反硝化菌生物阴极微生物燃料电池对模拟焦化废水的处理

本实验针对生物阴极微生物燃料电池(MFC)对模拟焦化废水的处理情况进行研究.通过从焦化厂缺氧池活性污泥中筛选出具有良好反硝化性能的反硝化菌群作为生物阴极,构建MFC处理模拟焦化废水,以电压、功率密度、COD和废水中代表性有机污染物苯酚、吡啶、喹啉与吲哚等为考察指标.结果表明,生物阴极MFC运行稳定,具有良好的产电性能,输出电压可达495mV,功率密度最高达29.23mW·m-2,COD去除率为70%;苯酚、吡啶、喹啉与吲哚等焦化废水中代表性有机污染物均有所去除,苯酚的去除率达到61%,吡啶、喹啉与吲哚等去除率也达到30%左右,反硝化菌生物阴极MFC对模拟焦化废水具有良好的处理效果.     

MFC技术处理铜、银重金属废水的研究

将具有氧化性的有机废水池作为电池的阳极,具有还原性的重金属废水池作为电池的阴极,利用微生物燃料电池(MFC)同时处理有机废水和重金属废水.结果表明,利用铜离子溶液作阴极,MFC最大电压可达到0.277 V,最大功率密度为33.49 mW/m2,COD的去除率为31.6%,铜的去除率可达42%;利用银离子溶液作阴极,MFC最大电压可达到0.311 V,最大功率密度为42.21 mW/m2,COD的去除率为64.6%,银的去除率可达78%.即不管是从产电角度还是从废水处理角度考虑,都是以银离子废水作阴极优于铜离子.     

锰氧化物改性分子筛的制备及其在含酚废水处理中的应用

根据催化氧化原理,利用4A分子筛为载体,次氯酸钠（NaClO）为氧化剂,通过硫酸锰（MnSO₄）在其表面的原位氧化来制备对环境无害的锰氧化物（MnO_x）改性的分子筛（MnO_x@MS）材料.通过场发射扫描电镜（FE-SEM）和X射线衍射（XRD）对材料进行了表征.XRD分析表明：Mn元素是以MnO_x形式存在,在pH为7.2时,反应得到的MnO_x中Mn离子的价态最高.测试表明：Mn离子的价态越高对含酚废水的处理效果就越好.采用在最优条件下得到的MnO_x@MS材料作为催化剂,对过氧化氢（H₂O₂）氧化降解含酚废水进行研究,考察了不同体系、温度、pH值和H₂O₂用量对苯酚降解的影响.结果表明：在优化的降解条件下,120 min内,未改性分子筛对苯酚的去除率仅为35%,而MnO_x@MS改性材料对苯酚的去除率达到82%,说明通过MnO_x改性后的分子筛,对苯酚的氧化降解能力大大提高.     

光解法处理染料废水的研究

 采用均匀设计法设计实验,主要研究铁-草酸盐络合物光解法处理含染料废水,其中包括反应体系pH值(X₁)、染料起始质量浓度(X₂)、加入草酸钠的浓度(X₃)、加入硝酸铁的浓度(X₄)、处理温度(X₅)、处理时间(X₆)等条件对光解法处理含染料废水的色度除去率的影响,得到了它们之间的关系式.     

铱钽涂层形稳阳极电极电解乙腈模拟废水

乙腈是一种脂肪族的急性剧毒有机污染物,不仅危害大而且来源广泛,众多行业产生的污水中都包含乙腈。为了找到一种适合的DSA阳极来高效率地降解乙腈,对四种不同材料的阳极电极(钌铱钛(Ti/TiO₂-IrO₂-RuO₂)、钌铱钛锡(Ti/TiO₂-IrO₂-RuO₂-SnO₂)、铱钽钛(Ti/TiO₂-Ta₂O₅-IrO₂)和铱钽钛锡(Ti/TiO₂-Ta₂O₅-IrO₂-SnO₂))分别降解乙腈模拟废水的产物进行了研究,通过国标法测定不同时间段降解产物的COD值,比较四种阳极电极对乙腈模拟废水降解效果的优劣,结果显示在降解2.5小时时涂层含有铱钽钛元素的电极对乙腈的降解效果最佳。并以此电极为代表优化降解乙腈模拟废水条件,得到最佳条件为：PH为6.60,浓度为每500ml水中含1.32ml乙腈,电压为4.10伏,在此条件下降解率可达到69.0367%。     

锰氧化物-海藻酸钠凝胶微球材料的制备及其在偶氮染料废水处理中的应用

采用水热法制备锰氧化物（MnO_x）,并与海藻酸钠（SA）相结合,成功制备了锰氧化物-海藻酸钠凝胶微球（MnO_x@MABs）材料.通过场发射扫描电镜（FE-SEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）等一系列的表征手段,对所制备的凝胶微球的形貌结构、组成成分等进行分析.然后,根据过硫酸盐高级氧化的原理,利用凝胶微球活化过硫酸盐来降解偶氮染料废水的代表污染物日落黄.研究了MnO_x@MABs材料的投加量、废水的pH值、废水温度、过一硫酸盐（PMS）的投加量和不同日落黄初始浓度对日落黄降解效果的影响.结果表明：MnO_x@MABs/PMS体系能在广泛的pH值范围内降解日落黄,当日落黄初始质量浓度为200 mg·L^-1时,在0.5 mmol·L^-1的PMS、30 g·L^-1的MnO_x@MABs以及体系反应温度为40℃条件下,60 min内对日落黄的降解率可达到100%.     

几丁质降解菌的筛选及其降解虾壳废弃物的研究

虾蟹壳废弃物产量的日益增加造成了巨大的资源浪费和严重的环境污染。为了提高虾蟹壳废弃物的综合利用价值，本研究从土壤中筛选出几丁质高效降解菌，并通过单因素试验探究降解虾壳的最佳条件及其对虾壳的降解能力。利用胶体几丁质为唯一碳源，采用平板透明圈法对来源于喀斯特地貌的土壤微生物进行富集、分离和纯化，获得了4株具有几丁质降解活力的菌株:粘质沙雷氏菌Serratia marcescens gxas3、蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus gxas5、嗜麦芽糖窄食单胞菌Stenotrophomonas maltophilia gxas7以及水生几丁质降解菌Chitinilyticum aquatile gxas1。其中C. aquatile gxas1在96 h时达到最大粗酶活力0.244 U/mL，优于其他3株菌株。利用单因素试验探究C. aquatile gxas1降解虾壳废弃物的能力，并优化其培养基和培养条件，最终确定最佳产酶培养基为果糖2 g/L、KH₂PO₄ 0.7 g/L、K₂HPO₄ 0.3 g/L、MgSO₄·6H₂O 0.6 g/L、酵母粉0.5 g/L、牛肉膏4 g/L、蛋白胨4 g/L。最佳发酵条件为接种量2.0%、pH值8.0、温度20 ℃、发酵时间9 d。在最佳发酵条件下，C. aquatile gxas1对虾壳废弃物达到最大降解率60%，其中脱蛋白率为76.77%，几丁质回收率为87%。该研究为微生物降解虾蟹壳废弃物提供了重要的理论依据。     

应用生物强化技术对含食品废水的污水中菌群的改造研究

为改良活性污泥性能,采用生物强化技术,在含食品废水的污水处理厂曝气池中投加具有高效降解蛋白质、脂肪、苯胺的复合微生物菌剂(由异养硝化-好氧反硝化菌株以及反硝化聚磷菌组成),有效降低出水总氮(TN)、氨氮(NH₃-N)、COD,使其水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中规定的一级 A标准。实验结果表明:于曝气池投加复合菌剂后,出水水质有了很明显提升,二沉池出水TN去除率达到93.48%,在原有基础上提高近70%;NH₃-N去除率达83.15%,在原有基础上提高60%以上;COD去除率达到91.40%。在复配菌剂生长成熟并和曝气池内土著微生物形成共生菌群后,停止加菌2个月,并在此期间控制回流污泥,从而将生化池中污泥质量浓度持续降低(从9000mg/L降低到6000mg/L左右)。最终系统TN、NH₃-N、COD能够稳定达到GB18918—2002规定的一级 A标准,大大减少了原系统运行能耗。     

Ru,CeO2,MnO2/TiO2新型CWO催化剂的研制

 制备了载体为TiO₂,活性组分为Ru(w=0.5%)和Ce,Mn的氧化物的催化湿式氧化法催化剂.制备中运用了Ce,Mn硝酸盐对载体的浸渍法预处理和表面纳米化技术的组合.研究了对模拟废水的催化湿式氧化分解的催化活性,COD去除率近70%,NH₃-N去除率87.9%.     

电催化氧化法处理亚麻废水的研究

 以自制的Ti/SnO₂-Sb₂O₃/RuO₂/Ce和Ti/SnO₂-Sb₂O₃/α-PbO₂/β-PbO₂为阳极,采用掺Ru活性炭颗粒作电极间填充剂的三维电极法,电催化氧化处理经预处理后的亚麻废水.研究了填充剂的用量、支持电解质种类和浓度、体系温度、槽电压、电解时间等因素对废水化学耗氧量(COD)去除率的影响,确定了适宜反应条件.经先Ti基RuO₂类电极,后Ti基新型PbO₂电极的连续电解处理后效果为:COD,BOD₅质量浓度均达GB8978—1996二级排放标准,NH₃-N质量浓度达一级排放标准,亚麻废水COD总去除率为97.4%,电催化氧化阶段COD去除率达93.6%.     

Reductive leaching of manganese from low-grade pyrolusite ore in sulfuric acid using pyrolysis-pretreated sawdust as a reductant

Manganese (Mn) leaching and recovery from low-grade pyrolusite ore were studied using sulfuric acid (H₂SO₄) as a leachant and pyrolysis-pretreated sawdust as a reductant. The effects of the dosage of pyrolysis-pretreated sawdust to pyrolusite ore, the concentration of sulfuric acid, the liquid/solid ratio, the leaching temperature, and the leaching time on manganese and iron leaching efficiencies were investigated. Analysis of manganese and iron leaching efficiencies revealed that a high manganese leaching efficiency was achieved with low iron extraction. The optimal leaching efficiency was determined to be 20wt% pyrolysis-pretreated sawdust and 3.0 mol/L H₂SO₄ using a liquid/ solid ratio of 6.0 mL/g for 90 min at 90℃. Other low-grade pyrolusite ores were tested, and the results showed that they responded well with manganese leaching efficiencies greater than 98%.     

Reductive recovery of manganese from low-grade manganese dioxide ore using toxic nitrocellulose acid wastewater as reductant

The hydrometallurgical strategy of extracting Mn from low-grade Mn ores has attracted attention for the production of electrolytic manganese metal (EMM). In this work, the reductive dissolution of low-grade MnO₂ ores using toxic nitrocellulose acidic wastewater (NAW) as a reductant was investigated for the first time. Under the optimized conditions of an MnO₂ ore dosage of 100 g·L-1, an ore particle size of -200 mesh, concentrated H₂SO₄-to-NAW volume ratio of 0.12, reaction temperature of 90℃, stirring speed at 160 r·min-1, and a contact time of 120 min, the reductive leaching efficiency of Mn and the total organic carbon (TOC) removal efficiency of NAW reached 97.4% and 98.5%, respectively. The residual TOC of 31.6 mg·L-1 did not adversely affect the preparation of EMM. The current process offers a feasible route for the concurrent realization of the reductive leaching of Mn and the treatment of toxic wastewater via a simple one-step process.     

Preparation of manganese sulfate from low-grade manganese carbonate ores by sulfuric acid leaching

In this study, a method for preparing pure manganese sulfate from low-grade ores with a granule mean size of 0.47 mm by direct acid leaching was developed. The effects of the types of leaching agents, sulfuric acid concentration, reaction temperature, and agitation rate on the leaching efficiency of manganese were investigated. We observed that sulfuric acid used as a leaching agent provides a similar leaching efficiency of manganese and superior selectivity against calcium compared to hydrochloric acid. The optimal leaching conditions in sulfuric acid media were determined; under the optimal conditions, the leaching efficiencies of Mn and Ca were 92.42% and 9.61%, respectively. Moreover, the kinetics of manganese leaching indicated that the leaching follows the diffusion-controlled model with an apparent activation energy of 12.28 kJ·mol-1. The purification conditions of the leaching solution were also discussed. The results show that manganese dioxide is a suitable oxidant of ferrous ions and sodium dimethyldithiocarbamate is an effective precipitant of heavy metals. Finally, through chemical analysis and X-ray diffraction analysis, the obtained product was determined to contain 98% of MnSO₄·H₂O.     

硫酸中香蕉皮还原低品位锰矿的浸出行为及动力学模型

Manganese was leached from a low-grade manganese ore (LGMO) using banana peel as the reductant in a dilute sulfuric acid medium. The effects of banana peel amount, H₂SO₄ concentration, reaction temperature, and time on Mn leaching from the complex LGMO were studied. A leaching efficiency of ~98% was achieved at a leaching time of 2 h, banana peel amount of 4 g, leaching temperature of 120°C, manganese ore amount of 5 g, and sulfuric acid concentration of 15vol%. The phase, microstructural, and chemical analyses of LGMO samples before and after the leaching process confirmed the successful leaching of manganese. Furthermore, the leaching process followed the shrinking core model and the leaching rate was controlled by a surface chemical reaction (1 ? (1 ? x)1/3 = kt) mechanism with an apparent activation energy of 40.19 kJ·mol?1.     

生物矿石颗粒浸矿方法研究

真菌具有生长速率快、生物量大、适应性强、发酵产生有机酸等特点,可应用于低品位矿石及尾矿中有价金属的提取.根据真菌浸矿过程中,真菌菌丝可以包裹矿石形成多个以矿石颗粒为内核,真菌菌丝为外壳的核-壳结构的生物矿石颗粒的特征,提出了生物矿石颗粒浸矿新方法.介绍了生物矿石颗粒浸矿方法的原理,及其在铜尾砂和铀矿石浸出中的应用.     

芦丁还原浸出低品位软锰矿的研究

为了研究糖蜜酒精废液中有机物还原浸出软锰矿的机理,采用芦丁为还原剂,在酸性介质中直接浸出低品位软锰矿。通过正交实验和单因素实验,研究了芦丁浓度、硫酸浓度、反应温度、浸出时间等因素对锰浸出率的影响,并对反应过程机理进行了初步探讨。实验结果表明,影响锰浸出率的主要因素依次为反应温度、硫酸浓度、浸出时间和芦丁浓度;当硫酸初始浓度2.35 mol/L,芦丁初始浓度0.041 mol/L,反应温度90℃,浸出时间90 m in时,锰浸出率达94.9%。     

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。     

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。     

软锰矿还原酸浸制取金属锰电解液

对软锰矿还原酸浸过程进行了理论及实验研究,得出了最佳的浸出工艺条件：软锰矿：黄铁矿：硫酸为l：0．4：0．6～0.65,浸出温度95℃,浸出时间6h,液固比5：1。同时还讨论了电解液的净化过程。     

电解法处理罗丹明B生产废水的工艺及机制研究

随着染料工业的不断发展,其生产过程中产生的废水已成为主要的工业水体污染源。采用电解法处理罗丹明B生产废水,首先研究了极板材料和电流密度对废水处理效果的影响,结果表明：分别以镍板和RuO₂-IrO₂-TiO₂/Ti钛网为阴、阳极,控制极间距3 cm,电流密度2.0 A/dm²,电解时间40 min,废水COD去除率可达44.3%,脱色率高达94.7%。然后通过H型电解槽实验和红外光谱对电解法处理罗丹明B生产废水的机制进行了探究,初步推断：阳极表面生成的氯气溶于水生成次氯酸,次氯酸氧化破坏废水中有机物分子的发色基团并促使其发生分解,生成的小分子有机物由于水溶性较差,被阳极表面生成的氯气以及阴极表面生成的氢气浮选出来,从而最终实现废水COD的降解和色度的去除。