碳负载富氧空位的NiCo2O4用于电催化还原硝酸盐

水体中硝酸盐是一种广泛存在的污染物,因此,开发用于水中硝酸盐还原的高效电催化剂受到广泛关注.采用溶胶-凝胶法耦合硼氢化钠还原法制备了碳负载富氧空位的NiCo₂O_4-x/C电催化剂,并研究其去除硝酸盐的性能.结果发现,在该体系中,耦合导电碳载体可改善半导体型电催化剂导电性,构建氧空位可促使原子H^*生成,最终实现硝酸盐高效还原.NiCo₂O_4-x/C阴极在电流密度为20 mA·cm^-2、pH=7的条件下,可于3 h内去除水中94.8%的NO₃^--N,相较于NiCo₂O₄及NiCo₂O₄/C阴极,NO₃^--N去除率分别提高了36.6%和12.2%.此外,NiCo₂O_4-x/C阴极在连续5次还原硝酸盐过程中性能并未有明显变化.结合掩蔽实验和电子顺磁共振波谱分析证实,NiCo₂O_4-x/C阴极除了可通过直接电子还原硝酸盐外,还可以通过生成原子H^*间接还原硝酸盐.通过对实际废水处理进一步验证其转化硝酸盐的性能,研究表明,NiCo₂O_4-x/C阴极可有效去除焦化废水生物出水中硝酸盐.     

土壤微生物电化学系统降解四环素的机理

以四环素为研究对象,构建土壤微生物电化学系统（SMES）,避光恒温培养58d后进行采样分析,研究了四环素降解、土壤理化性质、酶活性和三域微生物之间的内在联系,以揭示四环素在SMES中的生物降解机理.结果表明,采用SMES处理后,四环素降解率从52%显著提升至70%.与对照处理相比,脱氢酶活性在SMES中显著提升了144%,且与四环素降解率显著正相关.相比之下,在SMES中多酚氧化酶、过氧化氢酶和漆酶对四环素的降解效果微弱.pH值是影响土壤微生物群落的重要理化因子,且与四环素降解呈负相关关系.Network关联分析显示,真菌在四环素降解中起到关键作用,Geoalkalibacter、Microascus、Wardomyces和Scopulariopsis是四环素的潜在降解菌,其中Microascus和Scopulariopsis是脱氢酶的潜在分泌菌.     

京津冀煤改电对PM2.5浓度的影响

基于WRF-Chem模型,结合气象要素,从PM_2.5浓度的消减量及时空变化特征等方面模拟分析了煤改电政策实施前后京津冀地区采暖期（2018年11月~2019年3月）PM_2.5的排放变化.结果表明,WRF-Chem模型很好地模拟了京津冀地区PM_2.5浓度变化,北京、天津和石家庄模拟值与观测值的相关系数分别为0.66、0.66和0.52,表现出良好的相关性.煤改电政策的实施对京津冀重点地区PM_2.5减排效果明显,PM_2.5日均减少量分布在0.2~6.1μg/m³,减少比例分布在1.2%~7.8%.PM_2.5小时均值变化显示,2018年12月PM_2.5减少量分布在0.4~8.3μg/m³,减少比例分布在2.3%~7.7%.其中,北京大兴区减排量达8.3μg/m³,天津地区减排比例达7.7%.在特殊气象条件下,煤改电政策影响范围可扩散至山东、江苏、河南北部以及山西西部,PM_2.5小时均值减少量最大超过50μg/m³.     

电混床在电厂锅炉补给水制备中的工程应用

在电厂锅炉补给水制备工艺中,采用电混床深度脱盐系统代替传统混床,运行结果表明,电混床运行稳定,产水的电导率、二氧化硅和TOCi指标均达到电厂标准要求,产水率和单位产水能耗分别为91.44%和0.16 kW·h/m3。电混床的使用有效解决了传统混床化学再生过程中的药剂使用和酸碱废水排放问题。     

扩散荷电对两种ESP除尘性能影响的对比分析

为了考察不同电极结构静电除尘器(electrostatic precipitator,ESP)中的扩散荷电效应,建立了电场、颗粒动力场和流场多场耦合下的理论模型,在分析荷电机理和模拟颗粒运动轨迹的基础上,得到了扩散荷电的考虑与否对除尘效率的影响。结果表明:扩散荷电提升了ESP中颗粒偏向收尘极板的幅度,对分级除尘效率的贡献率随粒径减小呈非线性增大的趋势,对综合除尘效率的贡献率随工作电压降低而增大;与三电极ESP相比,扩散荷电对双电极ESP中颗粒的偏向幅度、分级效率和综合效率的贡献影响更明显,并在分级效率上影响的粒径区域更大。     

基于地下电学特征变化监测场地污染的研究

地球物理的方法是检测环境污染场地的主要手段之一,但该类方法存在检测灵活性差、时间间隔长、检测效果差等缺点。论文研发了一种新型的分布式电法系统来检测环境污染场地。从分布式电法系统原理入手,通过硬件设计及实现,同时结合现有成熟软件,对设备系统进行研发及试验。该新型分布式电法系统采取全通道、多极距的数据采集方法,通过三维数据采集、管理、反演及解释精确反映出污染场地污染范围。通过模型试验结果表明:新型分布式电法对污染导电模型电势反应灵敏,三维观测法可从不同角度、方位和距离观测污染渗漏带,保证无论污染渗透发生在何处,都能获得多个最佳观测值,且一次供电所有电极进行数据采集,可有效避免电源不一致性问题;野外试验结果表明:该新型分布式电法采集系统可快速、直观、准确地反映出试验浇灌电极点,反演结果能有效突出地质体电阻率变化情况,异常体位置明显。反演结果是复杂地表和地下三维构造体的综合反映对复杂地表条件适应性更强;观测数据能准确地反映地下介质三维空间电阻率分布,提取到的信息完整、真实准确,成像结果更有利于三维地质构造体的准确定位,利用三维数据体可任意切片提取重点区域的电阻率信息。通过多次检测可实现对环境污染变化情况进行动态监测,为环境岩土污染调查及检测提供了有效的参考依据。     

化工企业储运系统恒功率电伴热带的应用及风险控制

通过不同类型电伴热带的特性比较,分析化工储运的生产特点和对电伴热适应性要求,找出储运系统电伴热应用过程存在的主要风险因素,从风险控制的角度提出恒功率电伴热带的方案设计、安装、运行管理、故障排除、应急管理5个方面的优化措施,以提高恒功率电伴热系统的安全性、稳定性。     

单根加热管原位加热土壤过程中温度变化规律

原位热传导技术在有机污染场地修复中的应用逐年增加,但国内对加热半径、升温和冷却速率等关键参数的研究仍处于起步阶段。结合土壤理化性质,研究单根加热管升温和降温过程中周围土壤的温度变化情况。结果表明:经过813 h的加热升温过程,相隔25 cm不同位置的4个温度监测井的平均温度分别为166.3,89.3,68.7,47.8℃,总耗电量为1438.7 kW·h。随后经过145 h的持续冷却,4个监测井的平均温度基本持平。监测井温度变化规律可为污染场地的原位热修复工程提供技术及工艺参数参考。     

石墨烯掺杂聚苯胺阳极提高微生物燃料电池性能

微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）技术可分解代谢污染物质并同步输出电能,在环境及能源领域吸引了越来越多的关注.但是,输出功率密度较低、成本较高、底物降解率低等特点限制了其实际应用,其中阳极是主要限制因素之一.本研究选取具有优异导电性、大比表面积的石墨烯和生物相容性较好的聚苯胺（polyaniline,PANI）,并优化二者比例关系,制备得到石墨烯掺杂PANI复合材料.将复合材料涂覆在玻碳电极表面分析电化学性能,循环伏安（cyclic voltammetry,CV）和线性伏安扫描（linear sweep voltammetry,LSV）测试结果均显示石墨烯含量占比20%的复合电极（20%石墨烯）电化学性能最好.将复合材料修饰在碳布表面作为MFC阳极时以石墨烯含量占比5%的复合电极（5%石墨烯）生物电化学性能最佳,LSV得到最大输出功率密度为（831±45）mW·m^-2,分别是20%石墨烯、1%石墨烯、石墨烯、PANI、碳布阳极的1.2、1.3、1.3、1.5、1.8倍.最大输出电压、开路电压、化学需氧量去除率、库仑效率、生物量密度均以5%石墨烯电极最高.电化学阻抗分析表明5%石墨烯电极极化内阻仅为（24±2）Ω,是碳布电极的19.8%.电化学和生物电化学性能并不完全一致,说明电极材料的生物相容性是影响MFC性能的主要因素之一.5%石墨烯阳极充分发挥了石墨烯和聚苯胺的优点,提高了MFC的产电性能.     

蒽醌-2-磺酸盐强化电辅助微生物体系对偶氮染料的脱色效果

为了提高微生物对偶氮染料的降解效率,将电辅助引入微生物还原降解过程,对比研究了EAMS（电辅助微生物体系）、ECS（电化学体系）和MS（微生物体系）对偶氮染料活性艳红X-3B的降解效果,并考察了不同摩尔浓度的AQS（蒽醌-2-磺酸盐）对电微生物体系降解染料的强化作用.结果表明:反应24 h时,EAMS对活性艳红X-3B的去除率达到99.8%,比MS（去除率为61.9%）和ECS（去除率为27.1%）二者之和还要大10.8%;EAMS对活性艳红X-3B的降解过程符合一级反应动力学特征.当c（AQS）为0.050 mmol/L时,降解最快,一级动力学常数为1.962 h-1,是未添加AQS（0.2644 h-1）的7.42倍.加入AQS后,体系中电流升高,说明AQS加快了降解过程中电子传递速率.研究显示,AQS的加入实现了电极-远离电极的微生物-染料之间多相反应界面远程电子传递过程,使整个体系的微生物都可以快速发挥作用,达到强化降解偶氮染料.