A real-time simulating non-isothermal mathematical model for the passive feed direct methanol fuel cell

In order to understand the complex transport phenomena in a passive direct methanol fuel cell (DMFC), a theoretical model is essential. The analytical model provides a computationally efficient framework with a clear physical meaning. For this, a non-isothermal, analytical model for the passive DMFC has been developed in this study. The model considers the coupled heat and mass transport along with electrochemical reactions. The model is successfully validated with the experimental data. The model accurately describes the various species transport phenomena including methanol crossover and water crossover, heat transport phenomena, and efficiencies related to the passive DMFC. It suggests that the maximum real efficiency can be achieved by running the cell at low methanol feed concentration and moderate current density. The model also accurately predicts the effect of various operating and geometrical parameters on the cell performance such as methanol feed concentration, surrounding temperature, and polymer electrolyte membrane thickness. The model predictions are in accordance with the findings of the other researchers. The model is rapidly implementable and can be used in real-time simulation and control of the passive DMFC. This comprehensive model can be used for diagnostic purpose as well.     

分子筛吸附法脱除废水中的聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺(PAM)用于油田驱油产生大量难处理的含聚废水。以分子筛为吸附剂处理含聚废水,研究分子筛类型(Y、Beta和ZSM-5,H型和Na型)和物化性质对其吸附PAM性能的影响,并测定吸附等温线。结果表明,吸附性能顺序为BetaYZSM-5,H型优于Na型。H-Beta对PAM的吸附来自分子筛中阳离子与PAM中阴离子的静电作用,Si—O和Al—OH与PAM中酰胺基的氢键作用。H-Beta开放的通道结构,较高的介孔比例和表面积,较强的酸性和良好的酸中心可接近性使其具有优异的吸附性能。Si O2/Al2O3=26的H-Beta对浓度为200 mg/L的PAM溶液,PAM脱除率可达95.2%。在低PAM平衡浓度时,PAM在H-Beta上的吸附符合Langmuir单层吸附特征,饱和吸附量达70.2 mg/g,在高浓度区域则由于PAM疏水缔合作用加强呈现多层吸附。     

Pseudomonas sp.fz胞外分离物降解四溴双酚A

四溴双酚A(TBBPA)是全球消耗量最大的溴系阻燃剂。通过活性物质的定位、分离和TBBPA产物的分析等步骤,对Pseudomonas sp.fz胞外分离物降解TBBPA进行了研究。结果表明,存在于胞外的活性物质通过异丙基断裂和脱溴两条途径降解TBBPA。通过超滤,Sephadex G-10分离纯化得到了具有降解活性的小分子物质,分子量约为376~456 Da,初步鉴定为短肽类物质。这种小分子物质具有很好的热稳定性(30~80℃),在弱酸性条件下(2.0~5.0)活性较高,其活性还受金属离子、氧气和抑制剂(Na N3)的影响。此外,部分纯化的小分子物质在一定条件下能够产生羟基自由基(·OH)。     

铁盐与铝盐对腈纶废水生化出水混凝特性的对比

针对腈纶废水生化单元出水,对比研究了Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3在不同絮凝剂投量和p H时的混凝处理效果,并利用紫外-可见分光光度法(UV-Vis)、三维荧光光谱(EEM)、凝胶渗透色谱(HPSEC)等对混凝特性进行了初步探讨。研究显示,2种混凝剂在投量为63.5 mg/L时可获得30%以上的COD去除率,且最佳p H为中性附近。当投量小于32 mg/L时,Al2(SO4)3较Fe2(SO4)3具有更高的COD去除率,进一步增大混凝剂的投量很难提高Al2(SO4)3对COD的去除率,而Fe2(SO4)3则在有限范围内能持续提高COD去除率。EEM光谱分析显示,与Al2(SO4)3相比,Fe2(SO4)3对有机物具有更广的处理范围和更好的去除效果。HPSEC分析表明,Fe2(SO4)3相对于Al2(SO4)3在去除重均分子量为2 776、1 856和1 325 Da的有机物组分方面具有优势。铁盐或铝盐混凝是深度净化腈纶废水生化单元出水的可行方案之一。     

阳离子型聚合物对低温低浊水的絮凝效果与形态学特性

采用微絮凝-深床直接过滤工艺,以西安市曲江水厂低温低浊水质为原水(水温低于10 ℃,初始浊度低于10NTU),投加阳离子型聚合物(简称CP)作主混凝剂或助凝剂,借助分形数学理论与图像分析技术,对滤料粒径、原水浊度、原水温度、药剂种类、聚合物分子量及投加量、混合强度等因素对处理效果的影响进行了研究,分析探讨了不同药剂处理低温低浊水的作用机理、絮凝形态学特征以及絮体结构的分形特性.结果表明,①当温度低于4 ℃、初始浊度小于4NTU时,不宜单独采用Al2(SO4)3或PAC作为絮凝剂;当温度为4～10 ℃、初始浊度小于10NTU时,如果只投加Al2(SO4)3或PAC作为絮凝剂,宜用细砂滤料过滤;低温低浊条件下,无机混凝剂形成的絮体粒径小、结构松散脆弱、有效质量密度低、沉速慢,但表征絮体分形特性的分维值较高.②CP作絮凝剂能显著改善低温低浊水的絮凝效果与过滤性能,但混合强度需增大,宜用粗砂滤料过滤;③单独用CP作絮凝剂时,宜投加分子量较低的弱阳性聚合物或投加低剂量较高分子量的强阳性聚合物;CP用作助凝剂时,能显著减少主混凝剂用量,但宜投加强阳性聚合物或增加弱阳性聚合物的剂量.④CP兼备电性中和与吸附架桥絮凝作用,能形成粒径较大、吸附性能与过滤性能良好的网状絮体构型,其有效质量密度高,产生的污泥量少,污泥沉降速度快,脱水效果好,但分维值低.⑤各种水处理药剂的处理效果为:Al2(SO4)3(或PAC) CP＞CP＞PAC＞Al2(SO4)3,这种差别由絮体的形态学特性与构型特征各异引起.     

有机物对UF膜过滤通量的影响

采用截留分子量为30000的聚醚砜超滤膜进行膜过滤试验,研究有机物的特性,如亲疏水性以及相对分子质量对超滤膜通量的影响.试验结果表明,过滤亲水性组分时膜通量明显高于过滤疏水性组分.对2种不同水源的试验表明,尽管有机物含量相同,但由于亲疏水性的比例不同,造成的膜通量下降不同.疏水性越大的原水,其膜通量下降也越大.因此,疏水性组分是造成通量下降的主要因素.试验还表明,相对分子质量较大的有机物并非通量下降的主要因素,有机物的分散性可能是影响通量的主要因素.     

大气中痕量挥发性有机物的结构表征和保留时间的估计与预测

采用分子电性距离矢量（MEDV）表征大气中痕量挥发性有机物的分子结构,同时采用逐步回归结合统计检测对模型进行变量筛选,建立了大气中痕量挥发性有机物定量结构-色谱保留（QSRR）关系的8个变量和5个变量模型,两种QSRR模型的建模计算值复相关系数（R）分别为0.937和0.931;留一法（leave-one-out）交互校验复相关系数（RCV）分别为0.901和0.906,表明模型具有良好的估计能力与稳定性.     

分子印迹技术在环境科学领域中的应用

分子印迹技术（MIT）是一门新兴的边缘科学技术,它的产生与发展为环境科学打开了又一视角。介绍了MIT的产生与发展及基本原理,综述了MIT在环境科学领域中的应用,主要包括MIT在固相萃取、膜分离、色谱分析、传感器及分子印迹聚合物作为催化剂在环境修复中的应用。     

分子识别作用下光催化降解偶氮染料酸性红GR

合成了β-环糊精(β-CD)与偶氮染料酸性红GR(ARGR)的包结物,并采用红外光谱仪对ARGR、β-CD及β-CD与ARGR的包结物进行了表征,表征结果显示,β-CD与ARGR的包结物的特征峰的峰形和强度与β-CD相似,但峰位有明显的偏移,说明ARGR进入了β-CD空腔与β-CD发生了分子识别作用。采用TiO2作为催化剂,研究了β-CD分子识别后ARGR的光催化降解行为,实验结果表明,在ARGR质量浓度为20.0 mg/L、β-CD浓度为1.8×10-5 mol/L、体系pH为4.0、TiO2加入量为1.0 g/L、光催化反应时间为60 min的条件下,经β-CD分子识别后ARGR的光催化降解率可达100%。     

分子筛生产废水中悬浮物的絮凝与回用

对分子筛生产废水进行了絮凝沉降分离试验，确定了絮凝剂、助凝剂及絮凝敢分离条件。试验结果表明，絮凝沉降所得到的絮凝物料的化学组成、结构、性能与絮凝前原废水中的悬浮物基本一致，可返回原生产工序中使用。