基于电化学反应原理的含铬工业废水处理技术

对于含重金属离子的工业废水处理来说,污染物的去除和回收往往是最重要的指标。以电化学反应原理为基础的污水处理新技术以其在金属回收利用方面的独特优越性引起了研究人员的很大兴趣。在分析中,从铬(VI)回收利用的角度出发,介绍了电化学技术处理含铬工业废水的基本电极反应,对外加电场存在与否的两种情况下的除铬(VI)机理进行了分析,介绍了各自的典型处理流程,并讨论了各自的主要影响因素。     

PbO2和掺杂的Fe-PbO2电极的制备及电催化性能研究

在0.35 mol/L、pH=1～2的Pb(NO₃)₂溶液中采用阳极恒流电沉积技术制备PbO₂电极和掺杂的Fe-PbO₂电极。用X射线衍射、扫描电镜方法研究了电极的结构及形貌。通过循环伏安测试考察了其在0.1 mol/L Na₂SO₄溶液和0.01 mol/L苯酚+0.1 mol/L Na₂SO₄溶液中的电化学性能。用PbO₂电极和掺杂的Fe-PbO₂两种电极,在50 mA/cm²电流密度下降解0.01 mol/L模拟酚类废水,120 min后测得苯酚的去除率分别为51.30%和60.23%,邻苯二酚去除率分别可达76.71%和84.26%。     

共沉积制备Pd／Cu纳米金属粒子对四氯化碳的脱氯研究

利用电化学共沉积的方法,在玻碳电极表面沉积制备了纳米尺寸的Pd／Cu二相金属粒子。采用循环伏安法研究了四氯化碳在沉积了Pd／Cu纳米粒子的电极表面的电化学还原行为。研究了纳米粒子尺寸、Pd和Cu质量比对四氯化碳还原脱氯效果的影响,并对反应机理进行了探讨。     

钛修饰电极的制备及电化学性能比较

通过电沉积法在钛网(Ti)上负载钯、钯镍双金属及聚吡咯(PPy)双金属,对比研究不同修饰对电极电化学催化活性的影响。循环伏安测试(CV)表明,在最佳制备条件下,Pd/Ti电极在-500 mV(以Hg/Hg₂SO₄为参比电极)左右获得氢吸附峰值为-59.47 mA;引入Ni制备双金属修饰电极(PdNi/Ti电极)获得氢吸附峰值为-64.40 mA,双金属修饰电极表现出较好的电催化性能;吡咯修饰后制得的Pd-Ni/PPy/Ti电极获得的氢吸附峰值最大,峰值为-80.14 mA,电催化性能更优。扫描电镜(SEM)分析了Ni和PPy的引入对电极表面形态的改变。利用原子发射光谱(AES)分析了电极表面Pd、Ni金属的负载量。实验表明,Ni与PPy的引入使Pd-Ni/PPy/Ti电极在大大减少钯负载量的情况下,仍具有很好的电催化性能,电化学脱氯潜能也很大。     

沟渠化对三江平原湿地铁元素沉积过程的影响

沟渠化是湿地垦殖的标志性过程和景观.在三江平原洪河国家级自然保护区附近选择了一个典型四级排水沟渠系统,沿等级在沟渠底部布设沉积板,并以附近的河漫滩天然湿地为对照,连续两年定量采集了不同级别沟渠和天然湿地中的当年沉积物,分别计算了沉积通量和沉积物中的铁元素及其氧化物和生源要素含量.结果表明,各等级沟渠的枯落物、泥沙和总沉积通量都没有显著性差异,其均值分别为(57.00±16.90)、(3 997.57±798.98)和(4 054.57±792.91)g·(m2·a)-1,其中枯落物所占比例随沟渠等级增加而逐渐降低;天然湿地的枯落物沉积通量[(120.26±19.42)g·(m2·a)-1]显著高于沟渠,而泥沙[(35.41±11.15)g·(m2·a)-1]和总沉积通量[(155.67±20.75)g·(m2·a)-1]则显著低于沟渠;各级沟渠和天然湿地沉积物中的总铁含量没有显著性差异,但游离态铁含量显著低于天然湿地;农渠、斗渠和支渠沉积物的无定形铁和络合态铁含量都与天然湿地接近,且都高于干渠沉积物;各级沟渠沉积物中铁氧化物的游离度为天然湿地的60.2%,而络合度和活化度都没有显著性差异;各级沟渠沉积物中的总有机碳、总氮和总磷含量都没有显著差异,但都低于天然湿地,分别为天然湿地的14.6%、31.6%和41.0%.三江平原湿地垦殖形成的沟渠化对天然湿地的铁和生源要素沉积产生了显著影响,合理的农田用水管理才能避免由此带来的环境生态风险.     

密云水库沉积物中多环芳烃的垂直分布、来源及生态风险评估

分析了密云水库沉积柱中16种美国EPA优先控制的多环芳烃(∑PAH16)的垂直分布状况,并对其来源和生态风险进行了分析和评估,目的是了解密云水库近年来PAHs污染的变化趋势.从底层16 cm至表层,沉积物中∑PAH16的含量在618.5~1 087.9 ng/g之间,且基本上一直呈上升的趋势.沉积物中多环芳烃的组成以3环的菲和芴为主,它们的含量分别为236.1~417.9 ng/g和91~130.8 ng/g,二者共占沉积物中多环芳烃总量(∑PAH16)的47.2%~58.1%.然而,高环数(5~6环)多环芳烃的比例近年来有逐渐增加的趋势.多环芳烃的组成特征显示密云水库的沉积物中多环芳烃主要来源于煤和木材的低温燃烧.然而,Flu/Flu+Pyr和INP/INP+BghiP比值的垂直变化说明,近年来机动车辆尾气排放的多环芳烃有增加的迹象.风险评价的结果显示:除了芴和菲之外,密云水库沉积物中的多环芳烃对生态环境的影响目前还处于较低风险水平.     

入库河流输入对密云水库磷滞留过程的影响分析

上游河流输入是密云水库磷最主要的来源,目前多数研究集中在对输入负荷的估算上,但分析其对库区总磷负荷影响的研究并不多见.本文估算了2002—2011年间总磷的出、入库质量负荷,并分析了其对库区磷滞留量、滞留率和内源释放的影响.结果表明,密云水库TP入库浓度和负荷都呈现逐年降低趋势,并主要受流量的影响.出库和库区内TP负荷基本稳定,而滞留量的变化趋势与河流入库输入一致.库区TP年均滞留率达到61.4%.与许多研究结果不同的是,因密云水库大集水面积、高水位和低流量的库区特征,总磷滞留率受水力负荷和水力滞留时间的影响不大,主要决定于河流入库负荷.另外,入库负荷的降低也可能促进底泥磷的释放.因此,控制上游TP负荷输入是降低库区TP滞留量最根本的措施,但因底泥释放补给,在短时间内库区内磷含量不会出现明显降低.     

废水净化的电化学技术进展

从工程应用的角度，概述了废水净化电化学技术的发展现状，指出了当前存在的问题，展望了今后的发展方向。     

可利用蓝藻产电的沉积型微生物

沉积型微生物燃料电池(Sediment Microbial Fuel Cell,SMFC)是一种新型无膜微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC).本文以产电功率为评价指标,通过研究接种污泥来源、添加甲烷菌抑制剂--氯仿的体积分数和阳极外径尺寸对系统产电的影响,构建并启动了可将有机污染物转化为电能的SMFC体系;同时探讨了所构建SMFC利用蓝藻产电的可行性.结果表明,以厌氧颗粒污泥为接种污泥,添加产甲烷菌抑制剂--氯仿体积分数为3%,阳极外径为80 mm的条件下,驯化挂膜45 d后,SMFC的产电效率趋于稳定,外电阻1 000 Ω时,最大功率密度为14.1 mW/m2.在所构建SMFC阳极污泥中投加太湖蓝藻代替葡萄糖作为利用的底物,当蓝藻投加量为100 g时,最大功率密度为5.7 mW/m2,该蓝藻资源化新技术具有较大的研究价值和应用空间.     

非常规快速电沉积制备纳米材料的方法和原理

非常规电沉积利用镀液的流动,能极大地提高电沉积速度,因而利用非常规电沉积技术制备纳米晶材料具有较好的发展和应用前景.介绍了电刷镀、流镀、喷射电沉积、摩擦喷射电沉积等几种常见的非常规电沉积的方法和原理,指出了各种方法的优缺点,展望了非常规快速电沉积技术的应用前景.