有毒有害气体低温等离子体催化处理反应器

等离子体催化技术是目前国内外公认的治理低浓度有害气体的有效方法之一。本文概述了填充床式反应器、点对板式反应器、平板式反应器和复合式反应器中利用低温等离子体结合催化剂处理有害废气的研究结果,并对反应器的结构、脱除效率及应用情况作了介绍。     

USB反应器进行生物反硝化的研究现状与应用前景

综述了USB反应器进行生物反硝化的历史沿革、研究现状 ,并对其在研究中存在的问题进行了描述。最后 ,对USB反应器进行生物反硝化的应用前景作了科学的分析     

活性污泥反应器流态研究中示踪剂的选择

针对活性污泥反应器中的流态研究需要,通过备选示踪剂氯化锂、亚甲蓝和氯化钠的污泥吸附试验以及曝气静沉试验,研究了活性污泥对这3种示踪剂的吸附作用,以及示踪剂浓度对污泥处理效果的影响情况。结果表明,亚甲蓝易被污泥吸附,对试验数据干扰较大,且吸附亚甲蓝后,水样中污泥对COD_Cr的处理效率下降幅度达50%以上;氯化锂和氯化钠是离子型示踪剂,本身不易被吸附,投加后的活性污泥对COD_Cr的处理效率基本不变,保持在70%以上。从示踪剂投加量以及出水水质控制方面考虑,确定氯化锂为3种示踪剂中的最佳示踪剂。     

降温方式对厌氧氨氧化脱氮性能的影响

考察一次性降温和阶梯式降温对厌氧氨氧化反应器(ASBR)脱氮性能的影响。一次性降温方式（30 ℃降至15 ℃）,阶梯式降温方式（30 ℃降至25 ℃,再降至20 ℃,最后降至15 ℃）。温度30 ℃时,NH4+-N和NO2--N的去除率分别为97.3%和98.5%,总氮去除速率为5.12 mg·(g·h)-1,ΔNO2--N/ΔNH4+-N为1.33,厌氧氨氧化活性(SAA)为0.139 g·(g·d)-1。一次性降温至15 ℃时,NH4+-N和NO2--N的去除率分别降至47.9%和55.1%,总氮去除速率降至2.74 mg·(g·h)-1,ΔNO2--N/ΔNH4+-N升至1.51,SAA降至0.071 g·(g·d)-1。阶梯式降温至15 ℃时,NH4+-N和NO2--N的去除率降至51.6%和61.2%,总氮去除速率降至3.22 mg·(g·h)-1,ΔNO2--N/ΔNH4+-N升至1.48,SAA降为0.083 g·(g·d)-1。阶梯式降温方式脱氮性能更佳。     

双分离层复合纳滤膜的制备及其性能

以改性后的聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基膜,依次采用层层自组装(LBL)和界面聚合的方法制备了具有双层分离层的复合纳滤膜。以间苯二胺(MPD)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,聚乙烯亚胺(PEI)为阳离子聚电解质,聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)为阴离子聚电解质,探索了LBL条件对双分离层复合纳滤膜性能的影响,考察了通过不同制备方法获得的纳滤膜对硫酸镁(MgSO4)的分离性能,得到了最佳的LBL制备条件：PEI溶液的浓度为1.00 g·L-1,pH为7;PSS溶液的浓度为1.00 g·L-1,pH为10,支撑电解质氯化钠(NaCl)浓度为1.00 mol·L-1,单一聚电解质(PEI或PSS)的沉积时间为20 min。与仅通过界面聚合法制得的聚酰胺纳滤膜相比,在界面聚合反应之前,先通过LBL沉积1.5层的聚电解质层时得到的复合纳滤膜分离性能优异稳定,在0.80 MPa的压力下,过滤2.00 g·L-1 MgSO4溶液时的通量为18.6 L·(m2·h)-1,截留率达到99.07%。     

直接利用葡萄糖的液流催化燃料电池改进

液相催化燃料电池（LCFC）可直接处理生物质并产电,而电池结构等因素对电池性能有明显影响,但目前还缺乏上述方面的研究。通过系列产电实验考察了温度和酸化条件对Nafion115膜性能的影响、不同氧化条件下石墨毡的改性效果以及电池内部导流槽在不同葡萄糖浓度条件下的影响。结果表明：质子交换膜适宜以80 ℃酸化处理,该条件下电池功率密度达到5.39 mW·cm-2;石墨毡改性适宜以50 mL·min-1干空气流速在420 ℃条件下对其进行煅烧,该条件下电池功率密度进一步提升至6.21 mW·cm-2;葡萄糖浓度显著影响电池性能,当浓度为2.0 mol·L-1时,导流槽结构会降低电池性能,当浓度为1.0 mol·L-1和0.50 mol·L-1时,导流槽结构使电池性能更优,并且也更加稳定。     

温度对离子液体支撑膜捕集CO2的影响

传统CO2的捕集方法存在设备投资大、环境污染严重、再生能耗高等缺点,利用新型绿色工质离子液体负载于聚偏氟乙烯上制备离子液体支撑膜可以较好地解决该问题。在压力为0.2 MPa、流量为50 mL·min-1、温度在298~318 K范围内变化时,测定了CO2在1-乙基-3甲基咪唑双三氟磺酰亚胺盐（[Emim][Tf2N]）和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[Emim][AC]）2种离子液体支撑膜中的渗透系数、溶解度和扩散系数,采用Van’t Hoff方程对溶解度数据进行关联、Arrhenius方程对渗透和扩散系数的数据进行关联。实验结果表明,CO2在2种离子液体支撑膜中的渗透和扩散系数随着温度的升高而增大,溶解度随着温度的升高而降低。[Emim][Tf2N]离子液体支撑膜对CO2的捕集性能优于[Emim][AC]支撑膜,CO2在[Emim][Tf2N]支撑膜中的溶解度最大值为0.447,在[Emim][AC]离子液体支撑膜中的最大溶解度为0.253,由此可确定离子液体支撑膜分离CO2的最佳工作温度,为其在工业应用中奠定良好的基础。     

溶液对蛋白质污染膜的清洗效果分析

采用牛血清蛋白（BSA）代表有机物,自行开发了聚偏氟乙烯（PVDF）膜片,结合耗散型石英晶体微天平（QCM-D）,考察不同NaCl浓度条件下BSA在PVDF膜面的微观解吸行为及吸附层结构特征;并使用原子力显微镜测定相应离子条件下与膜污染行为相关的微观作用力大小,综合膜性能恢复实验,解析NaCl溶液对有机物污染膜的清洗机理. 结果表明：随着NaCl离子浓度的从1增加到300 mmol·L-1,PVDF与羧基官能团之间的相互作用力逐渐减小,BSA污染层松散度逐渐增大;同时引入大量的水合Na+离子进入BSA污染层内部,破坏BSA污染层内部的静电吸引力和氢键,进而破坏吸附层结构,伴随着BSA污染膜的通量恢复率随着NaCl离子浓度的增加而大幅度提高。     

基于高通量测序的OMS-2对序批式反应器系统微生物群落的影响

随着纳米材料的广泛应用,越来越多的纳米材料随着废水进入污水处理厂,纳米材料对污水生物处理系统的潜在影响越来越受到重视。探讨了氧化锰八面体分子筛(manganese oxide octahedral molecular sieve, OMS-2)纳米颗粒对序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)中活性污泥微生物群落结构的影响;以活性艳红X-3B溶液模拟印染废水,将不同浓度的OMS-2混入稳定运行的SBR中,采用Illumina MiSeq高通量测序分析技术,对不同SBR中微生物分布规律进行了研究。结果表明：SBR添加0.25 g·L⁻¹的OMS-2后,其COD去除率和脱色率分别提升了6%和13.6%;Illumina MiSeq高通量测序显示,在混入0.25 g·L⁻¹的OMS-2后,SBR内污泥菌群中拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)的微生物DNA序列操作分类单元(operational taxonomic units,OTU)分别增加了16.8%和96.4%,这2类菌种可能提升了SBR降解有机污染物的能力;不同浓度的OMS-2改变了菌群的多样性和结构,低浓度的OMS-2可以提升微生物菌群的多样性和改变菌群的结构。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,OMS-2在SBR中存在锰(Ⅳ)/锰(Ⅲ)转变为锰(Ⅱ)的氧化还原反应,该过程可能影响了菌群的组成。研究为纳米材料的实际应用和环境风险提供了参考。     

Application of 1D and 2D MFR reactor technology for the isolation of insecticidal and anti-microbial properties from pyrolysis bio-oils

Valuable chemicals can be separated from agricultural residues by chemical or thermochemical processes. The application of pyrolysis has already been demonstrated as an efficient means to produce a liquid with a high concentration of desired product. The objective of this study was to apply an insect and microorganism bioassay-guided approach to separate and isolate pesticidal compounds from bio-oil produced through biomass pyrolysis. Tobacco leaf (Nicotianata bacum), tomato plant (Solanum lycopersicum), and spent coffee (Coffea arabica) grounds were pyrolyzed at 10°C/min from ambient to 565°C using the mechanically fluidized reactor (MFR). With one-dimensional (1D) MFR pyrolysis, the composition of the product vapors varied as the reactor temperature was raised allowing for the selection of the temperature range that corresponds to vapors with a high concentration of pesticidal properties. Further product separation was performed in a fractional condensation train, or 2D MFR pyrolysis, thus allowing for the separation of vapor components according to their condensation temperature. The 300–400°C tobacco and tomato bio-oil cuts from the 1D MFR showed the highest insecticidal and anti-microbial activity compared to the other bio-oil cuts. The 300–350 and 350–400°C bio-oil cuts produced by 2D MFR had the highest insecticidal activity when the bio-oil was collected from the 210°C condenser. The tobacco and tomato bio-oil had similar insecticidal activity (LC₅₀ of 2.1 and 2.2 mg/mL) when the bio-oil was collected in the 210°C condenser from the 300–350°C reactor temperature gases. The 2D MFR does concentrate the pesticidal products compared to the 1D MFR and thus can reduce the need for further separation steps such as solvent extraction.