不同类型阴极微生物燃料电池产电性能的比较

微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物新陈代谢作用将化学能转化为电能的装置。实验以石墨为电极材料,有机废水为阳极底物,以厌氧活性污泥为厌氧菌种,阴极室分别接种驯化后的好氧生物污泥、厌氧生物污泥、含铜废水、FeCl3溶液,构建了双室MFC并比较了4种MFC的产电性能。结果表明:连续流状态下,好氧生物阴极MFC产电性能略优于厌氧生物阴极MFC;间歇流好氧生物阴极MFC其最大电流密度是连续流好氧生物阴极MFC的1.38倍。间歇流状态下,FeCl3溶液为阴极液MFC产电性能略优于以含铜废水为阴极液的MFC。连续流状态下,以含铜废水为阴极液MFC产电性能远远高于连续流生物阴极MFC。     

菲对沉积型微生物燃料电池电能输出及污染物去除的影响

结合极化曲线和全电池电化学交流阻抗测试,研究了菲对沉积型微生物燃料电池(Sediment Microbial Fuel Cell,SMFC)体系电能输出和COD去除率的影响.结果表明,当菲浓度为0、0.5、1.0、5.0、10.0 mg·L-1时,体系输出电压峰值分别为186.1、283.4、136.7、112.7、74.7 m V,COD去除率分别为30.8%、39.4%、26.7%、23.5%和22.0%,库伦效率则为5.4%、7.1%、4.1%、2.7%和2.1%.SMFC体系的电能输出、污染物去除和库伦效率随菲浓度升高,先促进后抑制,0.5 mg·L-1菲可促进电能输出.电化学交流阻抗谱测试结果表明,0.5 mg·L-1菲体系的欧姆内阻、活化内阻和浓差极化内阻均最小,分别为20.79Ω、14.94Ω和106.8Ω,其表观内阻主要由扩散或浓差极化内阻构成,其次为欧姆内阻,阳极氧化反应和阴极还原反应的活化内阻所占比例最小.     

纳帕海流域典型植被类型的土壤水分状况及其影响因素

以纳帕海流域荒草地、松树林地、裸地、3 a修复区和1 a修复区5种典型植被类型为研究对象,测定其土壤水分、产流产沙、容重和有机碳含量等,研究不同植被类型土壤含水量差异及其影响因素,对当地脆弱生态水文环境的保护和区域可持续发展的实现具有积极意义。结果表明,不同植被类型土壤含水量φ差异明显,荒草地最高,为50.7%,3 a修复区和松树林地分别为34.5%和28.7%,而裸地和1 a修复区仅有20%左右;不同植被类型土壤理化特性无明显规律性;地表径流系数差异明显,荒草地最低,仅1.21%,而松树林地为5.73%;荒草地和松树林地泥沙产量低于裸地和1 a修复区。除容重外,土壤含水量与其他理化性质和产流产沙相关性均不显著。先种草迅速增加地表覆盖度的植被恢复方式可快速改善表层土壤性质,增强土壤保水能力。     

冻融处理对不同阴极构型MFC产电及有机物降解的影响

为了研究不同阴极构型的微生物燃料电池(MFC)处理剩余污泥时的产电以及有机物降解情况,构建了铁氰化钾双室MFC以及生物阴极双室MFC两套系统,分析了两套系统处理剩余污泥时电压、功率密度以及有机物变化及降解情况.结果表明,处理冻融污泥时,铁氰化钾双室MFC8h达到稳定电压0.726V,运行6d时SCOD达到峰值3771.4mg/L,此时最大功率密度最高为10.3W/m3,周期结束(20d)TCOD去除率为70.3%;生物阴极双室MFC运行3d达到稳定电压0.76V并持续22d后下降,15~20d时SCOD达到峰值4538.0mg/L,并获得最高的最大功率密度13.7W/m3,周期结束(30d)去除80.6%的TCOD.相对于铁氰化钾双室MFC,生物阴极双室MFC能够更为彻底的促进污泥有机物溶出并利用其产电,对溶解性碳水化合物利用以及有机物的降解得更为彻底,同时更利于MFC系统的长期稳定运行.     

产乙烯脱卤拟球菌195脱卤反应途径的理论探针

运用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)水平下对多氯二苯并-对-二 (PCDDs)、多氯二苯并呋喃(PCDFs)、多氯联苯(PCBs)、多溴联苯醚(PBDEs)和氯苯分子进行计算,找到了一个可指示产乙烯脱卤拟球菌(Dehalococcoides ethenogenes)195降解转化这些芳香卤化物脱卤反应途径和中间产物的参数—结构上可能的脱卤产物的分子总能量(ET).以ET作为理论探针可指示PCDD/Fs、PCBs、PBDEs和氯苯被菌株195转化的主要脱卤中间产物,脱卤反应倾向于生成具有较低ET值的中间产物.另外可以利用结构上可能的脱卤中间产物与具有最低ET值脱卤中间产物间的分子总能量差(?ET)作为理论探针,推断存在第2种脱卤中间产物的可能性,?ET越小,则同时存在多种脱卤中间产物的可能性越大.     

基于鞣制工艺参数的铬污泥产污系数核算方法

针对无明确化学计量关系、均相或非均相封闭系统的一次性化工过程中产生的具有固定组成的污染物,其单位产品污染物产生量(即产污系数)的实测会因产品加工周期与污染物产出量相脱节而得不到准确值.制革行业铬鞣工段的诸多工艺参数对皮中铬的吸收率具有显著影响,通过实验室试验及历年工艺手册数据整理,在建立单一工艺参数与铬吸收率之间的关系基础上,采用逐步优化回归分析法,建立了鞣制工艺参数与铬污泥产生量之间的定量关系,并与企业实测铬污泥数据进行了对比.结果表明,通过工艺参数计算的铬污泥产污系数完全可以反映实际情况.      

辽河流域重点行业产污强度及节水减排清洁生产潜力

基于环境统计数据,分析了辽河流域重点工业行业单位产值的新鲜用水量,COD_Cr和NH₃-N等的产生强度,并与松花江、海河、淮河流域及全国平均水平进行对比,研究了其产污特征. 建立了情景分析模型,预测了2015年在经济保持一定增长率、重点工业行业产污强度保持不同水平情景下的流域总污染物产生水平. 结果表明,2008年辽河流域工业新鲜用水强度,COD_Cr和NH₃-N产生强度均低于全国同期工业平均水平,也低于松花江、海河和淮河流域水平. 造纸及纸制品业COD_Cr产生强度为全国平均水平的5.04倍;黑色金属冶炼及压延加工业与化学原料及化学制品制造业COD_Cr产生强度、医药制造业COD_Cr和NH₃-N产生强度也较高,表明这些行业的清洁生产潜力较大. 根据辽河流域污染物产生量削减潜力情景分析,其中的高方案比较合理. 该方案下,2015年COD_Cr和NH₃-N产生量预计比2008年分别减少14%和9%,表明该方案有利于污染排放总量的削减.      

软脂酸和硬脂酸对铜绿微囊藻生长的抑制作用

研究了软脂酸和硬脂酸对产毒铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa生长的抑制效应,比较了长链饱和脂肪酸抑藻的构效关系。选用的藻种是购于中国科学院水生生物研究所的产毒铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa FACHB-912,且实验藻种处于对数生长期。软脂酸和硬脂酸在藻液中的4种最终质量浓度为：30、60、90和120mg·L-1。实验周期为6d,每天定时定量取藻液,测量A（650nm）,叶绿素a含量,藻蓝蛋白含量。实验结束后,采用SPSS（13.0版本）软件和DPS（7.05版本）分析加入这2种脂肪酸的藻液的3个指标与空白对照之间的差异显著性。结果表明,2种饱和脂肪酸的4种质量浓度对产毒铜绿微囊藻均有显著的抑制作用,浓度越大,抑藻效果越明显。其中,2种饱和脂肪酸在相同浓度的条件下,软脂酸比硬脂酸的抑制作用要明显。实验技术方面有2个创新点：①因为长链饱和脂肪酸无法溶于蒸馏水,实验采用乙醇来溶解脂肪酸。②因为溶于乙醇的长链饱和脂肪酸溶液无法用高压灭菌锅灭菌,实验采用微孔滤膜对脂肪酸溶液进行灭菌。     

红壤坡地降雨产流产沙动态过程模拟试验研究

研究以浙江省兰溪水土保持综合试验站为研究基地,通过设定特定植被覆盖度（15%）不同坡度（8°、15°、20°）的径流试验小区,小区面积为2m2,采用野外人工模拟降雨试验方法,对降雨强度（0.8～2.9mm·min-1）范围内,红壤坡地产流和产沙随雨强和坡度的变化特性进行了模拟试验。通过32场模拟降雨试验数据的分析,得出结论如下：①产沙量与雨强呈指数函数关系,产流量与雨强呈幂函数关系,径流量与产沙量的相关性大于雨强与径流、雨强与产沙;②随坡度的增大,产流时刻提前,泥沙起动和产沙突增的雨强临界减小;③随坡度增大,累积产沙量的递增速率比累积径流量的递增速率要快;④场降雨侵蚀模数与雨强的相关性随着坡度的增大而增强。     

黄土高原半干旱区覆膜玉米土壤温度的变异特征

黄土高原半干旱丘陵山区受特殊的地理、地形以及水文气象条件的影响,造成农业生产播种难、出苗率低等问题,严重制约着农业的发展,但通过覆膜坐水技术能够起到抗旱保墒、提高地温、改善土壤肥效等作用。以哲单7号玉米Zea maysL为供试品种,在设置对比试验小区(覆膜与不覆膜)的基础上,通过分析覆膜玉米土壤温度变异特征,描述了覆膜后增温、提墒、增产的过程,研究结果表明:覆膜处理与不覆膜处理相比,增温最明显的时期出现在出苗到拔节阶段,且10cm和20cm处的温差表现为最大,可增温2.5℃左右,而后期增温减慢,播种后覆膜增温为玉米发芽生长提供了良好的生长环境,大大提高了出苗率,为作物节水增产提供了必要条件。