纸板碳化电极提高生物电化学系统产电效率微生物机理研究

采用Solexa高通量测序技术和蛋白定量方法,分析了碳化纤维素纸板制备的层状波纹碳(LCC)电极与石墨板(GP)电极在生物电化学系统运行过程形成的生物膜微生物群落结构和生物量差异.结果表明,LCC电极良好的生物电化学性能不仅取决于其良好的导电性能,还与其表面生物膜微生物群落结构有关;LCC电极表面生物膜微生物量高,且对产电微生物的富集效果好.LCC电极与GP电极表面生物膜分别得到16S rRNA基因V3区优化序列12643条和12837条,经97%相似度归并后获得的OTUs数量分别为2786和3130;α多样性分析显示,GP电极生物膜微生物多样性相对更丰富.Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes在两种电极生物膜中含量最为丰富,这3个门细菌序列数分别占总序列数的76%(LCC)和85%(GP).在属分类水平上,LCC电极生物膜由383个属的细菌构成,而GP电极生物膜则有456个属.深入分析电极生物膜微生物群落结构有助于进一步认识LCC电极提高生物电化学系统产电效率的机理.     

用于电化学水处理技术的电极材料研究进展

电化学技术对水中污染物具有出色的去除效果,在解决传统净水技术的局限性方面有巨大潜力。该文综述了电絮凝、电氧化、电还原和电吸附技术去除水中污染物的原理以及各技术主要电极材料的最新研究进展。指出了在水处理领域电化学电极材料的发展方向,认为未来研究主要集中在产生混合金属氢氧化物絮体、较强吸附性能、具有高催化活性和高稳定性的电极材料上。最后指出了电极材料研究需要面临的挑战。     

废水中甲基橙的电化学降解

以FTO导电玻璃作为阳极、石墨电极作为阴极电解模拟甲基橙废水,优化了工艺条件,并对甲基橙的降解机理进行了初步探究。实验结果表明,在NaCl投加量5 g/L、电压8 V、废水pH 6、初始甲基橙质量浓度6.0 mg/L的优化条件下电解30 min,废水的脱色率达91.3%,COD降低了62%。机理研究结果表明,电解产生的羟基自由基与甲基橙发生氧化还原反应,破坏了甲基橙的显色基团,使其内部某些化学键发生断裂,从而达到脱色的目的。     

阳离子聚丙烯酸酯对污泥脱水性能的影响

以比阻(SRF)、过滤时间(TTF)和泥饼含水率作为评价污泥脱水性能的指标,考察2种阳离子聚丙烯酸酯CPAL-1和CPAL-2对污泥脱水性能的影响,并与阳离子絮凝剂三氯化铁(FeCl3)、聚合氯化铝(PAC)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的作用效果进行比较.还测定了Zeta电位(ZP)和滤液中胞外聚合物(EPS)含量的变化来探讨CPAL的作用机理.实验结果表明,经CPAL-1调理的污泥脱水效果优于CPAM、PAC和FeCl3,明显优于CPAL-2和CTAB.当CPAL-1的投加剂量为0.200 g/g干基时,SRF、TTF和泥饼含水率降至最低,依次为5.37 ×1011m/kg、70 s和75.73％.CPAL主要通过电中和、吸附架桥作用和溶出EPS等来改善污泥的沉降脱水性能.     

活性炭涂层电极电容去离子的性能

采用活性炭涂层电极构建电容去离子吸附装置,以氯化钠模拟含盐原水,研究电压、流量、进水浓度等操作参数对活性炭涂层电极脱盐效率和能耗的影响。实验结果表明,去除率和比吸附量随着电压的增大而增加,且比能耗随之增大。流速越小,出水的浓度越低,当对出水的浓度要求较高时,宜采用小流速。当进水浓度低于活性炭涂层电极的饱和吸附量时,比吸附量随着进水浓度呈线性增加;当达到饱和吸附量时,比吸附量不会随进水浓度的增大而发生改变;比能耗随着进水浓度的增加而降低。     

聚硅酸钛制备及其助凝特性

采用在活化硅酸制备过程中加入适量Ti Cl4的方法,试制了一种新型无机高分子助凝剂—聚硅酸钛。研究了不同[Si]/[Ti]条件下制备的聚硅酸钛在固定p H值的水中分散物的粒径和Zeta电位随着活化时间的变化趋势,并与活化硅酸作比较。结果表明,在Si/Ti=20,活化48 h的条件下能制备出较为稳定的聚硅酸钛。与活化硅酸相比,聚硅酸钛在水中的分散物具有较大的粒径和更高的Zeta电位。通过对比制备的活化硅酸和聚硅酸钛的红外图谱发现,聚硅酸钛中有TiO-Si键,证明钛离子参与了聚合反应,新生成的化学键提高了它的聚合度和稳定性。采用硫酸铝为混凝剂,聚硅酸钛为助凝剂进行混凝除浊实验。测定了絮凝体的Zeta电位和混凝沉淀后的上清液浊度,研究了硫酸铝投加量和混凝p H对聚硅酸钛助凝效果的影响。结果表明,投加适量的聚硅酸钛助凝剂,明显提高了混凝除浊效果且拓宽了有效混凝p H值的范围。     

有无隔膜槽中成对电解脱色活性艳蓝性能比较

分别采用有/无隔膜电解槽,以活性炭纤维(ACF)为阳极和阴极,研究了不同电流密度下蒽醌染料活性艳蓝KN-R的电化学脱色。在染料脱除量、电耗、脱除当量等方面比较了两种电解槽的脱色性能。结果表明,1.0～1.5 mA/cm2时,两种电解槽中均发生阳极电氧化和阴极电还原同时进行的成对电解脱色,无隔膜槽脱色性能优于隔膜槽。     

偏电压对Ti/TiO2光电催化氧化富里酸的影响

采用光电催化反应器对水中天然有机物富里酸(FA)进行降解试验,考察了外加阳极偏电压对光电催化反应器降解富里酸的影响.结果表明,当外加电压为1.2V时,具有最佳的UV254和有机碳TOC去除率,当反应时间为2h时,富里酸的UV254和总有机碳TOC的去除率分别为77.4%和45.4%.另外,在反应初期(前1h内)富里酸光电催化反应动力学常数主要受外加偏电压的影响.     

楚雄德胜钢铁公司烧结机尾除尘改造实践

介绍楚雄德胜钢铁公司19·6m2烧结机尾除尘系统改造工程中使用三电极电除尘器的工艺及有关设计技术问题,并根据使用效果进行分析总结。结果表明,在设计参数选择恰当的情况下,三电极电除尘器对烧结烟气有较好的除尘效果,这些经验和操作中存在的问题供烧结机尾除尘工程设计参考。     

检测水中有机磷农药的酶传感器

采用丝网印刷技术制作厚膜型电极,通过交联法将乙酰胆碱酯酶固定在电极上,开发快速检测水中有机磷农药的酶传感器.采用循环伏安法对电极所做的检测结果表明电极彼此间的差异在10%以内,具有较好的一致性.通过在交联剂、酶和底物等方面优化传感器的工作参数,确定了戊二醛、酶和底物的浓度分别为0.2%、0.5 mg/mL和10 mmol/L时,传感器响应最好.在交联固定酶的情况下,根据酶活受到有机磷抑制的原理,采用时间-电流法对特丁硫磷和对硫磷进行了检测.结果表明:这2种有机磷的检测限都可以达到1 ng/mL,线性区间1～10 000ng/mL.在物理吸附固定酶的情况下,采用循环伏安法对特丁硫磷进行了检测.结果表明:采用循环伏安法检测的灵敏度比采用时间-电流法的灵敏度要高.