-Zn-In-Cd阳极表面附着的腐蚀产物多次在空气环境中脱水,并形成壳层,导致电位正移,阻碍阳极的进一步活化。结论在间浸环境中,4种阳极的电化学性能由好到差依次为Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn阳极、Al-Zn-In阳极、Al-Zn-In-Mg-Ti阳极、Al-Zn-In-Cd阳极,前3种阳极适用于间浸环境中海洋结构物的阴极保护。     

微生物燃料电池处理污染废水的研究进展

微生物燃料电池(MFC)在处理污染废水的同时还能产生电能,成为环境和能源领域的研究热点之一。结合典型MFC结构,分别介绍了阳极室、阴极室和中间室所具有的不同功能,比较分析了各个室去除污染物的基本原理和当前的研究进展,讨论了MFC应用于实际工程中存在的问题,展望并提出了未来MFC的发展目标及发展方向。     

黄连素制药废水的电化学预处理试验

采用Ti基RuO₂涂层形稳电极为阳极,研究了电化学方法对黄连素制药废水的处理效果. 考察了废水初始pH,电极板间距及电流强度对废水中黄连素及COD_Cr去除率的影响,确定了电化学法处理黄连素制药废水的最佳条件. 结果表明,废水初始pH为5.13～9.07,电流强度为50.0 mA/cm2,电极板间距为1.0 cm,处理120 min,电化学法对黄连素制药废水处理效果较好;初始pH为7.05时黄连素和COD_Cr的去除率分别达到97.5%和60.5%. 同时,研究了处理过程中废水可生化性的变化规律,并在此基础上计算了电化学法处理黄连素制药废水的能耗. 结果显示,电化学方法是一种非常有效的黄连素制药废水预处理方法,出水的可生化性明显提高,ρ（BOD₅）/ρ（COD_Cr）（B/C比）高达0.800左右.      

铝电解预焙阳极沥青烟净化技术研究进展

随着铝厂等企业生产规模的扩展,相应炭素企业也得到迅速发展,其排放的沥青烟污染日趋严重,大力研究开发能广泛应用的沥青烟污染控制技术已迫在眉睫.介绍了国内外铝电解用炭素阳极焙烧炉沥青烟的净化处理研究现状,详细评述了现有沥青烟气的治理技术及存在的问题,提出为解决沥青烟治理中亟需解决的关键问题,可从量子理论出发研究其粘附机理,分析沥青烟粘结性能与沥青烟相分布、成分组成之间的关系,研制改善沥青烟粘性的特效添加剂,可达到高效净化沥青烟的目的,并可推动电解铝及相关行业的可持续发展.     

铝阳极电凝聚处理活性黑KN-B染料模拟废水

对铝阳极电凝聚处理活性黑KN-B模拟废水进行了初步的实验研究.考察了电流密度、初始pH值、电解质浓度及种类、温度、染料浓度等因素的影响.结果表明,在一定实验条件下,活性黑KN-B模拟废水的脱色效率可达到88%;电流强度、染料浓度、电解液初始pH值、氯化钠电解质浓度、温度对染料溶液脱色效率的影响明显,而硫酸钠电解质浓度对脱色效率的影响不显著;在电凝聚处理过程中,主要作用机理是吸附网捕占主导地位;活性黑KN-B在阴极上发生了还原反应.