流动性电极电容去离子技术的脱盐性能研究

为改进传统静态电容去离子技术(CDI)的脱盐性能,组装了流动性电极电容去离子系统(FCDI),并分别以活性炭80(AC80)和纳米洋葱炭(CNOs)制备电极浆液,考察在不同电压、盐溶液流速、盐浓度等条件下FCDI的脱盐效果。实验结果表明,AC80制备的电极浆液脱盐性能优于CNOs,FCDI的脱盐率随电压的增加而增大,随盐溶液流速的增加而减小,当以AC80制备电极浆液,电压为1.4V,盐溶液进水质量浓度为100mg/L,流速为2.5mL/min,进料室盐溶液流速与阴阳电极室中电极浆料流速比为1∶2∶2时,FCDI的脱盐率达70.38%。在最佳运行条件下构建二级串联FCDI模组,其对100mg/L盐溶液的脱盐率达82.63%,随着盐浓度的增大,二级串联FCDI模组的脱盐率随之降低,但脱盐速率及比吸附量逐渐增加,导致脱盐比能耗降低。     

炭黑流动电极的孔径分布对流动电极电容去离子脱盐性能的影响

流动电极电容去离子(flow electrode capacitive deionization,FCDI)主要依靠流动电极的电吸附来实现离子去除。而其中流动电极的孔径分布是影响FCDI的脱盐性能的重要因素。为此,选择4种具有高导电性的炭黑(carbon black,CB)作为流动电极,考察了流动电极的孔径分布对FCDI脱盐性能的影响。结果表明,在隔离闭合循环(isolated closed-cycle,ICC)模式下,脱盐性能与流动电极的比表面积呈正相关(r=0.918),并主要受介孔面积的影响。在单循环(single cycle,SC)模式下,FCDI的脱盐性能与介孔面积呈正相关(r=0.583),与微孔面积呈负相关(r=-0.725)。当使用介孔面积最大的炭黑作为流动电极时,离子在流动电极表面的解吸速率升高了53%,FCDI的脱盐率提高了702%。吸附-解吸实验结果表明,由于微孔存在尺寸小、吸附-解吸路径长等缺点,使被流动电极吸附的离子难以被快速解吸,从而抑制了在SC模式下流动电极的再生。介孔可强化FCDI在2种操作模式下的脱盐性能;而微孔却抑制了SC模式下的离子解吸,从而降低了...     

阳极石墨毡酸处理对微生物燃料电池型BOD传感器性能的影响

通过石墨毡表面润湿性的变化,确定了硝酸酸化处理石墨毡的操作条件。采用硝酸处理后的石墨毡作为电极材料,构建双室无介体微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)型BOD传感器,并对BOD传感器的性能进行评价。结果表明,硝酸酸化处理明显提高石墨毡表面的润湿性,经过4 h酸化处理,石墨毡的表面接触角由142.5°下降到86.5°。采用硝酸处理的石墨毡作为电极材料,MFC的电流输出明显提高且稳定,在响应时间小于10 h条件下,废水BOD检测上限为100 mg/L。废水BOD浓度在2~50 mg/L范围内,可以利用BOD浓度与电流最大值之间的线性关系进行废水BOD浓度检测,废水BOD浓度在2~100 mg/L范围内,可以利用BOD浓度与电荷量之间的线性关系对废水BOD浓度进行检测,检测相对误差均在12%以下。MFC型BOD传感器运行稳定,相对标准偏差均在10%以下。     

给水曝气生物滤池内置粉末活性炭复合净水效果的研究

在给水曝气生物滤池内置粉末活性炭,对比分析其对各工艺单元水质净化效果的影响,确定给水曝气生物滤池内置粉末活性炭的作用与最佳投加量,研究表明,给水曝气生物滤池将活性炭截留在滤池内,大幅度提高了粉末活性炭利用率,部分未饱和粉末活性炭通过反冲洗排入后续常规处理系统,作为生物载体仍能够进一步发挥生物强化作用。当粉末活性炭的投加量为8 mg/L时,砂滤出水氨氮、CODMn、浊度和色度均值分别为：0.02 mg/L,1.82 mg/L0,.46 NTU和6度,去除率分别达到99.6%、71.2%、99.1%和80.6%,出水指标达到《生活饮用水卫生标准（》GB5749-2006）和《饮用净水水质标准（》CJ94-2005）规定的标准。与常规工艺相比,投加量降低了20%～60%。     

电极-生物复合反应器处理城市污水的初步研究

微生物固定在电极表面,电解水产氢与氧所营造的微环境在一定条件下对生物硝化/反硝化及吸/放磷产生了促进作用,使电极-生物复合反应器在脱除有机污染物的同时强化了生物的脱氮及除磷效果。本试验采用了2套结构与尺寸完全相同的单槽内循环反应器,1套通电,1套不通电,在不同电流强度下比较了2套反应器对污染物的去除效果。反应器中以石墨为阳极,活性炭纤维为阴极,电极-生物复合反应器的总氮去除率可比未通电流的反应器高出30%左右,总磷去除率增加11.5%,而氨氮、COD的去除率都维持在100%和95%左右。试验表明,电流的引入在一定条件下能明显强化生物反应器脱氮除磷效果。     

强化混凝法处理微污染窖水的试验研究

研究了使用单混凝剂聚合氯化铝(PAC)混凝、助凝剂阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)-PAC复配混凝和粉末活性炭联合APAM-PAC强化混凝对窖水的处理效果。结果表明,在PAC质量浓度为15.0mg/L,APAM质量浓度为0.15mg/L,粉末活性炭投加量为20mg/L的强化混凝条件下,微污染窖水中的UV_(254)、COD和浊度的去除率可分别达到66%、54%、97%。APAM对有机物的去除效果提升没有分子量选择性,而粉末活性炭对小分子有机物的去除效果更为明显。     

软锰矿粒子电极的制备及其对SMP的催化降解

针对二氧化锰对废水中氯离子电解生成活性氯具有较好催化活性的特点,以软锰矿为原料制备一种新型粒子电极,将其用于三维电极系统处理油气田高含氯废水,利用活性氯的强氧化性进一步强化废水中难降解有机物SMP的处理;并考察软锰矿粒子电极制备条件对电极性能和电解效果的影响。结果表明:软锰矿与石墨质量比6∶4、PTFE分散液加入量10%、330°C下灼烧2 h为软锰矿粒子电极最优制备条件;与常规活性炭粒子电极相比,软锰矿粒子电极电解活性氯的产生量、COD去除率均显著优于活性炭粒子电极;且软锰矿粒子电极在重复使用多次后,活性组分流失量较小,对SMP的降解效率仍较高,保持了稳定的电催化性能。     

活性炭与炭黑混合电极的脱盐性能及相关工艺参数的优化

混合电极中各组分的质量比是影响膜电容去离子(membrane capacitive deionization,MCDI)系统脱盐性能的重要因素.重点研究了混合电极中活性材料(活性炭)、导电剂(炭黑)和粘结剂(聚四氟乙烯)3种组分的质量比对MCDI系统脱盐性能的影响,并优化了工艺参数.实验结果表明,在进水氯化钠质量浓度为...     

三维电催化氧化技术处理草铵膦农药废水

选用石墨板作为三维电催化装置的阳极、不锈钢板作为阴极,以活性炭颗粒作为粒子电极进行反应,研究了三维电催化氧化技术处理草铵膦农药废水的效果;并考察了电流密度、极板间距、电解时间、初始浓度、pH值和粒子电极用量等因素对其处理效果的影响。实验结果表明,在废水初始浓度为300 mg·L~(-1),反应时间为90 min,极板间距为4 cm,pH值为5,电流密度为31.5 m A·cm-2,粒子电极的用量为3.08 g·L~(-1)的条件下,废水的COD去除率为83.48%。三维电催化氧化技术通过减小粒子间距改善电荷传质效果;电流效率的提高也促使废水的处理效果显著提升。     

兰炭焦粉的石墨化探索性研究

兰炭是利用陕北榆林地区低磷、低硫、低挥发分煤经低温干馏得到的一种煤化工产品,在其生产过程产生大约15%左右的焦粉,目前主要作为冶金用还原剂或者低级燃料廉价处理,经济价值较低。为了开辟焦粉的高副价值利用新途径,对焦粉的石墨化技术进行了探索研究。结果表明,焦粉直接石墨化,2 500℃时其石墨化度可达90%,而在铜粉、氧化铁和二氧化钛催化作用下,1 800℃时焦粉的石墨化度达到90%以上,达到同样的石墨化效果,催化剂的作用可使石墨化温度直接降低700℃,焦粉石墨化过程能耗得到很大程度降低。另外,焦粉热处理温度越高,产物纯度越高,石墨化效果越好,Cu粉催化作用下产物的2H晶型趋于更完整。研究结果不但为焦粉的石墨化提供理论与技术支持,而且为制备石墨材料开辟了新的原料来源,并促进榆林地区兰炭产业的健康发展。     

电增强载铝活性炭纤维吸附氟离子性能

以载铝活性炭纤维毡为电极,在电场作用条件下对模拟含氟水进行静态吸附实验。结果表明,该载铝活性炭纤维毡正极化可以强化吸附除氟效果,吸附动力学数据很好地符合Lagergren二级速率方程,加电场时二级反应速率常数为4.50 g/(mg·h);其对高浓度含氟饮用水也有较高去除率,Freundlich吸附等温方程能很好地描述吸附平衡数据。加电场情况下,该载铝炭毡对氟离子的最大吸附量为16.584 mg/g,去除氟离子的最佳pH范围是5.5~8.9。共存阴离子Cl-、SO2-4和NO-3对炭毡吸附除氟没有抑制作用,但CO2-3的存在会导致除氟吸附量显著下降。     

电极-生物复合反应器处理城市污水的初步研究

微生物固定在电极表面，电解水产氢与氧所营造的微环境在一定条件下对生物硝化／反硝化及吸／放磷产生了促进作用，使电极-生物复合反应器在脱除有机污染物的同时强化了生物的脱氮及除磷效果。本试验采用了2套结构与尺寸完全相同的单槽内循环反应器，1套通电，1套不通电，在不同电流强度下比较了2套反应器对污染物的去除效果。反应器中以石墨为阳极，活性炭纤维为阴极，电极-生物复合反应器的总氮去除率可比未通电流的反应器高出30％左右，总磷去除率增加11．5％，而氨氮、COD的去除率都维持在100％和95％左右。试验表明，电流的引入在一定条件下能明显强化生物反应器脱氮除磷效果。     

吸附-电化学氧化耦合处理对氯苯酚废水及动力学

以毡状活性炭纤维为阳极,不锈钢为阴极,吸附-电化学氧化耦合降解对氯苯酚废水进行了研究。考察了吸附或耦合电化学氧化过程、电流密度、支持电解质硫酸钠浓度和活性炭纤维重复使用对废水COD去除率的影响,结果表明,采用吸附-电化学氧化耦合方法,当电流密度7.6 mA/cm2支持电解质（硫酸钠）浓度为1 g/L,处理时间为180 min,4-CP废水COD去除率可达97.09%。毡状活性炭纤维对4-CP的静态吸附过程符合Langmiu吸附等温方程。建立了吸附-电化学氧化COD去除动力学模型,动力学模型参数表明,对于COD的去除,电化学氧化作用比吸附作用大。     

污泥活性炭强化SBR法处理垃圾渗滤液的实验研究

为了进一步处理垃圾渗滤液,试验采用污泥活性炭强化序批式间歇反应器（SBR）法进行处理,通过对比普通SBR法试验,得出投加污泥活性炭强化SBR法处理垃圾渗滤液的效果要远远高于普通SBR法。当污泥活性炭的投加量为1.2 g/L,容积负荷为0.5～1.5 kg BOD₅/(m³·d)时,进水1 h,曝气10 h,沉淀1.5 h,闲置1.5 h,处理效果最好,COD的去除率达到了85%,NH³-N的去除率达到了90%。     

原位生物强化好氧稳定化技术在温州市某垃圾填埋场治理工程中的应用

针对目前非正规垃圾填埋场采用的传统原位好氧稳定化技术稳定时间长、效率低的问题,采用原位生物强化好氧稳定化技术,在温州市某非正规垃圾填埋场治理中进行中试应用,并与传统好氧稳定化技术治理效果进行对比试验。研究表明：原位生物强化好氧稳定化技术可加速有机垃圾的生物降解,平均沉降量较好氧稳定化处理高54%;有机质质量分数较好氧稳定化处理低33.8%,提前5个月降低至有机质质量分数的修复目标值16%以下;填埋气体CH4体积分数降低至1.5%左右,较好氧稳定化处理低28.6%,且稳定时间缩短了5个月;渗滤液COD值较好氧稳定化处理低32.8%,BOD值较好氧稳定化处理高47.5%;氨氮质量浓度较好氧稳定化处理低32.7%,原位生物强化好氧稳定化技术的成功运行,为填埋场的快速稳定化提供新的思路与技术手段。     

聚合氯化铝与粉末活性炭联合强化混凝处理垃圾渗滤液

研究了联合粉末活性炭与聚合氯化铝(PAC)强化混凝对垃圾渗滤液原水的处理效果。结果表明,在原水COD为4 100 mg/L、浊度为147 NTU、UV254为20的条件下,粉末活性炭的加入可以有效增加垃圾渗滤液中有机物的去除率,PAC投加量为0.6 g/L时,投加0.6 g/L粉末活性炭,COD的去除率由21.6%提高到29.1%,UV254去除率由29.8%提高到39.9%,剩余浊度由138 NTU降到133 NTU。该强化混凝过程使原水中溶解性小分子有机物的去除率提高显著,PAC投加量为0.6 g/L时,投加0.6 g/L粉末活性炭,在分子量小于1 kDa的范围内,UV254去除率由2.9%上升为10%。     

PACT工艺处理PAM生产废水的实验研究

采用粉末活性炭活性污泥工艺(PACT)处理经凹凸棒土预处理后的聚丙烯酰胺(PAM)生产废水。实验考察了粉末活性炭(PAC)的投加对活性污泥处理系统的影响,并探讨了PAC投加量、曝气时间、水力停留时间等参数对降解反应的影响。结果表明:PAC的投加能提高水中溶解氧的利用率,改善污泥沉降性能,增强活性污泥系统对有机物的去除效果;在PAC投加量500 mg/L、曝气10 h的条件下,PACT工艺对PAM生产废水的处理效果良好,COD的去除率为80.8%,BOD5去除率为83.8%,丙烯酰胺(AM)去除率为84.2%。     

焦化废水深度回用中粉末活性炭的超声波再生

在焦化废水深度回用处理中,采用粉末活性炭和浸没式超滤配合工艺对生化出水进行预处理,降低废水中COD,减轻后续处理困难,并在一定程度上缓解膜污染。由于活性炭成本较高,对活性炭进行再生处理。为达到再生过程简单易行、再生能耗低、且再生过程中不产生二次污染等目的,实验中采用超声波技术实现活性炭的重复使用。通过优化实验研究了超声波再生的最优条件,结果表明,焦化废水中吸附饱和的活性炭在超声频率33kHz、功率200W、炭/水质量比1/10~1/20等条件下,再生20min,可以达到50%以上的再生效果。实验室条件下,经过6次循环利用的活性炭经过再生,其吸附容量为1.8mg/gCOD,为新炭的42%。在现场中试条件下,经过20次循环利用的活性炭经过再生,其吸附容量为0.98mg/gCOD,为新炭的23%。此外,以焦化废水生化出水做再生介质,在最佳再生条件下,最大可达到15%的再生效果;而以自来水做再生介质,可以达到至少50%的再生效果。     

铁炭还原法预处理硝基苯废水的填料特性及技术经济比较

比较了铁屑/活性炭及铁屑/焦炭掺混,作为反应填料的铁炭还原处理硝基苯废水的处理效果,发现前者的处理效果要优于后者,COD的去除率高20%左右,但是,前者处理成本高于后者。通过将原水直接利用活性炭及焦炭进行吸附试验,以及投加铁盐进行混凝试验,将处理效果与铁炭还原处理（铁屑与焦炭掺混）的效果进行对比,发现利用铁炭还原技术对硝基苯废水进行预处理,具有明显的优越性。     

KMnO_4强化混凝——超滤技术处理西北村镇集雨窖水研究

针对西北村镇集雨窖水低温、低浊、微污染,且常规混凝—超滤技术处理效果不佳的问题,采用KMnO_4强化混凝—超滤技术处理集雨窖水,考察了KMnO_4投加量对去除污染物的强化效果。结果表明,KMnO_4的最佳投加量为1.0mg/L,预氧化5min后,高锰酸盐指数、出水在254nm处吸光度(UV_(254))、氨氮、TP和浊度的去除率分别达26.7%、25.8%、51.4%、75.0%、96.8%,与常规混凝—超滤技术相比,KMnO_4预氧化可使高锰酸盐指数及UV_(254)的去除率分别提高约6、5百分点。KMnO_4预氧化可以有效提高常规混凝—超滤技术的出水水质,强化对有机污染物的去除效果,但对氨氮、TP、浊度去除的强化效果较弱。