单室微生物燃料电池处理生活污水特性研究

目的研究单室微生物燃料电池(MFC)在间歇运行条件下对COD、NH+4、TP和NO-3的处理效果.方法采用石墨板为阴极,构建了单室空气阴极微生物燃料电池,以混合菌种接种,并以乙酸钠和碳酸氢钠为碳源.结果进水COD质量浓度400~900 mg/L,出水COD质量浓度维持在100 mg/L;NO-3去除率可达到90%以上.单室空气阴极微生物燃料电池可以有效降解污水中的有机物,COD去除率可以达到80%以上,但COD的质量浓度并不是影响MFC电压的主要因素.微生物燃料电池对NH+4和TP去除率都较低,同时表明阳极室中的NH+4和TP并没有参与微生物燃料电池的产电反应,NH+4和TP的质量浓度对微生物燃料电池的电能输出也没有明显影响.结论 MFC对于含NO-3的污水处理效果较好,但去除NO-3的同时对电池的产电效果影响很小.     

Fenton试剂与厌氧微生物结合处理模拟印染废水的研究

以活性艳红KD-8B溶液作为模拟印染废水,采用Fenton试剂法对其进行催化降解.考察了体系初始pH值、H2O2和FeSO4的投加量以及反应时间等因素对模拟废水的色度及COD去除率的影响,优化了反应条件.实验确定最佳反应条件为:室温下,pH=2.5,[Fe2+]=3.0 mmol/L,[H2O2]=39.2 mmol/L,反应时间40 min,30 mg/L的模拟染料废水脱色率和COD去除率分别达到96.6％和86.7％.Fenton试剂与厌氧微生物处理相结合的处理方式,可以显著提高模拟废水的色度和COD去除率,均达98％以上,尤其COD的去除率比单纯采用厌氧生物法和Fenton试剂法分别高出34.6％和13.1％.     

电芬顿-活性污泥处理甘油洗涤废水的实验研究

实验采用电芬顿法对甘油洗涤废水进行预处理,废水的可生化性明显提高,采用活性污泥法进一步处理电芬顿出水,处理效果较好.结果表明:在初始pH=4,恒定电流0.03A,2.0g/L的Na_2SO_4,0.5g/L的FeSO_4·7H_2O,反应60min的条件下,COD去除率约为55%,较传统芬顿试剂法提高22%.当进水COD浓度为1800mg/L左右时,经过活性污泥法,在溶解氧7.0mg/L左右,反应时间24h,污泥质量浓度4000mg/L左右的条件下,出水COD为120mg/L左右.     

微生物燃料电池处理肠衣废水特性研究

采用单室空气阴极微生物燃料电池处理肠衣废水,考察了其产电特性及废水处理效果.结果表明,实验条件下,微生物燃料电池能够在降解肠衣废水的同时产电.污水稀释比为1∶1到4∶1时,微生物燃料电池的产电性能和水处理效果较为理想,其输出电压可稳定维持在0.2V左右,COD处理效率可达83%以上,氨氮处理效率高于97%且处理较为彻底,污水中主要有机污染物蛋白质的去除率均可达75%以上.这些结果证明了微生物燃料电池降解肠衣废水并同步产电的可行性.     

单室直接微生物燃料电池性能影响因素分析

利用构建的单室微生物燃料电池,进行了阴极板中铁离子浓度、阳极底物、底物浓度及阳极板面积对单室直接微生物燃料电池性能影响的研究.结果表明:在其它条件相同的情况下,随着阴极电极板中Fe3 含量的增加,电池负载输出电压随之提高;不同底物的阳极反应,随着产生的电子和质子数的提高,电量随之增大;输出电压亦随底物浓度的增加而提高,但底物葡萄糖的浓度饱和值为0.72g/L;增加阳极板数量加大阳极比表面积,更多的微生物吸附在阳极电极上传递电子,电池输出电压与阳极板数量不成倍数关系.此研究为单室微生物燃料电池的应用提供了理论依据.     

以垃圾渗滤液为燃料的微生物燃料电池产电性能

以吉林省四平市某垃圾场渗滤液为燃料, 纯钛板为负载微生物阳极和阴极, 用盐桥转移电子方式组建双室微生物燃料电池(DCMFC). 研究阴极室溶液电子受体质量浓度、 pH值、 温度等因素对输出功率密度、 开路电压、 内阻等电池性能的影响, 并考察了对垃圾渗滤液的处理效果. 实验结果表明, 阴极溶液以1.0 g/L双氧水为电子受体, 在pH=2.5、 ρ(硫酸钠)=0.5 g/L、 温度约为30 ℃的最佳实验条件下, 该微生物燃料电池的输出功率密度达12.074 W/m², 开路电压为1.13 V, 内阻为76.868 Ω. 经过连续30 d的运行, 垃圾渗滤液化学需氧量(COD)去除率达95%, 表明选择恰当的阴极室溶液能提高微生物燃料电池的产电性能.     

三乙醇胺对全钒液流电池正极电解液的影响

通过热稳定性考察、紫外-可见吸收光谱、循环伏安和充放电测试,研究了三乙醇胺作为全钒液流电池正极电解液添加剂对电化学活性和5价钒电解液热稳定性的影响.实验结果表明,三乙醇胺对电解液的热稳定性有较大的提高,5价钒离子浓度在50℃下保存12h后仍有1.08mol/L,高于空白电解液的0.16mol/L.由可紫外-可见吸收光谱可知,三乙醇胺的加入没有改变钒的成键方式.同时,三乙醇胺对正极电解液的电化学活性和可逆性也有提高,有更高的峰电流和更小的峰电位差,组装的电池前30个循环平均能量效率可达80.4%,高于空白电池的1.4%.     

微生物燃料电池同步还原五价钒并产电

五价钒(V(Ⅴ))具有较强的毒性,在环境中广泛存在。本文采用双室微生物燃料电池,以人工模拟的含钒废水作为阴极电子受体,实现了V(Ⅴ)的同步还原与产电。同时发现:较高的初始V(Ⅴ)质量浓度能够提高微生物燃料电池的输出功率密度,但不利于V(Ⅴ)的去除;降低pH对功率密度和V(Ⅴ)的去除率都有利,但当pH低至2时,再减小pH,上述两指标没有显著提高。V(Ⅴ)在微生物燃料电池中被还原为V(Ⅳ),后者可以通过调整pH而沉淀,从而实现了含钒废水的有效处理并回收电能与钒元素。     

基于响应面法的交变磁场磁化除垢条件优化

为了揭示交变磁场作用下磁化时间和钙离子初始浓度对磁化除垢效果的影响规律,以磁化碳酸钙溶液的表面张力和电导率为响应目标,基于响应面法对磁化时间和钙离子初始浓度进行优化。结果表明:磁化时间和钙离子初始浓度的交互作用对磁化碳酸钙溶液的电导率影响显著,但对碳酸钙溶液的表面张力影响不显著;当磁化时间为52.50 min,钙离子初始质量浓度为1 336.24 mg/L时,磁化碳酸钙溶液的表面张力最优值为73.60 mN/m;当磁化时间为45.00 min,钙离子初始质量浓度为1 164.71 mg/L时,磁化碳酸钙溶液的电导率最优值为0.32 S/m。     

响应曲面法优化絮凝去除蛋白核小球藻

采用响应曲面分析研究了聚合氯化铝(PAC)和羧甲基壳聚糖(CMC)复合去除蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的最优实验条件.在单因素实验的基础上,以PAC的投加量、CMC的投加量以及静置时间为考察因素,以小球藻去除率、残余铝浓度为考察指标,用Box-Behnken实验设计方法设计了共17组实验.结果表明:通过响应曲面预测得到了最优实验条件,在PAC投加量6.56mg(131mg/L)、CMC投加量0.5mg(10mg/L)、静置时间40min时,除藻率达到最大92%,残余铝浓度达到最低0.13mg/L.通过最优预测条件验证,得到的藻类去除率为91%,残余铝浓度为0.16mg/L,说明预测值与实际值差别不大.     

填充床电化学反应器处理甲基橙废水影响因素研究

采用活性炭(AC)填充型电化学反应器模拟甲基橙废水进行实验研究,分析不同阳极类型对甲基橙废水色度和化学需氧量(COD)去除效率的影响.实验结果显示,PbO2/Ti阳极较RuO2/Ti、IrO2-Ta2O5/Ti阳极对甲基橙废水具有更好的脱色及COD降解效率,经150min电催化氧化,色度及COD去除率分别可达98.14%和54.22%.在此基础上,采用单因素实验方法,研究甲基橙初始浓度、电解质质量浓度及电流密度对甲基橙废水电催化氧化效率的影响,并计算不同电流密度下体系的电流效率(ACE)及能耗(Esp).结果表明,在甲基橙初始浓度200mg/L,电解质质量浓度3%,电流密度30A/m2时,色度及COD去除率最高达98.89%和55.28%,ACE最高为65.86%,能耗最低为COD:11.19kWh/kg.     

辉光放电等离子体降解染料直接蓝86

利用接触辉光放电反应器产生等离子体降解直接蓝86（DB）水溶液,考察了DB初始浓度、初始pH和Fe^2＋对DB降解率的影响．结果表明,当DB初始浓度为30．0mg／L,溶液pH为3．0时,放电90min DB降解率可达72．36％;加入10．0mg／LFe^2＋时,放电10min DB降解率可达69．20％．DB降解过程中,随反应时间的延长,溶液pH值逐渐降低,溶液电导率逐渐上升．降解90min后COD去除率为41．76％,加入10．0mg／LFe^2＋后10minCOD去除率达38．50％,表明Fe^2＋对DB降解有明显的催化作用．     

COD进水浓度对SBMBBR脱氮除磷效果影响

研究了序批式移动床生物膜反应器(SBMBBR)中COD进水浓度对同步脱氮除磷效果的影响.维持进水PO3-4-P浓度为10 mg/L、NH3-N浓度为40 mg/L左右,COD浓度为200～800 mg/L,研究了反应器的脱氮除磷效果.结果表明:厌氧释磷量在COD进水浓度为450 mg/L时达到最大,为61.2 mg/L;之后,增加COD进水浓度不利于磷的释放.在厌氧段初期,TN便有超过30%的损失,可能是因生物吸附造成的.好氧时TN和磷均损失较大,说明在生物膜上很可能发生了同时硝化反硝化和反硝化聚磷.一定范围的COD浓度能促进TN的去除.TN去除率在COD进水浓度为450 mg/L时达到最大,为87.8%,氮磷的去除与生物膜的生物量和生物膜厚度密切相关.     

绿茶生物炭负载纳米零价铁对地下水中五价钒的去除效果及机理研究

钒(V)作为一种重要的工业原料被广泛应用于各个领域，但同时造成了一定程度的地下水污染。为了去除地下水中的五价钒V(Ⅴ)，利用常见的生产废料绿茶渣为生物质原料制备了活性炭(BC)，并在其表面负载零价铁(nZVI)，得到一种环境友好的可渗透反应墙(PRB)活性填料nZVI@BC；优化了nZVI@BC的制备条件，考察了溶液pH和竞争离子对V(Ⅴ)去除效果的影响；通过等温吸附试验判断其吸附模型，进行了吸附动力学分析，并探究了其反应机理。结果表明：FeSO₄溶液的最佳反应浓度为1.0 mol/L，热解温度为300 ℃，在该条件下制备的nZVI@BC在吸附19 h后对V(Ⅴ)的去除量达71.6 mg/g；当溶液pH>3.0时，随着pH的升高，nZVI@BC对V(Ⅴ)的去除率逐渐降低；地下水中的共存阴离子与V(Ⅴ)发生竞争吸附，使V(Ⅴ)去除率降低；nZVI@BC的等温吸附过程符合Sips模型，吸附动力学符合Elovich模型，nZVI@BC去除V(Ⅴ)的机理为：BC吸附V(Ⅴ)后，表面Fe⁰与V(Ⅴ)发生氧化还原反应，生成Fe₂VO₄，V(Ⅴ)被还原为V(Ⅳ)。     

绿茶生物炭负载纳米零价铁对地下水中五价钒的去除效果及机理研究

钒(V)作为一种重要的工业原料被广泛应用于各个领域，但同时造成了一定程度的地下水污染。为了去除地下水中的五价钒V(Ⅴ)，利用常见的生产废料绿茶渣为生物质原料制备了活性炭(BC)，并在其表面负载零价铁(nZVI)，得到一种环境友好的可渗透反应墙(PRB)活性填料nZVI@BC；优化了nZVI@BC的制备条件，考察了溶液pH和竞争离子对V(Ⅴ)去除效果的影响；通过等温吸附试验判断其吸附模型，进行了吸附动力学分析，并探究了其反应机理。结果表明：FeSO₄溶液的最佳反应浓度为1.0 mol/L，热解温度为300 ℃，在该条件下制备的nZVI@BC在吸附19 h后对V(Ⅴ)的去除量达71.6 mg/g；当溶液pH>3.0时，随着pH的升高，nZVI@BC对V(Ⅴ)的去除率逐渐降低；地下水中的共存阴离子与V(Ⅴ)发生竞争吸附，使V(Ⅴ)去除率降低；nZVI@BC的等温吸附过程符合Sips模型，吸附动力学符合Elovich模型，nZVI@BC去除V(Ⅴ)的机理为：BC吸附V(Ⅴ)后，表面Fe⁰与V(Ⅴ)发生氧化还原反应，生成Fe₂VO₄，V(Ⅴ)被还原为V(Ⅳ)。     

河砂对径流污染物吸附效果试验研究

河砂是透水铺装、生物滞留池及树池等海绵城市建设用设施的主要原材料之一,对其吸附去除径流污染物的效果进行了试验研究。结果表明,随着污染物初始浓度的增加,河砂对COD、TN、TP、Cu的吸附量均呈现先增加后趋于平稳的趋势。当初始溶液浓度达到160 mg/L以上时,河砂对COD、TN、Cu的最大吸附量分别保持在1.83、1.19、1.22 mg/g左右,当初始溶液浓度达到80 mg/L以上时,河砂对TP的最大吸附量维持在0.50 mg/g左右。同时在去除率方面,河砂对小于20 mg/L的低浓度TN、TP的去除效果较好;当初始溶液浓度为100 mg/L时,河砂对COD的最高去除率为74%;不同初始溶液浓度下河砂对铜的去除率在77%~98%之间。结果表明,河砂对径流污染物均具有一定的吸附效果,尤其对重金属Cu的吸附去除效果最佳。这为进一步推广应用涉及以砂为原材料的海绵城市相关技术及设施提供了技术支持。     

催化动力学光度法测定痕量钒(Ⅴ)

研究了在酸性介质中痕量钒 (Ⅴ )催化KIO3 氧化变色酸及抗坏血酸体系的反应和动力学条件 ,建立了催化动力学光度法测定痕量钒 (Ⅴ )的新方法.该方法的检出限为0.04μg/L ,线性范围为0～0.5mg/L ,该方法用于水样及人发中痕量钒(Ⅴ)的测定 ,结果令人满意.     

砷锑价态对铜电解液中砷锑铋脱除率的影响

采用SO2还原,使铜电解液中As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ),Sb(Ⅴ)还原为Sb(Ⅲ),并调节电解液中As(Ⅴ)与As(T),Sb(Ⅴ)与Sb(T)的物质的量比,蒸发浓缩电解液,冷却结晶后,能有效脱除铜电解液中As,Sb和Bi等杂质。研究结果表明:当铜电解液体积为3L,Cu的质量浓度为32g/L,As(T)的质量浓度为9.36g/L,Sb(T)的质量浓度为0.65g/L,Bi的质量浓度为0.45g/L,n(As(Ⅴ))/n(As(T))和n(Sb(Ⅴ))/n(Sb(T))分别为0.4时,蒸发浓缩电解液,使浓缩前电解液与浓缩后电解液体积比为2.5,冷却至10℃结晶,过滤,铜电解液中Cu,As,Sb和Bi脱除率分别为82%,62%,55%和85%。蒸发浓缩结晶产物中含CuSO4.5H2O和As2O3。其结晶产物中Cu为29%,As为5%,Sb为0.37%,Bi为0.2%。     

微生物燃料电池同步去除硫化物及产电的对比研究

对比研究空气阴极单室与双室微生物燃料电池(MFC)在去除硫化物及产电性能。当硫化物浓度为100mg/L,共基质葡萄糖浓度为812 mg/L时,单室和双室MFC的最大开路电压分别达897.2 m V和821.7 m V,最大输出功率分别为340.0 m W/m~2和273.8 m W/m~2,库仑效率分别为5.6%和10.7%,单室MFC表现出更好的电能输出,而双室MFC的能量转化效率更高。单室MFC运行72小时后,含硫化物废水中的硫化物去除率为75.4%。含硫化物废水中的有机质也可以得到同步去除,TOC的去除率为17.8%。上述结果表明利用MFC去除硫化物并同步产电是可行的,阴极是系统的主要限制因素。