碳纳米管电极原位产生过氧化氢及其对亚甲基蓝脱色效果简

将碳纳米管固定化制成多孔疏水性导电薄膜构建电化学阴极还原体系,实现过氧化氢在阴极的原位产生。电极特性研究表明,电极在较宽的电压范围内均具有较好的活性。考察了阴极电位、电极成分、氧气流量和电解质浓度对过氧化氢原位产生的影响,在优化条件下经过120 min后过氧化氢达到66.17 mg/L,并探讨过氧化氢原位产生的机理。在此基础上考察原位过氧化氢氧化工艺下对亚甲基蓝的脱色效果,并分析其脱色机理。     

基于白碳黑的水化硅酸钙制备及其磷回收特性简

以白碳黑、硅灰、硅藻土和硅胶筛选硅质原料,并与钙质原料电石渣制备了水化硅酸钙。借助XRF、BET、FTIR等表征手段,通过多次重复除磷实验,研究了硅质原料特性对水化硅酸钙回收磷性能的影响。结果表明,白碳黑具有极高的反应活性,因此可作为制备具有磷回收特性的水化硅酸钙的硅质原料。结合XRD等表征发现,白碳黑的有效利用率是影响水化硅酸钙回收磷性能的关键,该利用率取决于白碳黑与电石渣的摩尔配比以及水热反应温度。当电石渣与白碳黑的摩尔比为1.6：1,反应温度为170℃时,白碳黑具有最佳的利用效率。该条件制备的水化硅酸钙可作为晶种,在其表面结晶形成羟基磷灰石,从而达到磷回收的目的,磷回收后固体物质中的磷含量为19.05%。     

二氧化钛脱除高温烟气中的氯化氢

HCl是城市垃圾焚烧产生的主要气体污染物之一。将一种新型脱氯剂TiO2引入到垃圾焚烧系统中,并与其他脱氯剂的性能进行比较。研究了不同脱氯剂使用量、不同反应温度和不同HCl气体浓度对TiO2、CaO和CaTiO3脱氯效果的影响。结果显示,TiO2能在高温(800~1 000℃)、高HCl浓度(1 303.6~1 629.5 mg/m3)下获得较好的脱氯效果。与传统的脱氯剂CaO相比,TiO2更适合于高温烟气脱氯,其在1 000℃时的氯容(36.3 mg HCl/g TiO2)几乎是相同情况下的CaO氯容(9.3 mg HCl/g CaO)的4倍。而CaTiO3的脱氯效果不但受到自身分解效率的影响,还受到TiO2和CaO脱氯效果的影响,其脱氯效果较差。     

Using multivariate regression modeling for sampling and predicting chemical characteristics of mixed waste in old landfills

Municipal solid waste landfills pose a threat on environment and human health, especially old landfills which lack facilities for collection and treatment of landfill gas and leachate. Consequently, missing information about emission flows prevent site-specific environmental risk assessments. To overcome this gap, the combination of waste sampling and analysis with statistical modeling is one option for estimating present and future emission potentials. Optimizing the tradeoff between investigation costs and reliable results requires knowledge about both: the number of samples to be taken and variables to be analyzed.This article aims to identify the optimized number of waste samples and variables in order to predict a larger set of variables. Therefore, we introduce a multivariate linear regression model and tested the applicability by usage of two case studies. Landfill A was used to set up and calibrate the model based on 50 waste samples and twelve variables. The calibrated model was applied to Landfill B including 36 waste samples and twelve variables with four predictor variables.The case study results are twofold: first, the reliable and accurate prediction of the twelve variables can be achieved with the knowledge of four predictor variables (Loi, EC, pH and Cl). For the second Landfill B, only ten full measurements would be needed for a reliable prediction of most response variables. The four predictor variables would exhibit comparably low analytical costs in comparison to the full set of measurements. This cost reduction could be used to increase the number of samples yielding an improved understanding of the spatial waste heterogeneity in landfills.Concluding, the future application of the developed model potentially improves the reliability of predicted emission potentials. The model could become a standard screening tool for old landfills if its applicability and reliability would be tested in additional case studies.     

生物阴极式碳纸隔膜微生物燃料电池的反硝化和产电性能

为了探讨生物阴极式廉价隔膜微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)的基本性能,首先以生物反硝化作用为基础构建了生物阴极MFC,并进一步以涂布聚四氟乙烯(PTFE)的廉价碳纸代替昂贵的质子交换膜(PEM)构建碳纸隔膜生物阴极式MFC。研究结果显示,对于生物阴极式MFC,阴极室中最适宜反硝化细菌生长的NO-3-N浓度为99.2 mg/L,此时输出电压最高可达0.11 V,1 h内NO-3-N的去除率达到80.0%,COD去除率为62.8%;以涂PTFE的碳纸代替PEM的生物阴极式MFC与有PEM的MFC最高输出电压基本一致(均达到0.22 V,外阻500Ω),但碳纸隔膜MFC的产电更稳定。结果验证了廉价隔膜生物阴极式MFC的可行性,并为其应用于污水脱氮奠定基础。     

5种植物材料的水解释碳性能及反硝化效率

碳源在硝酸盐去除过程中起电子供体的作用,是生物反硝化反应的关键物质之一。为解决污水处理脱氮时碳源不足抑制反硝化反应造成脱氮效率低的问题,本研究选取风车草、甘蔗渣、芦竹、美人蕉和稻草秆5种植物材料作为反硝化碳源,探讨不同植物材料的水解释碳能力和释放规律;并进一步以其水解液作为外加碳源,探讨其对反硝化脱氮效率的影响。研究结果表明,植物材料水解释碳过程符合二级动力学反应规律,不同植物材料的释碳能力具有显著性差异,以甘蔗渣在固液比1∶80时COD释放当量最大,为45.45 mg/L;添加植物水解液可显著提高反硝化脱氮效率,以芦竹水解液脱氮效果最好,达到71.9%。此外,碳氮比是影响脱氮效率的重要因素之一,以碳氮比为9时反硝化脱氮效果最佳。     

新型二氧化铅电极处理染料废水

利用高压塑片法制备掺杂镧和活性炭以及聚四氟乙烯(PTFE)的新型二氧化铅电极,采用X衍射(XRD),循环伏安曲线(CV),扫描电镜(SEM)等手段对电极性能进行表征,研究了其电催化处理有机染料废水(亚甲基蓝)的降解效果,并对反应机理进行了相关研究。研究表明,该电极具有良好的抗腐蚀能力,对亚甲基蓝具有较好的降解效果。通过与普通二氧化铅电极比较,该电极在染料脱色和去除COD方面都有较明显优势,显示出较好的工业应用前景。     

活性炭纤维负载TiO2催化剂的制备及其电催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了活性炭纤维负载TiO₂催化剂（TiO₂/ACF）,并通过SEM和XRD等手段对TiO₂/ACF进行了表征。以邻苯二甲酸二甲酯（DMP）为目标降解物,考察了催化材料的电催化活性。实验结果表明：在反应温度为25 ℃、初始DMP质量浓度为100.0 mg/L、电解质Na₂SO₄质量浓度为100 mg/L、电流密度为62.5 mA/cm²、电极板间距为4 cm的条件下,经过40 min的降解,DMP质量浓度为1.8 mg/L,DMP去除率为98.2%;TiO₂/ACF在反应过程中可以原位再生,经6次重复使用后仍保持很高的催化活性,对DMP的去除率仍达90%以上。     

TiO2-Cu2O/蒙脱土复合光催化剂的制备与性能

以钠基蒙脱土（MMT）为载体,先采用溶胶-凝胶法将纳米TiO₂引入到MMT层间,再采用化学沉积法将纳米Cu₂O负载在TiO₂/MMT上,制备出TiO₂-Cu₂O/MMT纳米复合光催化剂。采用XRD、SEM、紫外-可见漫反射技术对催化剂进行了表征。以甲基橙为目标污染物,考察了催化剂的光催化性能。表征结果显示：TiO₂与Cu₂O均匀分布在MMT的表面与片层孔隙中;TiO₂-Cu₂O/MMT结合了TiO₂和Cu₂O的特性,拓宽了催化剂的光吸收范围。实验结果表明,在光源为可见光、初始甲基橙质量浓度为20 mg/L、光催化剂加入量为2 g/L的条件下,TiO₂-Cu₂O/MMT纳米复合光催化剂对甲基橙的光催化降解效果明显优于单一负载的Cu₂O/MMT和TiO₂/MMT,大幅提高了催化剂的光催化效率,反应300 min时TiO₂-Cu₂O/MMT对甲基橙溶液的脱色率达到93%。     

纳米TiO2-石墨烯光催化剂的水热合成及其光催化性能

以钛酸四正丁酯和石墨为原料,通过水热法制备了锐钛矿型为主的纳米TiO2复合光催化剂（纳米TiO2-石墨烯）,并采用XRD,FTIR,FESEM,TEM技术对其进行了表征。通过紫外光照射降解溶液中的罗丹明B（RhB）研究了TiO2-石墨烯的光催化活性,分析了初始罗丹明B质量浓度、催化剂加入量、溶液pH和催化剂使用次数等影响降解效果的因素。实验结果表明：在初始RhB质量浓度为20 mg/L、溶液pH为7.10、催化剂加入量为1.000 g/L的条件下,紫外光照射30 min时,纳米TiO2-石墨烯对RhB的降解率高达98.69%,明显高于纳米TiO2的44.69%;纳米TiO2-石墨烯稳定性较强,可多次重复使用。