填充竹炭对微生物燃料电池性能的影响

微生物燃料电池(MFC)的阳极对提高MFC产电性能有至关重要的影响。利用竹炭比表面积大、吸附能力强等特性,将其作为"三合一"膜电极MFC的阳极填充材料,通过增大阳极比表面积来提高其产电能力。实验结果表明,加入竹炭至阳极室后,MFC最高输出电压(外接电阻1 000Ω时)由0.280V增大到0.387V,提高了38.2%,并且输出电压更加稳定;而最大功率密度也由原来的0.22W/m3增大到1.42W/m3,同时内阻降低了80.85%(由235Ω降为45Ω);库仑效率由15.0%增大到25.6%。说明MFC阳极室填充竹炭可以显著促进MFC的产电性能。     

MnO_2-r-GO阳极对微生物燃料电池产电性能的影响

考察了MnO_2-r-GO阳极对微生物燃料电池(MFC)的产电性能和体系有机质去除率的影响。实验结果表明,MnO_2-r-GO极的电荷转移内阻(Rct)由145.9Ω降低到14.8Ω。运行稳定后,MnO_2-r-GO阳极体系与空白碳布阳极体系相比,输出电压由200 m V增大到550 m V;最大功率密度(Pmax)由192.2 m W·m-2增大到761.4 m W·m-2,表观内阻由424.6Ω降低到141.4Ω;体系的COD去除率由83.6%增大到89.6%,库伦效率(CE)由19.8%增大到39.5%。     

不同阳极微生物燃料电池产电性能的比较

微生物燃料电池在处理废水的同时可以产生电能,有希望同时解决废水再利用和能量再产生的问题。采用单室无膜空气阴极微生物燃料电池,处理模拟生活污水,探讨MFC处理模拟废水的效果。研究了以碳布(MFC1)、碳布负载碳纳米管(MFC2)、碳纳米管(MFC3)和泡沫镍(MFC4)作为4种不同的阳极材料,对MFC系统的启动、内阻和产电特性进行比较。结果表明,4种不同阳极MFC在水力停留时间24 h的条件下,对COD有很好的去除作用,其中MFC2的COD去除效率最大,为91.4%。在不影响MFC系统处理废水效果的前提下,实验得到4种阳极MFC系统中MFC2具有最小的内阻,为173.7Ω;并且其功率密度也大于其他3种MFC,达到401.2 mW/m2。     

阳极电势对MFC中产电的影响

在微生物燃料电池(MFC)中,与微生物接触的阳极自身电场环境就可能会对产电菌的生长和代谢产生重要影响,进而影响到MFC产电效能.为探索阳极电势的作用,本研究在微生物燃料电池的阳极室中通过设置附加电路来人为改变阳极电势,考察了阳极电势对MFC产电的影响.结果表明,当阳极电势在-380 mV降低到0 mV过程中,MFC输出功率提高.当阳极电势小于200 mV时,COD去除效率在60%~73%之间变化不大.较低或较高的阳极电势均可增加电池的库伦效率.阳极电势处于-380 mV到0 mV下,厌氧微生物主要以丙酸型发酵为主,产生大量乙酸;COD的分解和利用是分阶段进行的.不同阳极电势下MFC内阻变化主要受浓差内阻影响.阳极电势为-200 mV时欧姆内阻最低,但电化学活性较高.     

光合产电微生物群落构建及光照培养对其产电性能的影响

采用淡水沉积物为接种来源,培养出光合产电微生物群落。将其与藻阴极联用组建了完整的光合作用微生物燃料电池时,功率密度达到(157.5±3.1)mW/m2。采用循环伏安法及电化学阻抗谱对该群落的电化学性能进行了测试。PCR-DGGE及紫外可见吸收光谱分析显示,该群落含有 Ectothiorhodospiraceae科及Chloroflexi门不产氧光合细菌、产电菌Arcobacter butzleri、发酵细菌及其他细菌。对该群落进行长期黑暗培养或长期光照培养时,其产电性能均得到了提高,但功率密度测试显示,光照培养微生物燃料电池最大功率密度为(180.1±8.7)mW/m2,高于黑暗培养的微生物燃料电池(160.7±11.4)mW/m2。电化学测试也显示,光照培养的阳极产电性能优于黑暗培养的阳极。     

石墨烯氧化物气凝胶修饰金属阳极促进微生物燃料电池的产电性能

微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）阳极的比表面积、生物相容性以及导电性被认为是影响微生物燃料电池产电性能的关键因素。三维金属阳极因其导电性强、比表面积较二维电极材料大等优点可用来取代碳基电极。为了提高微生物燃料电池的产电性能,本研究选用2种具有三维结构的不锈钢刷（SSB）和泡沫镍（Ni-foam）为金属阳极基材,并将石墨烯氧化物（GO）通过一步冷冻干燥法合成石墨烯氧化物气凝胶复合金属电极（GOA-SSB/Ni-foam）,将其作为阳极进行MFC的产电性能研究。结果显示：在MFC运行中,GOA-SSB和GOA-Ni-foam作为阳极,最大功率密度分别达到490和119 mW·m-2,比未修饰SSB和Ni-foam提高8.1和5.5倍。扫描电镜（SEM）表征显示三维复合金属阳极表面附着的微生物量远高于未修饰电极,且未修饰的SSB和Ni-foam电极表面较GOA-SSB和GOA-Ni-foam电极表面腐蚀更严重,说明GOA不仅可提升阳极比表面积、生物相容性还可减缓阳极基材的腐蚀。电化学阻抗（EIS）结果表明GOA-SSB和GOA-Ni-foam阳极相比于未修饰阳极能够极大的降低传荷电阻,证实GOA修饰阳极加快了电子传递速率。另外,拉曼（Raman）表征显示Shewanella oneidensis MR-1菌可原位还原GOA,佐证了GOA修饰阳极运行后欧姆内阻降低的原因。     

加入多孔球形颗粒微生物燃料电池的性能研究

设计了一个典型的双室微生物燃料电池,并考察了在阳极室加入多孔球形颗粒条件下对人工合成污水产电性能的影响。实验发现,加入多孔球形颗粒后,最高电压从不加颗粒的253 mV提高到280 mV,持续产电时间从5.5 d提高到8 d,COD去除率从78%提高到82.6%。进一步的实验发现,加入多孔球形颗粒后,系统内阻从286Ω降低到199.4Ω,最大功率密度从78.6 mW/m2提高到114.3 mW/m2。结果表明,微生物易于在多孔球形颗粒上附着和生长,颗粒通过均匀搅拌与阳极表面产生持续碰撞,有利于胞外电子传递到阳极,这一过程大大减小阳极的内阻,增大电池的输出电压进而增大输出功率,从而显著提高电池的产电性能。     

玉米秸秆生物炭电极用于微生物燃料电池脱硫反硝化性能

研究了玉米秸秆生物炭作为微生物燃料电池电极的性能。阳极以S^2-为单一电子供体,阴极以NO3^-为电子受体,以碳毡为对照电极,考察玉米秸秆生物炭电极用于生物燃料电池同步脱硫反硝化的电化学性能、产电性能以及污染物去除能力,分析了不同硫氮质量浓度比对生物炭电极微生物燃料电池脱氮除硫效率以及输出电能的影响。结果表明,玉米秸秆生物炭电极微生物燃料电池实现了更高的交换电流密度(22.42×10^-3 A·cm^-2)和更低的电荷转移电阻(4.24Ω)。与碳毡电极相比,玉米秸秆生物炭电极微生物燃料电池最大输出电压和最大功率密度分别提升了18.91%和16.67%。当硫氮比为5:4时,反应器脱硫反硝化和产电能力最佳。阳极室S^2-出水质量浓度由120 mg·L^-1降至1.08 mg·L^-1,去除率为99.1%,其中76.52%转化为SO₄^2--S,阴极室NO₃^--N去除率...     

以养殖废水为底料的微生物燃料电池产电性能与水质净化效果

以养殖场沼泥为接种物,构建了乙二胺、三氯化铁改性碳毡阳极的单室无膜微生物燃料电池,探讨了2种阳极改性电池的产电规律,考察了其去除养殖废水中COD、氨氮的效果以及臭味的表观性状变化。结果表明,以葡萄糖为底物时,乙二胺、三氯化铁改性阳极微生物燃料电池在启动20 d和22 d后分别达到稳定,输出电压分别为0.514 V和0.527V(外阻为500Ω),对应输出功率密度分别为332 mW/m2和349 mW/m2。逐渐增大废水投加比例至原水时,2个电池的最大功率密度分别为208 mW/m2和158 mW/m2,COD去除率分别为85%和78%,氨氮去除率分别为52%和45%。此外,养殖废水的臭味去除效果明显。因此,构建的2种改性阳极微生物燃料电池可以利用养殖废水产电,同时使水质得到一定程度的净化。     

铁氰化钾对双室微生物燃料电池曝气阴极性能的改善

为研究铁氰化钾对双室微生物燃料电池(MFC)阴极性能的改善效果,以碳毡和碳棒作为复合电极材料,乙酸钠为阳极电子供体,分别以氧气、铁氰化钾和氧气交替作为阴极电子受体.通过测定使用铁氰化钾作阴极电极液之前和之后的曝气阴极MFC的功率密度及极化曲线,比较曝气阴极MFC的内阻、开路电压(OCV)和最大输出功率的变化情况.实验结果表明,当以铁氰化钾作为MFC阴极电子受体时,MFC的内阻、开路电压和最大输出功率分别为24.2 Ω、744.2 mV和33.7 W/m3.曝气阴极MFC在采用铁氰化钾作电极液对阴极性能进行改善之前和改善之后的内阻由77.2 Ω降低到40.1 Ω,OCV和最大输出功率分别由517.9 mV和2.1 W/m3提高到558.2 mV和4.4 W/m3.研究表明,铁氰化钾本身不仅具有优良的接受电子的能力,而且对电极材料(碳毡和碳棒)的电化学性能具有明显的改善作用,使得使用铁氰化钾之后的曝气阴极MFC的产电性能有了明显且持久性的提高.     

Estimation of uncertainty of sampling for analysis of pesticide residues

Abstract

A computer model was used to take random samples from primary sample populations obtained from field trials to simulate the uncertainty of sampling for residue analysis of plant commodities and soil. The results indicate about 40%, 30% and 20% relative uncertainty when random samples of size 5, 10 and 25 are taken respectively, from a single lot. Therefore the sample size should be the same for establishing and enforcing legal limits.     

造纸废水混凝处理中SFT助凝替代性研究

中小造纸厂废水处理常用PAC作混凝剂 ,PAM作助凝剂。由于PAM成本很高 ,影响了处理设备的投运率。用超细滑石粉 (SFT)替代PAM助凝 ,与混凝剂PAC配合 ,其混凝处理效果基本相当 ,但是处理成本降低 0 .10元 /m3 。由于SFT属环境无害材料 ,不会给排泥带来二次污染     

An application of the theory of kinematics of mixing to the study of tropospheric dispersion

The most common technique used for numerical simulations of tracer mixing is that of the numerical solution of the advection–diffusion equation with the unresolved fluxes parameterized using the similarity theory. Despite correct predictions of the overall directions of transport, models based on a numerical solution of the advection–diffusion equation lack sufficient accuracy to correctly reproduce the coupling of mixing with small scale processes which are sensitive to the microstructure of the tracer distribution. The objective of this paper is to revisit the basic formalism employed in numerical models used to investigate atmospheric tracers. The main mathematical method proposed here is the theory of kinematics of mixing which could be applied effectively for simulations of atmospheric transport processes. At the beginning of the paper, we introduce simple mathematical transformations in order to demonstrate how complex topological structures are created by mixing processes. These idealistic flow systems are essential to explain transport properties of much more complex three-dimensional geophysical flows. An example of the application of the kinematics of mixing to the analysis of tracer transport on a planetary scale is presented in the following sections. The complex filamentary structures simulated in the numerical experiment are evaluated using some commonly applied statistical measures in order to compare the results with the data published in the literature. The results of the experiment are also analysed with the help of simple conceptual models of fluid filaments. The microstructure of the tracer distribution introduced in the paper is essential to increase our understanding of atmospheric transport and to develop more realistic parameterizations of small-scale mixing. The presented results could also be used to improve calculations of the coupling between microphysical processes and tracer mixing.     

次氯酸钠发生器的研制

介绍了电解法生产次氯酸钠的原理 ,并在原有生产工艺的基础上进行了重新设计和对设备的重新选择、改造 ,得出了各个工艺参数的最佳值 ,生产出高品质的次氯酸钠     

地铁颗粒物特征分析及磁性过滤控制

通过SEM-EDX和XRD对采集来的地铁颗粒物（PM10和PM2.5）进行形貌和成分分析,研究结果表明：地铁颗粒物具有粒径大（可达10 μm）、形状不规则、表面具有明显的刮擦痕迹等特征,主要成分为Si、C、O和Fe;其中Fe主要以Fe3O4、Fe2O3等氧化物的形式存在。针对地铁颗粒物含铁磁的特性,采用磁性过滤控制方法对地铁颗粒物开展研究,构建的磁性过滤装置对该地铁颗粒物的捕获效果可达90%以上,在一定磁性强度范围内（0 ~ 0. 300 T）,滤网对颗粒物的捕获效果随着对其施加的磁性强度增加而提升,当施加的磁场强度为0. 300 T时,装置对地铁颗粒物的捕获效率接近100%,比相同条件下对飞灰的捕获效率高出10% ~ 15%,建议把磁过滤作为一种前处理装置用在含磁颗粒物处理上。     

不同泥源对厌氧氨氧化反应器启动的影响

采用2套上流式生物膜反应器,分别接种少量厌氧氨氧化污泥和大量硝化污泥,考察其对厌氧氨氧化反应器启动的影响。污泥接种入反应器后,测得接种厌氧氨氧化污泥的反应器(R1)内MLSS为0.22 g/L,另一个反应器(R2)MLSS为2.7 g/L。与直接接种厌氧氨氧化污泥相比,R1经过72 d的运行才显现出厌氧氨氧化特性。经过114 d的培养,前者氮去除速率由0.23 kg/(m3.d)提升到5.29 kg/(m3.d),总氮去除率大于89%;R2的氮去除速率由0.01 kg/(m3.d)提升到1.1 kg/(m3.d),总氮去除率大于84.6%。说明普通污泥启动需要一个较长的筛选过程,直接接种少量的厌氧氨氧化污泥比接种普通的污泥能够更快启动厌氧氨氧化反应器。     

活性炭三维电极法对印染废水的处理研究

对三维电极方法处理印染废水进行了实验研究,初步探讨了活性炭三维电极法处理印染废水的机理,对影响处理效果的各种要素,如反应时间、槽电压和pH值等进行了条件实验,得出了活性炭三维电极法处理印染废水的最佳运行条件为:停留时间120-180 min,槽电压25～30 V,进水pH值6.5～7.5。结果表明,该反应器能有效地降低废水色度,有较高的COD去除效率,并能提高印染废水的可生化性。     

乌江汇入对三峡水库局部水体中磷质量浓度的影响

乌江水体中总磷与三峡水库相关水域存在差异。通过对相关水体中磷质量浓度变化特征的分析,结果表明：2008年前乌江TP显著低于三峡水库相关水域,其汇入对后者主要表现为“稀释”作用,可使清溪场断面TP年均值最大降低约0.02 mg·L⁻¹;2009年后乌江TP急剧升高,其汇入后清溪场断面2009—2013年TP年均值最大升高约0.057 mg·L⁻¹;2014年后乌江汇入基本不会使清溪场断面TP年均值明显改变;1998—2006年乌江TDP与三峡水库相关水域相近,乌江汇入对清溪场断面TDP年均值基本无影响;之后乌江TDP快速上升,2007—2013年乌江汇入最大可使清溪场断面TDP年均值升高约0.061 mg·L⁻¹;2014年后乌江TDP大幅回落,其对水库影响降低,最大可使清溪场断面TDP年均值升高约0.008 mg·L⁻¹;乌江汇入对三峡水库局部水体磷质量浓度的影响在不同时段其程度、趋势均不一致;乌江干流水电建设导致的水文条件变化和乌江上游区域磷矿开发过程中含磷废水排放使得乌江水体中磷质量浓度发生改变,进而间接、持续对三峡水库局部水体中磷质量浓度产生影响。该研究结果可为三峡水库的水生态环境监管提供参考。     

产油微藻培养与回收的关键技术研究进展

寻找廉价而高效的替代原料是实现生物柴油产业化的关键所在.微藻以含油量高、生长周期短、环境适应能力强、生物产量高等优点,有望成为一种极具潜力的生物柴油生产原料.然而,目前尚存在微藻培养低效成本高和微藻回收效率低两大难题.综述了微藻培养与回收过程中的关键技术,并对存在的两大难题及其改进技术进行了详细的探讨.最后,总结并展望了微藻培养、回收技术未来的发展趋势.     

生物质快速热裂解主要参数对生物油产率的影响

以松木木屑为原料,在自制的小型流化床上,开展了生物质热裂解温度、生物质粒径和进料速率对生物油产率的影响实验研究.结果表明,在热裂解温度分别为450、475、500、525和550℃条件下,当热裂解温度为500℃时,生物油产率最高,平均产率达到53.33%(质量百分比).反应温度越高,炭产量越低,不可冷凝气体产量越高,气体发热值越高;粒径＜1 mm的生物质其粒径对生物油产率影响不大;生物质进料速率增加时,生物油产率增加.本研究为生物能的利用提供了新的途径.