单室空气阴极微生物燃料电池硝酸根去除系统的建立和性能研究

本文以单室空气阴极微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)处理含不同浓度硝酸根的模拟废水,研究了NO~-_3-N初始浓度和开闭路培养方式对单室MFC的启动、硝酸根去除性能和产电性能的影响.结果表明,随着NO~-_3-N初始浓度的提高,MFC的NO~-_3-N平均去除速率达到稳定值所需时间增加,NO~-_3-N平均去除速率提高.当NO~-_3-N初始浓度为200 mg·L~(-1)时,闭路组MFC的NO~-_3-N平均去除速率达到(3.52±0.28) kg·m~(-3)·d~(-1),高于相近条件下许多传统生物反应器的NO~-_3-N平均去除速率.硝酸根去除过程主要发生在MFC运行周期的前期.硝酸根对阳极生物膜中主要产电菌Geobacter的生物量没有影响.当基质充足时,所有闭路组MFC的最大功率密度相近(～27 W·m~(-3)).闭路组MFC比开路组MFC具有更高的NO~-_3-N去除速率,可能与其阳极生物膜具有电化学还原亚硝酸根能力和Thauera易在其阳极上富集有关.     

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.     

光电催化和光产生过氧化氢联合降解苯胺

报道了在双槽光电反应器，紫外光光照二氧化钛阳极时，苯胺在阳极室降解的同时，光生电子在外加电场的作用下移动到石墨阴极上，并还原溶液中的氧生成过氧化氢氧化降解苯胺，光电催化降解污染物时，这种方法同时充分地利用了光生空穴和光生电子，因而是十分有效的。     

附载型二氧化钛光电催化降解苯胺机理

以附载在镍网上的TiO2为催化剂,研究了水中苯胺光电降解行为和机理.结果表明在有氧存在时光催化能有效降解苯胺.苯胺为1.89×10-4mol/L时,其量子产率为8.12%.缺氧时,光反应不能进行,但外加阳极偏压能使光催化反应进行并能大大提高苯胺的降解速率.通过GC-MS技术确定其降解中间产物主要有硝基苯和偶氮苯等,它们可最终矿化为NH+-4、NO+-3和CO2.     

无水条件下气相三氯乙烯的光催化降解机理

研究无水条件下气相三氯乙烯的光催化降解反应及其机理,结果表明三氯乙烯的降解产物对ＨＣｌ,ＣＯ２及其Ｃｌ２,,光催化降解速率方程符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ公式,提出了无水条件下ＴＣＥ的光催化降解机理为空穴直接氧化机理。     

光电催化降解苯胺的研究--外加电压的影响

以直接热氧化制备的TiO2为催化剂，研究了水中苯胺的光催化和光电催化降解行为。结果表明：外加阳极偏压可提高TiO2薄膜电极的光催化活性，但同时副反应速率增大更快，苯胺降解的光电流效率反而下降。     

光电催化降解苯胺的研究——单槽与双槽光反应器对比

以直接热氧化制备的TiO2为催化剂，采用单双槽光反应器，研究了水中苯胺的光电催化降解行为，结果表明：氧的还原反应不是光电催化反应的速率控制步骤，但氧的还原和还原产物能加快苯胺的光电催化降解速率，单槽光电反应器中，当pH由4．38升至10．30，苯胺降解反应速率是逐渐增大。当pH大于10．30后，反应速率迅速下降，使用双槽反应器，阳极室鼓氮气时，苯胺的反应速率始终随pH的升高而下降，而不阳极室鼓空气时，苯胺反应速率在pH9.0左右时最大，在相同的气氛条件下，苯胺在单槽的光电催化反应速率大于双槽的速率，利用光电流的大小可判断反应速率的快慢，但光电流的利用效率与溶液pH，氧和电压有关。     

无水条件下气相三氯乙烯的光催化降解研究

以二氧化钛为光催化剂,主波长254nm紫外线杀菌灯为光源,研究了气相三氯乙烯（TCE）在无水条件下的光催化降解反应。结果发现,TCE的光催化降解产物为HCl、CO₂及Cl₂,并得出TCE在无水条件下光催化反应的计量式为C₂HCl₃+2O2hv/TiO2→HCl＋2CO₂＋Cl₂,该计量式与有水条件下光催化反应降解TCE的计量式不同。结果还发现,TCE初始反应速率与光强的0.16次方呈正比,光催化降解速率方程符合Langmuir－Hinshelwood公式_〔1〕。     

附载二氧化钛光催化降解水中对氯苯胺(PCA)

以紫外灯为光源 ,附载在镍网上的 TiO₂ 为催化剂 ,研究水中 PCA光催化降解动力学行为和机理 .结果表明 ,PCA的降解符合准一级动力学方程 ;初始 pH4～11对其反应速率影响较小 ;增大氧气浓度能加快 PCA的降解和脱氯速率 ;外加电位能大幅度提高 PCA的降解速率 .通过 GC-MS技术确定其降解中间产物主要有苯胺、硝基苯、对氯硝基苯、偶氮苯、4,4′-二氯偶氮苯等 ,它们最终矿化为 NH⁺₄、Cl^-、NO^-₃ 和 CO₂ .光催化能有效地降解 PCA但其矿化比降解需要更长的时间 .     

负载型二氧化钛光催化降解苯胺

以紫外灯为光湖，在圆柱型光反应器中，负载在镍网上的ＴｉＯ２为催化剂，研究了水中苯胺光催化剂降解行为，结果表明苯胺的降解动力学可用Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ方程来描述，对苯胺的浓度、介质ｐＨ、液体流速、氧气浓度和外加Ｈ２Ｏ２等因素对光催化反应的影响进行了研究，并以实验现象予以解释。