铜镍纳米结构修饰多孔电极的电化学硝酸根还原

利用电化学将硝酸根转化为有价值的氨是硝酸盐处置绿色、低碳的途径。本研究制备了铜镍纳米结构修饰多孔电极(Ni-Cu NW),同时构建了电场与流场相协同的穿透式电化学反应器体系。在施加-0.6 V (vs. RHE)电位条件下,该体系氨法拉第效率可达到(84.35±3.63)%,而泡沫Cu电极的法拉第效率仅为(17.2±0.63)%。在定制的穿透式反应器中,Ni-Cu NW电极在−0.6 V、300 r·min⁻¹转速条件下对1 400 mg·L⁻¹ NO₃^--N 溶液电解,100 min后硝酸盐的转化率接近100%,氨选择性为85.5%。电子自旋共振能谱(ESR)和H_ads淬灭实验证明除了电极直接还原硝酸盐,体系中的H_ads可帮助进一步还原硝酸盐。以50 mA·cm⁻²恒电流密度运行24 h,运行前后电极的硝酸盐还原性能未产生明显变化。     

小槽式集热系统热性能测试和理论研究

为拓宽太阳能应用领域,基于新研发的小型槽式太阳能聚光集热器,定义当量采光面积参数概念,建立吸热和散热数学模型。以广州地区为例,给出东西向放置的槽式聚光集热器在典型日期跟踪状态下太阳光入射角和直射光利用率的变化规律。通过散热数学模型计算,分析系统各项热损失的变化规律,提出改善系统热性能的有效解决方案并通过测试进行验证。实验测试表明,所开发小槽式聚光集热器在中温段有高热效率,在工质150℃时系统热效率在50%左右。     

2种动物对复合垂直流人工湿地基质中磷形态的影响

分别向复合垂直流人工湿地下行流池和上行流池中加入蚯蚓和泥鳅,研究动物加入后人工湿地基质中磷形态及去除效率的变化。结果表明,加入蚯蚓后,下行流池基质中铁铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)、有机磷和总磷的含量显著增加(p<0.05);加入泥鳅后,上行流池基质中Fe/Al-P含量无显著性变化,钙磷、有机磷、总磷含量增加。人工湿地加入蚯蚓后,基质中Ca-P占总磷的百分比下降,Fe/Al-P和有机磷占总磷的百分比增加;加入泥鳅后,基质中Ca-P占总磷的百分比也下降,而有机磷占总磷的百分比升高,该结果表明,蚯蚓和泥鳅促进了基质中Ca-P向有机磷的转化。加入蚯蚓的人工湿地对磷的去除率高于未加蚯蚓的人工湿地,其原因之一可能与加入蚯蚓后人工湿地基质总磷含量增加有关。     

基于改进支持向量回归机的污水处理厂出水总氮预测模型

在小样本数据的情况下,采用粒子群优化算法(PSO)对传统支持向量回归机(SVR)进行改进,将其应用于北京某大型污水处理厂出水总氮浓度预测上。 预测结果精度对比分析表明,PSO-SVR模型预测结果平均相对误差为1.836%,决定系数为67.76%,均方根误差为0.693 9,各评价指标均优于多元线性回归模型、BP神经网络模型。因此在小样本情况下,利用PSO-SVR模型对污水处理厂出水总氮浓度进行预测是可行有效的,为应用数据驱动模型对污水处理过程进行建模模拟提供了一种新方法尝试。     

城市生活垃圾热解重整制合成气计算分析

基于热化学平衡对热解重整制取合成气工艺进行了建模分析,考察了垃圾收到基水分Mar、干燥基灰分Ad、热解装置入口垃圾含水率和合成气燃烧比例对能量转化率、干合成气产率、干合成气低位热值、合成气组分等的影响。结果表明：该工艺对于收到基低位热值大于6.7?MJ·kg-1的生活垃圾可以产生标况下低位热值高于5.3?MJ·m-3的干合成气;垃圾收到基水分和干燥基灰分的增加会大幅降低能量转化率、干合成气产率和低位热值。     

柴油降解菌的筛选、菌群构建及其对柴油和十五烷的降解机理

针对柴油污染土壤生物修复技术效率低的问题,通过构建高效降解菌群修复柴油污染的土壤,采用组合优化和正交实验构建最佳组合与接种比例的菌群,并研究其柴油降解特性。结果表明,通过筛选、鉴定并命名的4株柴油降解菌为Bacillus sp. VOC18-L1、Enterococcus faecalis-L2、Lysinibacillus-L3、Rhodococcus equi-L4;当4株菌接种比例为3∶1∶3∶4,pH = 7.0,30 ℃,转速150 r·min⁻¹时,柴油降解的效果最佳,14 d对7.0 mL·L⁻¹的柴油降解率达到89.0%。通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测柴油降解产物,发现该混合菌株能将柴油中的烷烃降解为短链烷烃,最终转化为小分子物质。同时利用KEGG数据库获得代谢丰度图并初步预测每种菌的功能,根据微生物多样性测试结果,进一步证明了混合菌对柴油完全降解的效果优于单种菌种。通过人工构建的微生物菌群可以有效地应用于柴油污染土壤的修复。     

典型石油炼制厂地下水中优先控制污染物识别方法的建立和验证

为识别反映地下水质量的优先控制污染物,基于污染物危害性评价体系,结合某炼厂污染物的检出率、检出浓度和超标倍数,建立了石油炼化企业地下水中优先控制污染物识别方法;采用该方法对石油炼制厂地下水污染物进行了筛选研究。结果表明,石油炼化行业地下水中优先控制污染物清单包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、石油烃、苯酚、挥发性酚类、砷、铅和锰等10种5类污染物。研究结果与实验监测结果具有一致性,石油炼化厂地下水污染应优先控制清单中污染物,尤其是苯系物和石油烃。     

臭氧-过硫酸盐工艺深度处理垃圾焚烧渗沥液

针对垃圾焚烧渗沥液经"厌氧-缺氧-好氧"生物组合工艺处理后的出水COD仍在500 mg·L-1左右,且可生化性差（B/C=0.13）的问题,研究采用"臭氧-过硫酸盐"氧化体系进一步处理,以提高其可生化性。研究了臭氧和过硫酸盐投量对该废水处理的效果影响。结果表明,臭氧浓度和S2O2-8浓度分别为19.8 g·m-3和0.4 g·L-1时,且反应20 min,出水的B/C从0.13提高到0.49,表明该氧化体系适用于深度处理垃圾焚烧渗沥液生物组合工艺处理后的出水。采用紫外-可见光谱、三维荧光光谱、红外光谱和气质联用对处理系统废水中有机物进行表征分析,表明废水在"臭氧-过硫酸盐"氧化过程中芳香族化合物发生了开环、断链等反应,芳构化程度降低,不饱和的CC键被破坏,产生CO和C—O键,并生成一些结构简单的长链烷烃。自由基捕获研究表明,氧化体系中·OH和·SO4- 2种自由基均存在,以臭氧直接氧化为主。     

Fenton试剂氧化降解水中的盐酸四环素

利用Fenton试剂对水中盐酸四环素（TC）氧化降解,考察H2O2/Fe2+（摩尔比）、Fenton试剂投加量、溶液pH值对盐酸四环素去除的影响,研究了盐酸四环素降解过程及动力学特征。研究结果表明：对于初始浓度为0.10 mmol·L-1的盐酸四环素,最优反应条件为pH值3.0,H2O2/Fe2+=10：1（物质的量之比）,H2O2施加量1.58 mmol·L-1。在该条件下反应60 min,盐酸四环素降解率达88.47%,对应TOC去除率为18.48%;紫外可见光谱扫描结果表明氧化过程中盐酸四环素的共轭结构被首先破坏;分别采用一级和二级动力学方程拟合降解过程,结果表明反应过程遵循二级动力学模型。     

血粉对废水中镉离子的高效去除效应

以屠宰场废弃动物血液为原料,经高温干燥、粉碎为血粉,以此血粉为吸附剂,研究血粉添加量、溶液初始浓度、吸附温度、溶液pH、吸附时间对废水中Cd2+吸附量与去除率的影响。结果表明,在25℃、pH=5时,4 g血粉对初始浓度为20 mg·L-1的镉离子溶液（100 mL）振荡吸附2 h后,溶液中剩余镉离子浓度为0.1 mg·L-1,Cd2+的去除率为99.38%,达到污水综合排放标准（GB 8978-1996）中镉排放限值0.1 mg·L-1;血粉对镉离子的吸附反应符合Langmuir等温吸附方程,可决系数为0.999 7,Cd2+的理论饱和吸附量为10.24 mg·g-1。为了使剩余Cd2+浓度达到更低（电镀废水排放标准）,在吸附工艺上设计出2步吸附法,即第1次吸附后的混合液进行过滤,再将滤液加1 g血粉进行第2次吸附。结果表明,2步吸附法大大降低了溶液中剩余Cd2+离子浓度,即经过第1步、第2步吸附后,溶液中剩余Cd2+离子浓度降至0.006 mg·L-1,达到或低于电镀污染物排放标准（GB 21900-2008）对Cd2+的排放限值（0.05 mg·L-1）。这是常规吸附剂活性炭、石英砂、高岭土等所不能达到的技术指标,为废水去除Cd2+提供了一种可能的新技术。