锰离子非均匀掺杂TiO2薄膜电极光电催化测定COD

COD是水体质量评价的一个重要指标,目前对于COD测定方法主要是高锰酸钾法和重铬酸钾法,这些方法的测定工艺相对繁杂.本文采用溶胶-凝胶法分步控制工艺制备锰离子非均匀掺杂二氧化钛的薄膜电极,并用该薄膜作为光电催化电极测定COD.在三电极体系中,比较该薄膜电极与纯二氧化钛薄膜电极对于氧化丁二酸、乙醇、邻苯二甲酸氢钾、α-D-葡萄糖四种有机物的影响.实验结果表明:三电极体系中电子转移的电量与有机物完全矿化所需的化学需氧量(COD)有着内在的关系.在相同的条件下,锰离子非均匀掺杂二氧化钛的薄膜氧化降解丁二酸、乙醇、邻苯二甲酸氢钾、α-D-葡萄糖的速率大于纯二氧化钛薄膜.进一步结合线性扫描伏安(LSV)、阻抗谱等光电化学表征,从锰离子非均匀掺杂引起二氧化钛薄膜光生空穴-电子分离,初步分析了其光电催化活性提高的机理.     

降雨对香溪河库湾主要藻种原位生长的影响

为明晰蓄水期降雨对三峡库区香溪河支流主要藻种原位生长的影响因素,本文在三峡水库降雨前后采用原位培养装置(培养笼)对铜绿微囊藻、小球藻和栅藻生物量变化特征进行原位培养实验.结果表明:①研究期间(2017年10月4～18日)降雨期与非降雨期水动力条件存在显著性差异(ANOVA,P 0. 05),降雨期间3种主要藻种Chl-a总量、比生长速率均显著小于非降雨期(ANOVA,P 0. 05),表明降雨对藻类生长起一定的抑制作用;相关分析结果指出,表征垂向掺混的4个水动力参数与3种藻种比生长速率呈显著/极显著负相关关系,表明水动力条件中剪切力τ、垂向紊流黏性系数Vr和垂向紊流扩散系数Vt的改变是导致藻类迅速衰亡的关键因素;②降雨前培养装置内混合层深度较低(1～2 m),降雨后(10月10～18日)混合层深度明显上升(大于5 m),同时降雨期叶绿素a(Chl-a)浓度显著低于非降雨期(ANOVA,P 0. 05).相关分析结果表明,光混比与3种藻种的比生长速率呈显著/极显著正相关,表明降雨导致水体垂向扰动增强,混合层不断扩大,打破了水体原有的水温分层从而抑制藻类的生长增殖;③降雨量、水温、光照强度、总氮(TN)和溶解性总氮(DTN)在降雨期与非降雨期均存在显著差异(ANOVA,P 0. 05),相关分析表明,降雨带来降雨量、水温、光照强度、总氮(TN)和溶解性总氮(DTN)改变是影响3种主要藻种比生长速率的关键环境参数.     

可见光驱动微生物光电化学池处理剩余污泥同步产氢

氢气是一种理想的清洁能源.太阳能驱动的微生物光电化学池(Microbial photoelectrochemical cell, MPEC)因可同时实现废物处理与自发产氢而受到人们的关注.本文以剩余污泥为底物,构建了一种由无定型硫化钼改性硅纳米线(MoS_3/SiNWs)光阴极和生物阳极组成的MPEC系统,研究了3组MPEC在不同的酸性阴极液pH和外加电压条件下的产氢及污泥减量效果.研究结果表明,MPEC在阴极液pH为1和3的条件下均能在无外加电压下自发产氢;pH=1的MPEC-1实验中平均产氢速率为(0.66±0.02) mL·h~(-1),约是pH=3的MPEC-2实验平均产氢速率的1.5倍,但阴极过酸的条件限制了其实际应用; pH为3、外加0.2 V电压的MPEC-3与MPEC-2相比,产氢周期由15 h增加到40 h,平均产氢速率由(0.44±0.05) mL·h~(-1)提高到(0.52±0.04) mL·h~(-1),污泥TCOD、SCOD、TSS、VSS的降解率分别可达53.96%、70.18%、38.21%和61.76%.可见本文构建的MPEC系统是一种有前景的利用太阳能进行废物处理和资源化的新技术.     

春季黄海与渤海一氧化碳的浓度分布、海-气通量和光生产的研究

在春季开展了黄海与渤海表层海水和上方大气中CO的浓度分布、海-气通量和表层海水中CO的光化学生产的研究.用顶空分析法测得表层海水中CO的浓度（[CO]surf）为（0.19～3.57）nmol.L-1,平均值为1.24 nmol.L-1（SD=0.79,n=69）;总体来看,[CO]surf的分布呈现出近岸高、远海低的...     

光助Fenton反应催化剂Fe/Al2O3的制备及其对六氯苯的催化活性研究

采用超声促进浸渍法制备了光助Fenton催化剂Fe/Al2O3,利用该催化剂对六氯苯（HCB）进行光助Fenton氧化降解,考察了浸渍液浓度、浸渍温度、灼烧温度和灼烧时间等制备条件对其催化降解六氯苯的活性的影响,确定了制备Fe/Al2O3的工艺条件,并对制得的催化剂进行表征。结果表明,超声促进浸渍法制备非均相光助Fenton反应催化剂Fe/Al2O3的最佳工艺条件为：浸渍液浓度25mmol/L,浸渍温度40℃,焙烧温度500℃,焙烧时间3h。在此条件下制备的催化剂对六氯苯的降解具有较高的催化活性。     

光助-Fenton法处理均酐生产废水的实验研究

采用光助-Fenton处理均苯四甲酸二酐生产废水。以废水的TOC去除率为指标,通过单因素试验和正交试验,对影响光助-Fenton的因素进行分析。结果表明:室温下,在反应初始pH=3.5,[H2O2]=12mmol/L,[Fe2+]=1.5mmol/L,反应时间为80min,光源为500W汞灯的条件下,TOC的去除率NN达到76%。     

烟囱颗粒污染物连续监测技术

介绍了一种烟囱颗粒物排放的实时监测装置。该装置基于光散射理论 ,使用一个半导体激光器件作为光源 ,用 4个光电元件分别测定入射光强、从测量区出射的光强及前向两个立体角的散射光能 ,使用一台微机对接收信号进行处理 ,能够实时地给出烟囱排放源的排放浓度及粒径分布。     

一种新型石墨电极的制备及其对苯酚的去除

为了探索一种对有机废水处理有效、廉价、来源广泛、环境友好的电极,以石墨、环氧树脂、固化剂和丙酮为原料,研究制备了一种新型石墨电极 (NGE). 分别采用热水浸泡、乙醇溶液回流、丙酮回流、超声-丙酮回流以及电化学法对制备的石墨电极进行预处理,前三者效果较差,超声-丙酮回流可改善处理效果,但不够理想,电化学法可取得满意的效果.苯酚降解的UV光谱分析表明,尽管商品石墨电极 (CGE) 比NGE具有更高的苯酚氧化效率,但其电解液积累大量的苯醌,而NGE电解液中苯醌积累量少,并且电解过程中逐渐降低. NGE比CGE具有更好的TOC去除效果,两者TOC去除率分别为40%和31%. SEM分析结果表明,CGE被严重腐蚀,NGE无明显变化,表现出良好的稳定性.     

基于激光雷达的北京市气溶胶光学参数季节特征

利用米散射激光雷达ALS300系统在北京城区开展了为期近1年的观测,观测时间为2009年6月~2010年5月份.先将观测数据划分为春(3~5月份)、夏(6~8月份)、秋(9~11月份)、冬(12~2月份)四个季节,再对数据进行质量控制.研究了气溶胶后向散射系数、消光系数以及气溶胶光学厚度AOT和大气边界层的日均值变化特征,以及这些要素的季节和全年特征统计值.结果表明,气溶胶消光系数和后向散射系数的日平均变化形态趋于相同,数量上消光系数是后向散射系数的约10倍.它们的季节平均值廓线形态结构也并没有呈现出明显的季节性结构特征差异,2个系数最大递减均发生在1km高度范围内.在0.15~3.0km高度范围做垂直平均,夏季的后向散射系数和消光系数有最大平均值(分别为31.2Mm^-1·sr^-1和517.0Mm^-1),说明夏季有较强对流.冬季后向散射系数和消光系数最低.对于冬、春2个季节,700m高度是2个量大小分化的高度.700m高度以上,春季的后向散射系数和消光系数均大于冬季.AOT和大气边界层高度的日均值波动特性明显,日均值最大振幅出现在春季.月平均来说,在春季,气溶胶层高度和边界层高度最高(分别为3450m和970m),冬季最低(分别为2970m和712m).春、夏季节AOT波动变化大,而在秋季和冬季变化比较平缓.春夏秋冬4个季节的平均气溶胶光学厚度分别是0.689、0.699、0.571和0.647.     

微生物光电化学池去除硝酸盐氮:以PANI/TiO2-NTs为光阳极

利用微生物光电化学池(MPEC)去除污染物是一种经济高效环保的方法.本实验在制备获得聚苯胺/二氧化钛纳米管阵列(PANI/TiO_2-NTs)复合光电极的基础上,构建了由PANI/TiO_2-NTs光阳极和生物阴极组成的MPEC系统,并对其去除硝酸盐氮(NO~-_3-N)的性能进行研究.结果表明,PANI负载时间为80 s时,PANI/TiO_2-NTs电极光电性能最佳,相比于TiO_2-NTs电极光电流密度增大约一倍,PANI的修饰有效提高了光能利用率.构建的MPEC系统能在无外加电压的条件下利用光能驱动实现自养反硝化脱氮,NO~-_3-N的生物降解符合准一级反应动力学方程.光响应电流密度越大,系统反硝化脱氮性能越好,NO~-_3-N初始浓度为25 mg·L~(-1)时,当光响应电流密度从0.17 mA·cm~(-2)增加至0.67 mA·cm~(-2),平均反硝化速率从0.83 mg·(L·h)~(-1)增大到2.83 mg·(L·h)~(-1).对生物阴极微生物膜进行了高通量测序,发现Pseudomonas所占比例最大(27.37%)为优势菌属.分析认为PANI/TiO_2-NTs光阳极产生的光生电子通过外电路传递到阴极,Pseudomonas、Alishewanella和Flavobacterium等具有自养反硝化能力和电化学活性的微生物可直接利用电极上的电子作为唯一的电子供体进行自养反硝化脱氮.