醇类汽油车醇醛酮、芳香烃和烯烃类排放的试验研究

在两辆试验车上分别燃用纯汽油、M15、M30燃料以及纯汽油、E10、E20燃料,进行了常温25℃Ⅰ型、低温-7℃Ⅵ型和Ⅳ型蒸发排放试验.通过FTIR、HPLC、GC-MS等多种方法联合测量了醇类汽油车的醇醛酮、芳香烃和烯烃类排放.结果表明,不论是在常温还是在低温下,随着燃料中醇类比例的增加,未燃甲醇、甲醛、乙醛排放成比例地增加,苯、甲苯、乙烯、丙烯、1,3-丁二烯和异丁烯排放略有降低.在低温环境温度下,各种非常规污染物的排放明显高于在常温环境温度下.E10、汽油、M15这3种燃料在整个蒸发排放试验过程中的HC排放量相差不大.3种燃料在昼间呼吸试验中的各种非常规污染物蒸发排放差异值较小.     

氧四环素的微生物燃料电池处理及微生物群落

氧四环素(OTC)作为一种广谱性抗生素而被大量使用,其滥用不仅直接破坏生态系统,更容易引起微生物耐药性和抗性基因污染等问题.本研究利用微生物燃料电池(MFC)处理OTC,研究OTC在MFC不同运行时期的去除率变化情况,发现在运行150 d后,MFC对10 mg·L-1OTC的去除率在132 h达到99.0%.利用高通量测序技术分析并比较了原始接种猪粪与运行150 d后MFC阳极生物膜的微生物群落结构,发现厚壁菌门(Firmicutes)处于优势地位,但相比于原始接种猪粪,MFC生物膜上的变形菌门(Proteobacteria)的丰度从2.84%提高至8.92%~22.75%,此外,真细菌属(Eubacterium)的比例从几乎为0.00%显著提高至20.49%~49.00%.根据现有研究报道,Eubacterium spp.对多种氧杂环芳香族化合物具有一定的生物降解能力,本研究表明Eubacterium spp.可能是一类具有较强OTC降解能力的功能微生物.     

低成本单室微生物燃料电池型BOD传感器的研制

生化需氧量(biochemical oxygen demand,BOD)是表征有机物污染程度的综合性指标,传统的检测方法为5 d 20℃培养法,费时费力,不宜现场实时监测.以MnO2代替金属铂作阴极催化剂、以阳离子交换膜代替昂贵的质子交换膜,构建单室微生物燃料电池(microbial fuel cell)型BOD传感器,考察外接电阻、阳极液pH值、检测时间和清洗时间对检测效果的影响,并用该传感器检测实际水样BOD值,与传统BOD5值进行比较.结果表明:①以廉价MnO2为阴极催化剂,阳离子交换膜为隔膜,构建的单室MFC型BOD传感器成本低,结构简单,操作方便,可用于BOD的在线检测;②该BOD传感器的适宜运行条件为样品pH7.0,外接电阻12 kΩ,检测时间2 h,清洗时间2~10 min;③实际水样检测结果显示,传感器最低检出限为0.2 mg/L,测量线性范围为BOD浓度5~50 mg/L,最佳测定范围为BOD浓度20~40 mg/L,精确度为0.33%,标准曲线线性相关系数达0.999 2,与BOD5比较,相对误差在4.0%以内.     

煤中挥发氮析出过程模拟:不同热解模型的影响

采用数值模型研究了煤热解、燃烧过程中挥发分氮的析出、中间含氮产物HCN的生成以及转变为NO的过程．分别采用双方程模型和通用模型描述热解过程，利用有限体积方法对质量、化学组分、动量和热量守恒方程进行离散求解．计算结果表明两种模型获得的热解过程、孔隙率、HCN生成率等方面存在一定差别，而对颗粒着火时间、NO生成率等方面比较接近．与试验结果比较，采用双方程模型对模拟烟煤颗粒的挥发氮析出过程准确度相对较高．     

基于文献计量的光合藻类燃料电池研究趋势分析

近年来,光合藻类微生物燃料电池相关研究受到各界广泛关注.为了解光合藻类微生物燃料电池领域的研究进展,以Web of Science的SCI-EXPANDED数据库为数据源,利用文献计量软件对2000-01-01—2021-12-22范围内该领域内文献进行计量分析.结果表明：①近10年来该领域研究的影响正迅速扩大;②研究主要涉及材料科学、环境工程学等学科,学科交叉现象和环境友好性突出;③学者主要以合作的方式进行研究;④中国目前发文量最高,但学术影响力仍需扩大;⑤前期该领域的研究热点主要与光电转化原理相关,后期该领域的研究热点主要与生物识别、电池其他应用相关;⑥该领域还有待进一步提升的方面,包括：机理的进一步研究、电池应用效能的提升以及藻类选择的优化.对研究现状与成果进行梳理,有助于为该领域研究瓶颈找到突破口,推动新能源技术的进步和碳中和理念的落实.     

与黄孢原毛平革菌协同降解稻草的混合菌筛选

在纤维素筛选培养基中加入黄孢原毛平革菌稻草固态发酵的浸提液,用这种培养基从自然环境中筛选出与黄孢原毛平革菌相容的菌株,在PDA和MEA平板上进行相容性测试,选择出生长稳定,可以与黄孢原毛平革菌较好共存的6株真菌.考察了6株真菌分别与黄孢原毛平革菌混合培养降解稻草时的酶活和对木质纤维素类组分的降解,筛选出3组更优的组合,其混合培养时,对于纤维素酶能产生较好的协同效果,纤维素降解效果较好.对于木质素降解效率的显著提高,可能是由于发酵体系内的胞外酶和一些活性因子的作用.     

铁酸锰活性炭阴极催化剂的制备与对微生物燃料电池产电性能的影响

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)阴极的氧化还原反应能力对MFC的产电性能起着至关重要的作用,因此,本研究制备了铁酸锰/活性炭(MnFe₂O₄/AC)并对其进行材料学表征,研究其作为MFC空气阴极催化剂时产电和污水处理效果.研究表明,MnFe₂O₄和AC物质的量比为1:3时MFC电功率密度最高,达302.7mW/m².在峰值电压附近维持时间长达200h,维持时间是传统Pt/C催化剂MFC的4倍,库伦效率达到17.45%.在催化剂重复利用实验中发现,在相同的运行时间内,采用Pt/C催化剂的MFC电压下降明显,而采用MnFe₂O₄/AC催化剂的MFC电压基本保持稳定,证明了MnFe₂O₄/AC催化剂良好的循环稳定性.污水处理效果方面,MnFe₂O₄和AC物质的量比为1:3时处理效果最好,COD去除率达74.66%.因此,MnFe₂O₄/AC催化剂制备简单、价格低廉、电化学性能稳定,在提高MFC产电持久性方面具有实际意义.     

废水同步生物处理与生物燃料电池发电研究

利用厌氧活性污泥作为接种体成功地启动了空气阴极生物燃料电池(ACMFC),110h的接种产生了0.24V的电压;以乙酸钠和葡萄糖作底物分别产生了0.38V和0.41V电压(外电阻1 000Ω),最大功率密度分别达到146.56 mW/m²和192.04mW/m²,表明有机废水可以用来发电;同时,乙酸钠和葡萄糖的去除率分别为99%和87%,表明燃料电池可以处理废水.二者的电子回收率均在10%左右,主要是由于阴极对氧气分子的透过作用引起的微生物好氧呼吸导致电子损失.     

漆酶包埋修饰阴极提高生物-电-芬顿处理聚醚废水处理效率

利用漆酶包埋修饰碳毡阴极构建微生物燃料电池-电-芬顿体系强化降解聚醚废水.结果表明,在pH为4,漆酶浓度为7 mg·mL~(-1)时,24 h后阴极室聚醚废水COD降解率达68.1%,比未修饰的碳毡阴极提高28%.漆酶修饰阴极强化电池的产电性能和提高H_2O_2的浓度,且H_2O_2的浓度在此工艺中起关键作用.微生物燃料电池最大电压达548 mV,H_2O_2最大浓度为3.14 mg·L~(-1),分别比碳毡阴极提高21.8%和25.6%.从三维荧光谱图中得出聚醚废水中的双酚和甲苯二胺等荧光物质被降解.综上所述,漆酶包埋修饰阴极是提高MFC-electro-Fenton处理聚醚废水效率的有效途径.     

混合表面活性剂对多环芳烃的增溶作用及机理

比较了研究了单一和混合表面活性剂对萘、苊、蒽、菲、芘的增溶作用及其机理。混合表面活性剂／单一表面活性对多环芳烃协同增溶／增溶作用的大小与水溶液中表面活性剂的结构、浓度、组成及有机溶质本身的性质有关。在临界胶束浓度（CMC）以上，单一表面活性剂对多环芳烃的增溶作用顺序为TritonX100＞Brij35＞TritonX305，与其亲水亲油平衡值（HLB）呈负相关；混合表面活性剂对多环芳烃能产生显著的增溶作用，其协同增溶作用顺序为SDS－TritonX305＞SDS－Brij35＞SDS－TritonX100，协同增溶作用的大小与其中的非离子表面活性剂的HLB值及多环芳烃的辛醇－水分配系数呈正相关。混合表面活性剂溶液的CMC值降低、溶质在胶束相／水相间分配系数Kmc的增大是产生协同增溶作用的主要原因。