海洋溶解氧同位素的测量方法及其在长江口缺氧研究中的应用

海洋溶解氧及其同位素组成可有效示踪海洋氧循环过程中复杂的生物、化学和物理过程.海洋溶解氧的采集及提取过程需在严格的真空条件下进行，以避免大气中氧气带来的影响.本文详细阐述了利用特制的真空样品瓶采集海水，并在实验室真空管线上提取及纯化溶解气体的过程.纯化后的溶解气体在气体同位素质谱仪上测量，经过零点校正、质量干扰校正和空气标样校正后得到高精度的氧同位素和氧氩比数据.基于以上方法，本实验对长江口混合层海水及底层沉积物进行了呼吸作用暗培养.通过在不同的时间节点采集暗培养的海水，并测量其溶解氧同位素组成.基于实验结果，计算出长江口特征的水柱呼吸氧同位素分馏系数为-20.9‰，沉积物呼吸的氧同位素分馏系数为-8.8‰，二者具有明显的差异，可被用作区分及量化分析长江口不同耗氧机制的端元值.结合长江口原位采集的底层溶解氧的同位素组成，及本实验确定的水柱呼吸和沉积物呼吸的氧同位素分馏端元值，基于呼吸过程中氧同位素分馏的质量守恒，计算出长江口F6站位（126.00°E,30.60°N）水柱耗氧占比约为71%，沉积物耗氧的比例约为29%，说明发生在水柱中的生物呼吸作用为长江口F6站位的主要耗氧机制.     

呼吸效应对矿井封闭火区氧浓度的影响分析

为避免因火区封闭导致重大安全事故发生，通过采集某矿井1 d内3个不同监测点的大气压力变化情况，建立大气压力波动模型并分析计算，同时建立火区内外压差100，750 Pa情形下的氧浓度模型进而获得火区内侧氧气浓度因呼吸效应，在不同压差、体积大小火区、风阻、瓦斯涌出量、封闭时刻等多因素耦合影响下随时间的变化规律，以评估火区危险性。研究结果表明:井下大气随地面大气周期波动，封闭火区内、外侧之间的气压差因外界大气波动呈现16 h的余弦波动和8 h的线性波动周期变化；密闭质量好的火区具有更好地抗干扰性，内侧氧浓度的降低主要依靠瓦斯稀释；密闭质量差的火区，内侧氧浓度易受到火区涌出瓦斯、外界涌入大气双重影响；火区氧浓度在2%~12%之间波动，以至火区存在发生瓦斯爆炸的可能性；火区内外压差较大时，氧浓度波动变化幅度更大，危险作用持续时间更长。结合火区氧浓度波动模型，可有效地对矿井火区采取安全的防范措施，避免瓦斯爆炸事故发生。     

MIL-101前体制备多孔铁碳材料构建高效异相电芬顿体系

通过水热法合成MIL-101(Fe)材料,并在N2氛围中进行高温碳化制备多孔铁碳(N-MIL-FeC)电极材料,探究其电催化氧还原性能及阴极电芬顿降解模拟染料废水性能。将制备的N-MIL-FeC材料进行电催化氧还原反应(ORR)性能测试,结果表明,Fe/H_2BDC摩尔比为2∶1,碳化温度为900℃,N-MIL-FeC材料CV扫描所得图形峰电位最小且峰电流最高,具有最优的ORR催化活性。在此基础上,将最佳条件下制得的N-MIL-FeC负载在碳纸上制成催化阴极应用于电芬顿反应催化降解模拟染料废水RhB。在催化剂负载量为1.5 mg·cm~(-2),pH为7条件下,浓度10 mg·L~(-1)的RhB溶液经过70 min降解率达到99%以上。通过淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)测试证明羟基自由基(·OH)是参与催化降解反应的主要活性中间体。以MIL-101(Fe)为前驱体制备的多孔铁碳材料性能较好,有一定的应用前景。     

好氧触媒在造纸法再造烟叶污水处理中的应用分析

本文围绕好氧触媒在造纸法再造烟叶污水处理中的应用展开分析。如对好氧触媒在再造烟叶污水处理中的应用必要性及好氧触媒作用原理予以介绍,并对好氧触媒在造纸法再造烟叶污水处理中应用展开试验。     

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。     

pH和DO对好氧颗粒污泥去除高氨氮废水的影响研究

研究使用SBR成功培养的结构紧密、外形规则,具有良好脱氮性能的成熟好氧颗粒污泥处理高浓度氨氮废水,并探讨pH和DO对其处理效果的影响,旨在为工程实践提供理论依据。通过人工模拟废水,以蔗糖作为唯一碳源,NH4Cl为氮源,将进水NH4+-N浓度由300 mg/L逐步提高至900 mg/L,相应的NH4+-N负荷由0.6 kg/(m3.d)提高至1.8 kg/(m3.d),考察pH和DO对其处理效果的影响。研究结果表明:当控制反应器pH为8.0,曝气量为75 L/h时,好氧颗粒污泥脱氮的效果最好,氨氮去处率分别为96.70%9、2.33%。由于运行过程中每隔15 min监测每个反应器pH值,使其维持在各自pH值7.0±0.1范围内。这种酸碱度环境对异养菌等微生物并没有产生抑制作用;因此在各pH条件下,COD去除的所需时间和去除率基本没有差别。在不同的DO下,COD在初始的60 min里降解速度有明显区别。曝气量为150 L/h时,COD的降解速度最快,但是曝气量过大颗粒污泥内部厌氧区被压缩,因此选择最佳的曝气量为75 L/h。     

好氧颗粒污泥培养及不同阶段除污性能的研究

以某味精污水处理厂厌氧池的厌氧颗粒污泥作为接种污泥,采用人工模拟配水,通过控制运行条件在序批式反应器(SBR)中成功培养出了好氧颗粒污泥。研究表明,该好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能及除污性能。好氧颗粒污泥的形成阶段的粒径为0.1～0.5 mm,成熟后的平均粒径为2 mm。形成阶段SBR中MLSS为5 000～6 000 mg/L,对COD和NH3-N的去除率分别达到了88.1%和87.6%。成熟后SBR中MLSS为10 000 mg/L左右,对COD和NH3-N的去除率分别达到了94%和97.5%。通过电镜分析可知,好氧颗粒污泥表面主要聚集了球状菌,中部主要以丝状菌和杆状菌为主,内部为无机核心。这种明显的分层现象,充分说明了好氧颗粒污泥沿半径方向由于溶解氧的梯度分布,微生物呈层状分布,这种层状分布的结构为好氧颗粒污泥同步硝化反硝化提供了可能。     

基于微电极技术的反硝化滤池生物膜特性分析

为研究反硝化滤池中溶解氧对反硝化作用的影响,制备性能良好尖端直径在30μm以内的氧(O2)以及硝酸盐(NO3-)微电极,以此为测试工具,对反硝化滤池中生物膜内部O2、NO3-微环境分布进行测试,通过建立扩散-反应方程,获得生物膜微环境耗氧及反硝化活性特征.研究结果表明,溶解氧在生物膜内部呈明显的下降趋势,从主体溶液氧浓度约1mg/L下降至生物膜300μm深度处约为0.生物膜内部反硝化活性区域发生在300~600μm深度范围内.该条件下反硝化滤池生物膜的氧利用速率常数以及反硝化速率常数之间的比值为1.46,溶解氧对反硝化过程的影响是显著的.     

混凝气浮-好氧颗粒污泥膜生物反应器处理造纸厂废水

以普通絮状活性污泥作为接种污泥,在膜生物反应器中采用序批式方法培养好氧颗粒污泥,得到含好氧颗粒污泥的膜生物反应器。采用该反应器处理南昌市某造纸厂亚胺制浆法造纸废水,COD、氨氮、TN、TP去除率分别达90%、94%、93%、92.5%,出水达GB 3544—2008《制浆造纸工业水污染物排放标准》和GB 8978—2002《污水综合排放标准》一级B排放标准。