缺氧MBR-MMR处理海水养殖废水性能及膜污染特性

采用普通小球藻(C.vulgaris)作为实验藻种,搭建缺氧MBR-微藻膜反应器(缺氧MBR-MMR)耦合系统处理海水养殖废水,前置缺氧MBR用于有机物、NO~-_3-N和NO~-_2-N的降解,释放的NH~+_4-N进入MMR用于微藻生长而得到去除,考察协同处理效能和微藻采收情况,探究膜污染行为.反应系统共运行91 d,对NO~-_3-N和NH~+_4-N的去除率分别达到90.0%和88.0%以上,对PO~(3-)_4-P和TOC的平均去除率分别为49.4%和84.7%.普通小球藻在进行连续采收的情况下,能以平均浓度为9×10~7个·mL~(-1)的生物量稳定运行,实现了较好的去除效能和资源化利用.通过红外光谱和三维荧光光谱分析,MMR内造成膜污染的主要物质是色氨酸类蛋白质和腐殖酸类物质,与缺氧MBR内膜组件相比污染较轻.     

可见光驱动下氧掺杂氮化碳活化过硫酸盐降解罗丹明B

采用双氧水溶剂热处理法处理石墨相氮化碳（g-C₃N₄）合成氧掺杂石墨相氮化碳（O-g-C₃N₄）,并通过SEM、XRD、XPS、UV-visDRS等技术手段对O-g-C₃N₄进行表征.结果表明,O-g-C₃N₄表面光滑度降低,纳米片层呈现阶梯状形貌,可见光吸收性能和催化性能有了明显提高.同时,该改性方法能够有效地通过取代sp²杂化N原子的方式将O原子掺杂到g-C₃N₄中.以波长为430 nm的LED灯作为可见光光源,将O-g-C₃N₄用于活化过硫酸盐降解罗丹明B（RhB）.结果表明,该实验体系能够大幅度提高RhB的去除率.当所加LED灯的电源功率为18.00 W,O-g-C₃N₄投加量为0.08 g·L^-1,PS投加量为1.428 g·L^-1,溶液初始pH为5.6时,反应30 min后,浓度为10 mg·L^-1的RhB的降解率可以达到97.8%,矿化率可达9.738%.     

耦合颗粒受力解析的CFD模型及其在超滤膜污染机制中的应用

膜污染可以视为颗粒在膜表面的沉降过程。为深入了解在过滤通道内发生的颗粒迁移和沉降过程,建立了一种耦合颗粒受力的计算流体力学（CFD）模型。通过分析颗粒在超滤过程中的受力,将颗粒受力分析的用户自定义函数（UDF）与CFD中的离散相模型（DPM）耦合,对颗粒的迁移轨迹及沉降进行模拟,并利用过滤实验和微粒子图像测速技术（Micro-PIV）对CFD模拟结果进行了验证。结果表明:颗粒沉降概率与跨膜压差呈正相关,与错流速度呈负相关,超滤实验证明了CFD模拟颗粒沉降的准确性。Micro-PIV示踪粒子的运动轨迹记录膜腔内的速度场分布也验证了CFD模拟流场的准确性。CFD模型可视化地并直观地揭示了膜过程流场和颗粒运动情况,为理解膜污染机制提供了科学依据,对优化膜模块具有重要的指导作用。     

g-C3N4/Cu2O/CF电极制备及在微生物燃料电池中的应用

为了提高微生物燃料电池的产电性能,采用电沉积法将石墨态氮化碳(g-C_3N_4)与氧化亚铜(Cu_2O)负载到碳毡(Carbon felt,CF)表面,制得g-C_3N_4/Cu_2O/CF光电极用于构建微生物燃料电池.通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光生电流曲线(I-T)、线性扫描伏安曲线(LSV)对光电阴极进行光电性能测试,并在白光发光二极管(LED)辐照下研究了以Cu_2O/CF、g-C_3N_4/Cu_2O/CF为阴极光催化微生物燃料电池的产电性能.结果表明,g-C_3N_4/Cu_2O/CF电极中g-C_3N_4分布在Cu_2O之间;g-C_3N_4/Cu_2O/CF光电极能提高光利用率,与Cu_2O/CF光电极相比,光电流密度达到2700 mA·m~(-2),增长幅度达到125%;与Cu_2O/CF阴极微生物燃料电池相比,g-C_3N_4/Cu_2O/CF阴极微生物燃料电池具有更优的产电能力,在白光LED辐照下最大功率密度和光电流密度达到110.7 mW·m~(-2)和1102 mA·m~(-2),增长幅度达到16%和27%.     

水中硝基苯光降解研究

为研究硝基苯在水体中的光化学行为.建立基于液相色谱的硝基苯浓度的测定方法.分别以低压紫外汞灯、氙灯和自然阳光为光源,研究水中硝基苯的光降解规律,探讨光强、pH值、江水中可溶性物质等因素对硝基苯光解速率的影响.结果表明,硝基苯光降解反应符合一级反应动力学规律,反应速率常数k与初始入射光强,I0成正比,k=0.0014I0;紫外光辐射强度在水中呈指数衰减.2、3月份太阳辐射强度下,江水表层中(30～40mm厚)硝基苯光降解的半衰期约为2d.酸性条件下,硝基苯光降解反应速率有所提高,碱性条件下基本无变化.江水中的腐殖质和某些杂质对硝基苯的光降解有促进作用.研究为污染水体的自然修复提供理论依据.     

多相光催化反应器辐射能模型的建立与验证

采用双通量模型模拟了管式三相流化床光催化反应器中辐射能分布和局部体积能量吸收速率,并采用负载型TiO2/SiO2光催化剂进行了实验验证,考察了液相介质、通气量及催化剂浓度对光辐射强度和体积能量吸收速率的影响.实验结果表明,实验数据和模型计算值能够较好吻合,蒸馏水做液相介质时,可将气液鼓泡流看成单一的连续相,催化剂浓度越...     

BDE-47和BDE-209对乙酰胆碱酯酶(AChE)活性的抑制特性及分子作用力研究

多溴联苯醚(PBDEs)是应用广泛的溴代阻燃剂,其中2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)和2,2',3,3',4,4',5,5',6,6'-十溴联苯醚(BDE-209)广泛存在于环境中。PBDEs具有神经毒性,但其致毒机制尚不明确。本文通过研究BDE-47与BDE-209对乙酰胆碱酯酶(AChE)活性的影响及二者与AChE相互作用的光谱分析,揭示BDE-47与BDE-209导致神经毒性的致毒机制。BDE-47和BDE-209在一定浓度范围内均能够抑制AChE分解乙酰胆碱;随着浓度的增加,两者的抑制率均呈现出先增加后降低的规律。BDE-47浓度为400μmol·L-1时抑制率达到最大,为22.3%;BDE-209浓度为200μmol·L-1时抑制率达到最大,为11.2%。相同浓度下,BDE-47对AChE的抑制率始终大于BDE-209,表明AChE对BDE-47更加敏感。荧光光谱分析结果表明BDE-47和BDE-209与AChE之间的相互作用均主要为疏水作用,同时不存在范德华引力作用;BDE-47与AChE的结合常数大于BDE-209与AChE的结合常数,表明BDE-47更易与AChE相互作用。此外,温度的升高不利于BDE-47和BDE-209与AChE之间相互作用。BDE-47和BDE-209抑制AChE活性很可能是导致神经毒性通路之一。     

太空舱冷凝废水处理中Pt催化剂的研制

采用浸渍还原法制备了Pt/椰壳活性炭(AC)、Pt/Al2O3和Pt/Al2O3.Ti O2催化剂,在常温、常压下考察了其对乙醇的催化活性。结果表明,3种Pt催化剂中Pt/AC对乙醇有着更好的催化活性。Pt前驱体中H2PtCl6与AC载体质量比为1∶10时,所制备的Pt/AC催化活性最佳。采用H2O2和HNO3对AC载体进行了改性,考察了载体改性对Pt/AC催化活性的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对改性前后的AC载体及催化剂进行了表征。结果表明,AC载体的改性增加了其组成的含氧基团含量,降低了杂质含量;Pt在改性后的AC载体上具有较大的分散度,显著提高了Pt/AC催化剂对乙醇的催化活性;制备的Pt/AC催化剂经过多次使用后仍具有较高的催化活性。     

微藻膜反应器处理海水养殖废水性能及膜污染特性

以海水养殖废水为研究对象,探究了微藻膜反应器的脱氮除磷效能及膜污染特性.采用青岛大扁藻（Platymonas helgolandica tsingtaoensis）作为生物源,经过60 d的运行,微藻膜反应器的TN和TP去除率分别为73.6%和77.9%,TN和TP去除速率达到15g·（m³·d）^-1和2.8g·（m³·d）^-1.反应器中的微藻能够较快富集,最大生长速率可达53.3mg·（L·d）^-1,最大生物量可达1.4 g·L^-1.第18d和38d分别对反应器中的微藻进行采收,未影响反应器的脱氮除磷效能,且可以在一定程度上缓解膜污染现象.微藻生物量的增加会显著提高膜污染物质的含量,三维荧光光谱结果表明,色氨酸类蛋白质和芳香类蛋白质是造成膜污染的重要因素.     

二氧化钛-活性炭光催化复合膜的制备及对若丹明染料降解的研究

采用以粉状活性炭为主要载体、少量聚四氟乙烯为粘结剂、金属网为城撑基体的TiO2导电光催化复合膜，在不同条件下对若丹明B染料进行了光催化氧化研究。研究结果表明，该膜具有较强而稳定的光催化活性；在此光催化体系中光催化与吸附之间存在一定的协同作用，使光催化效率得以提高。