Electrochemical and spectroscopic characteristics of dissolved organic matter in a forest soil profile

Dissolved organic matter （DOM） represents one of the most mobile and reactive organic compounds in ecosystem and plays an important role in the fate and transport of soil organic pollutants, nutrient cycling and more importantly global climate change. Electrochemical methods were first employed to evaluate DOM redox properties, and spectroscopic approaches were utilized to obtain information concerning its composition and structure. DOM was extracted from a forest soil profile with five horizons. Differential pulse voltammetry indicated that there were more redox-active moieties in the DOM from upper horizons than in that from lower horizons. Cyclic voltammetry further showed that these moieties were reversible in electron transfer. Chronoamperometry was employed to quantify the electron transfer capacity of DOM, including electron acceptor capacity and electron donor capacity, both of which decreased sharply with increasing depth. FT-IR, UV-Vis and fluorescence spectra results suggested that DOM from the upper horizons was enriched with aromatic and humic structures while that from the lower horizons was rich in aliphatic carbon, which supported the findings obtained by electrochemical approaches. Electrochemical approaches combined with spectroscopic methods were applied to evaluate the characteristics of DOM extracted along a forest soil profile. The electrochemical properties of DOM, which can be rapidly and simply obtained, provide insight into the migration and transformation of DOM along a soil profile and will aid in better understanding of the biogeochemical role of DOM in natural environments.     

电化学强化低能耗废水生物处理技术研究

以碳布为阴阳极材料构建一种新型的生物电化学系统（BES）,研究该系统在不曝气条件下对城市污水的处理效果,并与传统的厌氧和好氧处理方法进行比较。结果表明,该BES处理城市污水是可行的,与传统曝气法相比能够显著降低能耗。在进水CODcr,为350mg／L、NH3-N为15mg／L、水力停留时间（HRT）为24h时,电化学强化生物处理系统对CODcr和NH3-N的去除率达84％和80％,优于同等条件下的厌氧、好氧生物处理方法。BES的输出电压最高为211mV。     

氧气热处理的TiO2纳米管阵列光电催化降解亚甲基蓝的研究

采用原位阳极氧化法在Ti基底上制备了高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜,SEM图像表明TiO2纳米管定向排列整齐,分布均匀,其管径范围在70～100 nm.XRD结果证明,阳极氧化法制备的TiO2纳米管为无定型晶型,经退火后为具有良好光催化活性的锐钛矿型.以亚甲基蓝（methylene blue）为目标物研究了TiO2纳米管光电催化性能及影响因素,结果表明,以0.1 mol/L NaCl为电解质,在氧气热处理气氛下,外加偏压为0.5 V、pH=3.25、光照强度为1 000μW/cm2、纳米管薄膜表面积为2 cm×2 cm且MB初始浓度为10 mg/L的条件下,TiO2纳米管阵列薄膜光电催化降解MB的降解效率可达99.56%.电化学阻抗谱分析显示,光电催化降解过程的速控步骤均为表面反应步骤,外加偏压减小了界面电荷转移阻抗,提高了光生载流子的分离效率.     

几种牺牲阳极在干湿交替条件下的自放电行为比较

模拟海水与空气的干湿交替条件,对四种海船常用牺牲阳极的自放电行为进行了研究。通过测定工作电位、发生电流、溶解性能、溶解产物成分,分析了四种牺牲阳极在经历不同间浸工作周期后的电化学性能,特别是再活化性能。结果表明:在干湿交替条件下,Zn-Al-Cd阳极的电化学性能降低幅度最大,Al-Zn-In-Cd阳极次之,它们均不适合在此环境中使用;Al-Zn-In-Mg-Ti的电化学性能比前两者好,Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn则最适合作为干湿交替环境中的牺牲阳极。     

添加H2O2加速低合金钢海水腐蚀的主要影响因素研究

采用极化曲线、旋转圆盘电极试验和失重（质量损失）法研究了低合金钢在添加了H。o：的海水中腐蚀加速的主要影响因素。结果发现低合金钢在添加H2O2的海水中腐蚀加速主要受到了H2O2浓度、温度、搅拌速度和H2O2添加周期的影响。研究表明,搅拌速度不变、H2O2添加周期相同的条件下,在H2O2浓度为0．8mol／L的70℃海水中,低合金铜的腐蚀加速最显著;在试验的转速范围内,加速作用随搅拌速度增大变得更为显著;H2O2加入后350min内加速作用较明显。     

FeⅡ(EDTA)络合协同RDB去除NO废气效能及过程分析

为进一步提高一氧化氮(NO)的去除效率,在新型生物转鼓反应器(rotating drum biofilter,RDB)中,以FeⅡ(EDTA)络合协同RDB生物转鼓的耦合技术强化难水溶性NO的气液传质速率,提高生物还原效能为目标进行了研究.结果表明,适量FeⅡ(EDTA)被添加到RDB底部营养液后,能迅速吸收气相中的NO并生成FeⅡ(EDTA)-NO络合物,进而可通过反硝化实现同步脱氮和络合剂再生.在转速0.5 r.min-1、空床停留时间(EBRT)57.7 s、温度30℃、pH 7～8的实验条件下,RDB的净化效能随络合剂的投加而显著改善;FeⅡ(EDTA)质量浓度从0增至500 mg.L-1后,NO去除率从61.1%提高到97.6%,去除负荷从16.2 g.(m3.h)-1上升到26.7 g.(m3.h)-1.分析了FeⅡ(EDTA)络合协同净化NO的反应过程,建立了NO净化效率与FeⅡ(EDTA)添加浓度的关联方程,可较好地拟合实验数据.     

铁阳极电解脱色直接黄11染料模拟废水

研究采用铁为阳极电化学法处理直接黄11染料模拟废水脱色性能的影响进行研究。影响因素包括:电流密度、pH值、染料浓度和电解质浓度。研究结果表明,电流密度大有利于染料废水脱色,但能耗消耗大;初始溶液在中性条件下不仅取得很好的处理效果,而且脱色能耗较低;随着染料初始浓度增加脱色率和脱色能耗降低的趋势;随着电解质浓度升高染料脱色率下降的趋势,脱色能耗先减少,然后缓慢增大。在染料初始浓度50 mg/L、pH值为7.11、电流密度2.083 mA/cm2、电解质Na2SO4浓度0.01 mol/L、温度20℃、搅拌速度600 r/min、电解时间60min条件下,脱色率达到92.2%,脱色能耗1.709 kW.h/kg染料。     

电渗析法再生CO_2电还原电解液的研究

探索了电渗析法再生CO2电还原电解液的可行性。以HCOOK溶液作为CO2电还原反应后的模拟液,采用单室电渗析装置对其进行再生,考察了电流、时间、温度等操作条件对电流效率和再生率的影响,研究结果表明:在常温条件下,操作电流低于极限电流时,采用电渗析法再生CO2电还原电解液具有高的电流效率和再生率。     

锂电池正极材料Li2FeS2的充放电机理与热稳定性

随着移动电子设备的飞速发展,锂电池作为新型的能源载体也取得了巨大的进步。与嵌入式氧化物正极材料相比,Li2FeS2不仅具有理想的循环性能,而且其理论容量达到400mAh／g,约为嵌入式氧化物正极材料的2倍。因此,本文从晶体结构、电化学性能、充放电机制、充放电过程中的离子电导率变化以及热稳定性等方面对Li2FeS2正极材料进行了详细的阐述。     

Bi-PbO2电极电化学氧化去除模拟废水中氨氮的研究

本实验采用钛网作为基体,利用电沉积方法制备了纯PbO2电极和Bi-PbO2电极,通过SEM、XRD、XPS对电极的表面形态进行了表征,利用循环伏安法对Bi-PbO2电极电化学特性进行了研究.同时,以氨氮模拟废水作为研究对象,考察了Bi-PbO2电极的电催化活性,探讨了氨氮电化学氧化降解机理.结果表明,Bi-PbO2电极的形态表征、电催化活性明显高于纯PbO2电极,氨氮的去除效率随电流密度的增加而提高,碱性条件下氨氮的去除效果明显好于酸性条件,适量浓度的Cl-的引入在碱性条件下提高了氨氮的去除效果.当氨氮初始浓度为50 mg·L-1、电流密度为40 mA·cm-2、pH=12、Cl-浓度为600 mg·L-1时,电解120 min后,氨氮100%去除.氨氮的降解机理为:体系中无添加氯离子,酸性条件下氨氮主要是通过间接氧化去除,碱性条件下通过直接电氧化和间接氧化共同完成;体系中添加氯离子,氨氮的去除主要是通过溶液中生成的有效氯间接氧化去除.