电极配置对多针-板脉冲等离子体反应器放电特性的影响

脉冲放电等离子体反应器作为低温等离子体技术处理气态污染物的关键部分,其电极配置很大程度上决定了放电等离子体的形成和放电能量的利用效率,研究反应器在不同电极配置下的放电特性可为改善脉冲能量注入形式和提高放电稳定性提供参考。实验研究了多针-板脉冲等离子体反应器的针板间距和针针间距对伏安特性和单脉冲注入能量的影响。结果表明,针板间距相同时,多针电极结构与单针相比,起晕电压较低、火花击穿电压较高,放电稳定性较好;相同条件下,放电电流随针板间距的增大而减小,而随针针间距的增大总体上呈上升趋势,当针针间距增大到20 mm时,相邻针尖的相互作用已很小,继续增大针针间距,放电电流出现下降趋势;针板间距对火花击穿电压的影响较大,针针间距对其影响较小。当针板间距为20 mm,针针间距为20 mm时,电晕放电具有最大单脉冲注入能量。     

含固率和电极间距对牛粪发酵产电性能的影响

随着能源短缺和环境污染等问题的日益严重,农业废弃物资源化利用引起了广泛关注。为了从牛粪等农业生产废弃物中获取新能源,减少农业固体废物对环境的污染,研究了含固率和电极间距对牛粪发酵产电性能的影响,分析了产电过程中电压、电流、功率密度、挥发性脂肪酸VFA和COD等指标的变化规律。结果表明,含固率对牛粪发酵产电性能影响较大,电极间距影响较小。在碳氮比(C/N比)为18,含固率为1%,电极间距为2.5 cm时,产生的电压最高可达0.79 V,电流最高可达0.58 mA,功率密度幅值高达398 mW/m2,发酵产电结束后VFA增加了250%,COD去除率超过了80%。     

电催化法对分散染料废水的降解效能与倒极除垢效果

根据分散染料废水酸性强、氯离子浓度高、电导率高的特点,在不同运行工况下,通过建立效能比指标对电催化氧化效果进行综合评价,从3种修饰钛基电极中优选催化活性高的阳极,并确定其反应参数;考察倒极运行的除垢效果及对水质的影响,确定运行方式。研究表明:Ru+Ir阳极的效能比随pH的升高而增加,并在pH>5.0时高于Pt+Ir阳极的效能比;Ta+Ir阳极的效能比在不同pH下均低于Pt+Ir、Ru+Ir阳极。优选出Pt+Ir阳极,确定其反应参数pH为7,极板间距为1 cm,电流密度为20 mA/cm ²,反应时间为30 min,此时,COD_Cr去除率可达31.9%,效能比为3.68%/(kW·h/t),能耗为8.66 kW·h/t,运行模式按“反应30~60 min,倒极5~10 min”的周期运行。     

电絮凝法处理石油裂化催化剂废水

针对石油裂化催化剂废水高盐高浊、水质水量变化大的特点,采用电絮凝工艺对其进行处理,并对初始pH、极板间距、电流密度及电解时间等工艺条件进行了优化。结果表明,电絮凝法对石油裂化催化剂废水有较好的除浊效果,在最优工艺参数(初始pH=8,极板间距为1.5 cm,电流密度为25 mA/cm2,电解时间为40 min)条件下,电絮凝对废水浊度和SS的去除率分别在97%和95%以上,出水浊度和SS分别低于5 NTU和15 mg/L;电絮凝过程平均电耗为0.723 (kW·h)/m3,铝阳极平均损耗为0.1497 kg/m3,主要成本为铝阳极损耗。电絮凝法适于石油裂化催化剂废水的处理,可操作性强,应用前景良好。     

选择性复合电极的制备及其对硝酸盐的去除性能

以IRA 402强碱性阴离子交换树脂为原料,通过静电纺丝技术制备对硝酸盐具有选择去除性能的薄膜(nitrate selective removal membrane,NSRM),采用扫描电镜、傅里叶红外、Zeta电位分析仪等仪器对其进行分析和表征,考察了纺丝时间、操作电压、循环流速、硝酸盐初始浓度和共存离子等因素对NO₃⁻去除性能的影响。表征结果表明,NSRM膜表面粗糙多孔且带正电,薄膜上C≡N、C(O)NH、N—H等基团的存在促进NO₃⁻的优先吸附。电吸附结果表明,纺丝时间3 h制得的NSRM膜对NO₃⁻去除率最优,在初始质量浓度为50 mg·L⁻¹,操作电压为2.0 V,循环流速为100 mL·min⁻¹时硝酸盐去除率达88.17%。多离子混合条件下,NSRM薄膜对F^-、Cl^-有较好的选择性,对SO₄²⁻有一定选择性,对PO₄^3-选择性不佳,其中,当NO₃⁻与F⁻、Cl⁻物质量浓度比值为1：1时,NO₃⁻的选择性分别为4.23和2.09。     

磷化钴-泡沫钴自支撑电极电化学还原溴酸盐

开发活性高和价格低廉的电极材料是溴酸盐(${\rm{BrO}}_3^ - $)电化学还原技术的关键。贵金属电极因其高活性受到广泛关注,但贵金属储量低且价格昂贵导致其推广应用受限。为此,本研究在不使用粘结剂的情况下,通过直接在高温条件下将磷化泡沫钴原位生长转化为磷化钴,从而制备出磷化钴-泡沫钴自支撑电极(CoP/CF),并将其用于电化学还原${\rm{BrO}}_3^ - $。结果表明：350 ℃下磷化制备的电极CoP/CF-350性能最优;当${\rm{BrO}}_3^ - $初始质量浓度为250 μg·L⁻¹、电流密度为5.0 mA·cm⁻²时,该电极对${\rm{BrO}}_3^ - $去除率为97.6%,相应的能耗为0.014 kWh·mg⁻¹。循环伏安测试(CV)和淬灭实验结果表明,${\rm{BrO}}_3^ - $的去除归因于直接电子传递和活性氢(H^*)间接还原的协同作用。原位生长的CoP作为双功能催化剂,起到了电子传递媒介和桥梁的作用,强化了${\rm{BrO}}_3^ - $的还原。经过5次循环实验后,CoP/CF-350电极仍保持良好电催化活性,说明其具有良好的稳定性。     

DBD反应器电极结构对放电特征及甲苯降解效果的影响

为研究DBD反应器电极结构对放电特征和甲苯降解效果的影响,设计了具有3种不同结构高压电极(棒、螺纹棒、线圈)和接地电极(铜网、铜带、铜丝)的反应器。通过放电图像、发射光谱、电压-电流波形、李萨如图、放电功率和放电间隙气体温度分析了不同电极结构反应器的放电特性;以甲苯去除率、矿化率、能量效率为评价指标,考察了电极结构对甲苯降解效果的影响。结果表明：3种不同结构高压电极反应器的放电强度顺序为线圈>棒>螺纹棒;当甲苯质量浓度为678 mg·m⁻³、电压为12~20 kV、且以线圈为高压电极时,反应器的放电功率、放电间隙气体温度低,分别为0.4~10.3 W、28~64 ℃,而对甲苯的去除率、矿化率、能量效率均最高,分别为77.71%~100%、21.03%~35.96%、4.96~8.81 g·kWh⁻¹;3种不同结构接地电极反应器中以铜带为接地电极时放电强度最强,对甲苯的去除率、矿化率和能量效率最高,分别为25.3%~100%、3.41%~35.96%、4.96~23.17 g·kWh⁻¹。本研究可为DBD反应器在降解甲苯应用中的结构优化和材料选择提供参考。     

运用BDD电极优化废水中氨氮的直接电化学检测方法

针对高氨氮条件下离子选择电极稳定性差的问题,筛选了3种市售硼掺杂金刚石(BDD)电极,以探究直接电化学检测氨氮的可行性。采用极化曲线法测试了3种BDD电极的析氧、析氢和析氯电位,以获得最佳电势窗口。采用循环伏安法研究了氨氮在3种BDD电极上的氧化还原行为,在1.6 V处发现了明显的氨氮氧化峰,可为氨氮直接检测提供定性依据。通过控制变量法优化了方波伏安法(SWV)和差分脉冲伏安法两种扫描方式的测试参数。结果表明,SWV响应电流更高。最佳测试参数为：方波频率10 Hz,阶跃电位2 mV,脉冲幅度50 mV。在最佳条件下,当氨氮浓度为1~18 mmol·L⁻¹时,发现两段线性范围,最低检测限为0.283 mmol·L⁻¹。本研究所建立的测试方法响应时间短、线性范围宽、稳定性强,并成功应用于垃圾渗滤液中氨氮的测定。     

3DBER系统功能强化与协同作用机制研究

针对污水厂二级生物处理出水C/N低且可生化性差、深度脱氮需外加碳源等问题,结合污水资源化对二级处理出水深度去除TN、TP和微污染物的技术需求,通过改变传统三维电极生物膜工艺(3DBER)的填料组成,构建了强化反硝化脱氮、并具备同步除磷、除微污染物(以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸(2-乙基已基)酯(DEHP)为...     

藻炭改性电极强化微生物燃料电池产电及去除硝基苯性能

开发利于微生物富集和优异导电性能的电极是提高微生物燃料电池（MFC）性能的关键。通过碱活化和酸活化方式制备螺旋藻生物炭（简称藻炭）并将其修饰于阳极炭毡（CF）,以硝基苯为难降解污染物代表,通过检测电极电化学性能和污染物降解过程,探究基于藻碳MFC产电及转化污染物的性能。结果表明：在700 ℃-NaOH改性藻炭修饰炭毡的电极体系（NaOH-AC700/CF）,MFC电压最高可达670 mV,比CF体系高26%,且驯化时间由7 d缩短至2 d。修饰电极体系产电的同时高效降解污染物,阴极对硝基苯的去除率最高可达99.9%;相比于CF体系,NaOH-AC700/CF体系的降解效率提高了22.1%,苯胺生成率提高了123.3%。微生物种类分析结果表明,电极表面的产电菌主要为弧形杆菌属（Arcobacter）和铜绿假单胞菌属（Pseudomonas）,且在NaOH-AC700/CF阳极表面产电菌丰度最高,因而利于MFC产电以及硝基苯的还原。