3D打印技术在固体废弃物资源循环中的应用

打印材料是限制3D打印技术发展和推广应用的瓶颈问题,目前已经发现部分固体废弃物与3D打印的契合度很高,可以用于制备3D打印材料.本文综述了4类可以用于3D打印的固体废弃物,包括硅铝基废弃物、农林废弃物、废旧塑料和废旧金属,着重讨论了这4类废弃物制备3D打印材料的方法以及废弃物的添加对原打印材料造成的影响,同时分析了当前...     

石墨烯氧化物气凝胶修饰金属阳极促进微生物燃料电池的产电性能

微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）阳极的比表面积、生物相容性以及导电性被认为是影响微生物燃料电池产电性能的关键因素。三维金属阳极因其导电性强、比表面积较二维电极材料大等优点可用来取代碳基电极。为了提高微生物燃料电池的产电性能,本研究选用2种具有三维结构的不锈钢刷（SSB）和泡沫镍（Ni-foam）为金属阳极基材,并将石墨烯氧化物（GO）通过一步冷冻干燥法合成石墨烯氧化物气凝胶复合金属电极（GOA-SSB/Ni-foam）,将其作为阳极进行MFC的产电性能研究。结果显示：在MFC运行中,GOA-SSB和GOA-Ni-foam作为阳极,最大功率密度分别达到490和119 mW·m-2,比未修饰SSB和Ni-foam提高8.1和5.5倍。扫描电镜（SEM）表征显示三维复合金属阳极表面附着的微生物量远高于未修饰电极,且未修饰的SSB和Ni-foam电极表面较GOA-SSB和GOA-Ni-foam电极表面腐蚀更严重,说明GOA不仅可提升阳极比表面积、生物相容性还可减缓阳极基材的腐蚀。电化学阻抗（EIS）结果表明GOA-SSB和GOA-Ni-foam阳极相比于未修饰阳极能够极大的降低传荷电阻,证实GOA修饰阳极加快了电子传递速率。另外,拉曼（Raman）表征显示Shewanella oneidensis MR-1菌可原位还原GOA,佐证了GOA修饰阳极运行后欧姆内阻降低的原因。     

Cu (Ⅱ)和Cd (Ⅱ)在氧化石墨烯/聚酰胺-胺复合材料上的竞争吸附

以“grafting to”法制备的氧化石墨烯/聚酰胺-胺（GO/PAMAMs）作为吸附剂,研究了Cu（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）在GO/PAMAMs上的竞争吸附行为,考察了溶液pH值、吸附时间、初始离子浓度及吸附剂用量等因素对吸附过程的影响,探讨了Cu（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）在GO/PAMAMs上的竞争吸附机理。研究表明：GO/PAMAMs对Cu（Ⅱ）的吸附最佳pH值是5.0,Cd（Ⅱ）的最佳pH值为5.5;Cu（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）在GO/PAMAMs上的竞争吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型,等温吸附过程遵循Langmuir模型;热力学研究表明Cu（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）在GO/PAMAMs上的吸附是自发进行的吸热过程,且属于物理吸附。     

诱导结晶法同时去除铜、锌离子

考察投药量、水力负荷、停留时间等因素,对诱导结晶反应器去除Cu2+、Zn2+效果的影响,确定最佳运行参数为：水力负荷40 m3·（m2·h）-1,结晶药剂投药量2：1,停留时间90 min。在最佳运行参数下,结晶反应器处理含铜20 mg·L-1,含锌10 mg·L-1、pH为5.5~6.0的混合重金属废水。反应器连续运行40 d,出水中铜离子和锌离子平均浓度分别为1.31 mg·L-1和4.57 mg·L-1,铜离子和锌离子平均去除率分别是93.4%和51.3%。诱晶载体粒径由0.568 mm长至0.617 mm,平均生长速度为0.001 23 mm·d-1。研究表明,该诱导结晶工艺可以用作同时去除废水中的Cu2+、Zn2+。     

氧化硫硫杆菌JJU-1生物淋滤去除污泥中的重金属

将前期分离得到的嗜酸性氧化硫硫杆菌JJU-1（Thiobacillus thiooxidans JJU-1）接种于污水处理厂污泥中,进行为期7 d的生物淋滤实验,对淋滤过程中的pH值、氧化还原电位（ORP）和重金属去除率进行检测。研究结果表明：氧化硫硫杆菌JJU-1不同接种量处理浸出液的pH下降幅度不同,当接种量为15%时,浸出液pH下降最快,其ORP达到最大值（444 mV）,Cu、Cd和Pb的去除率分别高达79.2%、96.6%和93.4%。添加能源物质S可以明显降低淋滤液的pH,当能源物质S投入量增加到12 g·L-1时,淋滤7 d后,浸出液的pH下降至1以下,浸出液的ORP在S添加量为16 g·L-1时达到最大值（477 mV）,20 g·L-1 S粉添加量条件下,Cr、Cu和Pb的去除率最大,分别为98.8%、74.3%和85.8%;然而,添加能源物质S对Cd的浸出无明显影响。以上研究结果表明,氧化硫硫杆菌JJU-1在去除污泥中重金属方面有着广阔的前景。     

成型秸秆炭吸附剂对水中Cd2+的去除特性

以水稻秸秆为原料,制取对Cd2+去除效果最佳的成型生物炭吸附剂。采取限氧升温方法,分析不同热解温度和不同热解时间的成型炭对Cd2+去除规律和特性。研究结果表明：热解温度不变,热解时间90 min去除率最大;热解时间不变,热解温度550 ℃时去除率最大;去除速率分快、慢两阶段,快阶段2 h内去除率最低达到76.83%,慢阶段10 h去除率仅20%左右;该成型炭对Cd2+吸附规律可用准二级动力模型进行拟合,拟合度Rmax2=0.987 2,该成型炭对Cd2+吸附不是单层吸附过程,而存在大量的阳离子交换量,化学反应较强烈。     

焚烧飞灰中Pb的浸出特征及预处理效果

着重研究飞灰中重金属铅的浸出行为,探讨焚烧飞灰在不同添加剂预处理下的稳定化效果。结果显示,飞灰主要重金属为铅,在液固比0.4 L·kg-1、养护7 d条件下,分别将水泥添加量从0增至40%、磷酸钠添加量从2%增至5%、绿矾从2%增至5%,铅的稳定效果均与以上添加剂的质量百分比呈正相关性。硫化钠添加量在0至0.4%内时,铅的稳定效果与其添加量呈负相关性,超过0.4%后呈正相关性。当在飞灰中添加4%绿矾、3%磷酸钠、0.5%硫化钠、15%水泥的复合添加剂时,符合卫生填埋场入场标准,且增容比最小,经济上最省。     

固定毒性配比法研究重金属与土霉素的联合毒性

为了研究重金属与药物二元混合体系的联合毒性,选择3种重金属盐CdCl2、K2Cr2O7、CuSO4与土霉素（OTC）为混合物组分,以固定毒性配比法构建3组二元混合物体系：CdCl2-OTC、K2Cr2O7-OTC和CuSO4-OTC。固定的毒性配比分别为4：1、3：2、1：1、2：3和1：4。应用微板毒性分析法,测定单一物质及二元混合物对费氏弧菌（Vibrio.fishceri）的联合毒性,通过比较实验数据与浓度加和模型预测值,分析混合物的毒性作用方式。结果表明：依据单一物质EC50值,它们的毒性从大到小依次为：CuSO4 > CdCl2 > K2Cr2O7 > OTC;重金属与OTC二元混合体系均表现出拮抗作用;在选取的毒性配比范围内,CdCl2-OTC和K2Cr2O7-OTC混合物的拮抗作用强弱在一定范围内浮动,并不随毒性配比的变化而变化。然而,CuSO4-OTC混合物中,联合毒性随着OTC比例的增大,作用方式由显著拮抗向加和趋近。这说明混合物中各组分的浓度组成影响CuSO4-OTC混合物对V.fishceri的联合作用方式,但是CdCl2-OTC和K2Cr2O7-OTC并不受影响。     

液体高铁酸钠同时去除电镀废水中氰化物和重金属

采用自制的电化学装置在线制备液体高铁酸钠,然后将制得的高铁酸钠投加到电镀废水中进行处理,考察不同pH值和不同高铁酸钠投加量对废水中总氰化物、Cu2+、Ni2+去除率的影响;对比研究了高铁酸钠氧化法和次氯酸钠氧化法在处理低浓度含氰电镀废水的效果。结果表明,当pH为9~10,高铁酸钠的最佳投加量为0.024~0.048 mmol·L-1时,总氰化物、Cu2+和Ni2+的同时去除率均在90%以上;在处理低浓度含氰电镀废水时,高铁酸钠对总氰化物、Cu2+和Ni2+的同时去除率均明显高于次氯酸钠。这是因为高铁酸钠能够有效地氧化多种络合态的氰化物,包括Cu（CN）43-、Cu（CN）42-、Ni（CN）42-等,使废水中的重金属转变为离子态;然后在碱性条件下,在高铁酸盐还原产物-Fe（OH）3助凝和絮凝作用下,反应生成沉淀,达到同时去除氰化物和重金属的目的。     

制备ZnO/CdS/Au异质结用于可见光催化降解低浓度甲醛

采用水热法和化学浴沉积法制备了ZnO/CdS/Au异质结光催化剂,用于可见光下室温去除低浓度甲醛。通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV、PL、PEC、EIS等手段对ZnO/CdS/Au异质结光催化剂的光学性能、光电性能进行表征。结果表明,Au负载的ZnO/CdS纳米棒组成的微米花状结构中,异质结和金属等离子体效应能拓宽光谱吸收范围,抑制半导体缺陷发光,促进光吸收以及光生电子空穴的分离和迁移;所制备的ZnO/CdS/Au异质结光催化剂对甲醛的去除具有优异性能,室温下2 h即可将反应舱内低质量浓度甲醛(1.25 mg·m⁻³)降至0.025 mg·m⁻³以下,且经过8次重复使用后催化剂活性没有明显下降。此外,影响甲醛去除的因素,如催化剂种类、光照波长、甲醛初始质量浓度、相对湿度也进行了研究和探讨。该研究结果对低浓度甲醛的室温去除具有理论指导意义。