黄铁矿吸附-还原金络合物的实验研究进展

金的吸附成矿作用是表生和低温条件下的一种重要成矿机制。本文综述了黄铁矿吸附-还原金络合物的实验研究方法,探讨了黄铁矿吸附-还原不同金络合物的反应机制和影响因素。黄铁矿对Au-S络合物的吸附作用主要是黄铁矿与Au-S络合物之间的静电吸附以及表面络合,由于吸附的Au-S络合物的还原反应相当缓慢,随着周围环境的变化很容易发生解吸附作用;而黄铁矿对Au-Cl络合物的吸附作用实质上是黄铁矿表面金络合物迅速的还原反应,通过还原作用形成自然金而使得解吸附率极低。As掺杂形成的p型黄铁矿以及和n型黄铁矿构成p-n结是导致金络合物在黄铁矿表面发生电化学沉淀的驱动因素。目前有关金的吸附实验都是在温度小于90℃的表生条件下进行的,开展一定温度和压力条件下的吸附成矿实验,尤其是利用电化学方法原位研究高温高压下黄铁矿-金络合物溶液之间的界面反应以及原电池效应对金络合物还原作用的影响,是今后研究的重点。     

藻类微生物燃料电池的构型发展及应用现状

在废水处理过程中,探索资源与能源回收方案,实现废水处理的碳中和是目前的重要发展方向。作为一种可持续发展技术,微生物燃料电池（MFC）因可同步实现废水处理与电能回收而备受关注。将MFC与微藻相结合构建光合藻类微生物燃料电池（PAMFC）,系统中微藻与产电菌协同降解有机物,在去除氮、磷等同时将化学能转化为电能。近年来,使用不同构型PAMFC处理废水成为水处理领域的研究前沿,但对PAMFC构型介绍几乎没有。因此,文章详细阐述了PAMFC的各种构型（单室、双室、沉积型和其他构型）以及运行原理,从电极材料、温度、pH等方面分析了PAMFC的产电影响因素,并具体总结了近些年PAMFC系统在处理生活污水、工业废水、养殖废水等方面的应用进展。最后,针对PAMFC在研发过程和实际应用中的难点,提供了解决思路,并对未来PAMFC可行的研究方向进行展望,以提高产电效能。     

喷射床电沉积法处理含锌废水性能及动力学研究

采用自主设计的喷射床电沉积装置处理模拟采矿含锌废水。通过改变喷射床电沉积处理过程的pH值、电流强度、含锌废水浓度以及鼓入氮气等实验参数,研究不同处理条件下喷射床电沉积反应器对含锌废水的处理效果。结果表明：废水Zn²⁺浓度为1000 mg/L时,采用粒径为1.8 mm铜微粒电极,反应过程pH值为4.5,恒电流强度为15 A,向废水中鼓入600 L/h氮气的条件下处理效果最好,电沉积反应180 min后,Zn²⁺去除率达到49.44%,平均电流效率为41.63%。并以实验结论为基础,通过动力学模拟分析,建立了单金属离子电沉积过程的动力学模型,验证了实验结果的可靠性和准确性。     

后续碳源强化ANAMMOX-MFC系统脱氮产电调控策略

考察添加后续碳源的厌氧氨氧化微生物燃料电池（ANAMMOX-MFC）高效脱氮产电运行的稳定性,采用高通量测序及KEGG功能酶预测对微生物群落结构及功能基因的变化进行表征。结果表明:系统可以连续稳定运行60 d,TN去除率稳定在96%以上,连续运行最大输出电压为800 mV左右。添加适当浓度的乙酸钠,可增高污泥中发酵菌Enterococcus、反硝化产电菌Pseudomonas、Thauera的相对丰度进而有效促进产电。但是过度水解酸化会抑制AnAOB活性。第68~104天,出水NH₄+-N浓度升高,TN去除率下降至90%左右,通过停加乙酸钠TN去除率恢复至95%以上。ANAMMOX-MFC系统出水NH₄+-N浓度可作为后续碳源停加的"调控信号",使得脱氮产电系统稳定高效运行,为厌氧氨氧化与微生物燃料电池脱氮产电的技术结合提供了很好的理论依据,具有一定的工程指导意义。     

碳负载富氧空位的NiCo2O4用于电催化还原硝酸盐

水体中硝酸盐是一种广泛存在的污染物,因此,开发用于水中硝酸盐还原的高效电催化剂受到广泛关注.采用溶胶-凝胶法耦合硼氢化钠还原法制备了碳负载富氧空位的NiCo₂O_4-x/C电催化剂,并研究其去除硝酸盐的性能.结果发现,在该体系中,耦合导电碳载体可改善半导体型电催化剂导电性,构建氧空位可促使原子H^*生成,最终实现硝酸盐高效还原.NiCo₂O_4-x/C阴极在电流密度为20 mA·cm^-2、pH=7的条件下,可于3 h内去除水中94.8%的NO₃^--N,相较于NiCo₂O₄及NiCo₂O₄/C阴极,NO₃^--N去除率分别提高了36.6%和12.2%.此外,NiCo₂O_4-x/C阴极在连续5次还原硝酸盐过程中性能并未有明显变化.结合掩蔽实验和电子顺磁共振波谱分析证实,NiCo₂O_4-x/C阴极除了可通过直接电子还原硝酸盐外,还可以通过生成原子H^*间接还原硝酸盐.通过对实际废水处理进一步验证其转化硝酸盐的性能,研究表明,NiCo₂O_4-x/C阴极可有效去除焦化废水生物出水中硝酸盐.     

土壤微生物电化学系统降解四环素的机理

以四环素为研究对象,构建土壤微生物电化学系统（SMES）,避光恒温培养58d后进行采样分析,研究了四环素降解、土壤理化性质、酶活性和三域微生物之间的内在联系,以揭示四环素在SMES中的生物降解机理.结果表明,采用SMES处理后,四环素降解率从52%显著提升至70%.与对照处理相比,脱氢酶活性在SMES中显著提升了144%,且与四环素降解率显著正相关.相比之下,在SMES中多酚氧化酶、过氧化氢酶和漆酶对四环素的降解效果微弱.pH值是影响土壤微生物群落的重要理化因子,且与四环素降解呈负相关关系.Network关联分析显示,真菌在四环素降解中起到关键作用,Geoalkalibacter、Microascus、Wardomyces和Scopulariopsis是四环素的潜在降解菌,其中Microascus和Scopulariopsis是脱氢酶的潜在分泌菌.     

京津冀煤改电对PM2.5浓度的影响

基于WRF-Chem模型,结合气象要素,从PM_2.5浓度的消减量及时空变化特征等方面模拟分析了煤改电政策实施前后京津冀地区采暖期（2018年11月~2019年3月）PM_2.5的排放变化.结果表明,WRF-Chem模型很好地模拟了京津冀地区PM_2.5浓度变化,北京、天津和石家庄模拟值与观测值的相关系数分别为0.66、0.66和0.52,表现出良好的相关性.煤改电政策的实施对京津冀重点地区PM_2.5减排效果明显,PM_2.5日均减少量分布在0.2~6.1μg/m³,减少比例分布在1.2%~7.8%.PM_2.5小时均值变化显示,2018年12月PM_2.5减少量分布在0.4~8.3μg/m³,减少比例分布在2.3%~7.7%.其中,北京大兴区减排量达8.3μg/m³,天津地区减排比例达7.7%.在特殊气象条件下,煤改电政策影响范围可扩散至山东、江苏、河南北部以及山西西部,PM_2.5小时均值减少量最大超过50μg/m³.     

电混床在电厂锅炉补给水制备中的工程应用

在电厂锅炉补给水制备工艺中,采用电混床深度脱盐系统代替传统混床,运行结果表明,电混床运行稳定,产水的电导率、二氧化硅和TOCi指标均达到电厂标准要求,产水率和单位产水能耗分别为91.44%和0.16 kW·h/m3。电混床的使用有效解决了传统混床化学再生过程中的药剂使用和酸碱废水排放问题。     

扩散荷电对两种ESP除尘性能影响的对比分析

为了考察不同电极结构静电除尘器(electrostatic precipitator,ESP)中的扩散荷电效应,建立了电场、颗粒动力场和流场多场耦合下的理论模型,在分析荷电机理和模拟颗粒运动轨迹的基础上,得到了扩散荷电的考虑与否对除尘效率的影响。结果表明:扩散荷电提升了ESP中颗粒偏向收尘极板的幅度,对分级除尘效率的贡献率随粒径减小呈非线性增大的趋势,对综合除尘效率的贡献率随工作电压降低而增大;与三电极ESP相比,扩散荷电对双电极ESP中颗粒的偏向幅度、分级效率和综合效率的贡献影响更明显,并在分级效率上影响的粒径区域更大。     

基于地下电学特征变化监测场地污染的研究

地球物理的方法是检测环境污染场地的主要手段之一,但该类方法存在检测灵活性差、时间间隔长、检测效果差等缺点。论文研发了一种新型的分布式电法系统来检测环境污染场地。从分布式电法系统原理入手,通过硬件设计及实现,同时结合现有成熟软件,对设备系统进行研发及试验。该新型分布式电法系统采取全通道、多极距的数据采集方法,通过三维数据采集、管理、反演及解释精确反映出污染场地污染范围。通过模型试验结果表明:新型分布式电法对污染导电模型电势反应灵敏,三维观测法可从不同角度、方位和距离观测污染渗漏带,保证无论污染渗透发生在何处,都能获得多个最佳观测值,且一次供电所有电极进行数据采集,可有效避免电源不一致性问题;野外试验结果表明:该新型分布式电法采集系统可快速、直观、准确地反映出试验浇灌电极点,反演结果能有效突出地质体电阻率变化情况,异常体位置明显。反演结果是复杂地表和地下三维构造体的综合反映对复杂地表条件适应性更强;观测数据能准确地反映地下介质三维空间电阻率分布,提取到的信息完整、真实准确,成像结果更有利于三维地质构造体的准确定位,利用三维数据体可任意切片提取重点区域的电阻率信息。通过多次检测可实现对环境污染变化情况进行动态监测,为环境岩土污染调查及检测提供了有效的参考依据。