一种含铜固体电极在新型无膜生物电化学系统中的应用研究

采用壳聚糖修饰电极吸附溶液中Cu(Ⅱ)制得含铜固体电极,将其用做新型无膜生物电化学系统(MACMCB)阴极。研究固体电极Cu(Ⅱ)质量和外阻对MACMCB电压的影响。结果表明,系统电压与含铜固体电极Cu(Ⅱ)质量及系统外阻正相关,最大输出电压达0.6346 V。该系统Cu(Ⅱ)还原效率高于92.75%,表明Cu(Ⅱ)做电子受体得电子能力强,Cu(Ⅱ)几乎被全部还原。MACMCB与微生物燃料电池(MFC)的效率对比结果表明,在一定时间内,MACMCB在底物降解效率和产能输出方面明显优于MFC,推荐含铜固体电极更换时间为10~30小时。含铜固体电极中Cu(Ⅱ)主要以Cu SO4分子形式存在,放电后Cu(Ⅱ)的主要还原产物为单质Cu,含少量Cu2O,另外掺杂部分Cu元素的磷化物和氯化物沉淀。     

含油污泥生物电化学系统的产电性能及阳极膜菌群变化特征

含油污泥是影响油田及周边环境质量的一大难题,现有资源化方法处理过程复杂、成本高,且存在二次污染风险,生物电化学系统能资源化利用含油污泥同时发电。为探讨含油污泥生物电化学系统的产电效能及阳极膜微生物变化特征,构筑了以含油污泥为阳极底物的单室无膜沉积型生物电化学系统。通过系统电压产出、功率密度、极化曲线及CV曲线,考察系统的产电效能;同时,采用生物宏基因组分类测序分析产电稳定阳极碳毡上和初始含油污泥的微生物群落组成及丰度。结果发现,系统最大输出电压、输出功率为320.7mV、3 353.7mW/m2,阳极生物膜具有较强电活性,循环伏安曲线呈“S”形状,氧化还原峰分别在0V和-0.5V,极限电流值为0.12A/cm2;系统产电稳定期阳极膜(TZ)的多样性指数Seq 数、AEC指数、Chao1均低于相应的初始沉积物(YN1),说明TZ的微生物菌群多样性降低,且两者微生物种类及丰度差异性显著,TZ的优势菌群为Proteobacteria,YN1优势菌群为 Firmicutes。生物电化学系统为油泥处理提供一种新技术,能有效资源化利用油泥同时发电,从而实现双赢。     

无泡曝气膜生物反应器处理麻脱胶废水

介绍无泡曝气膜生物反应器的理论,对传统膜生物反应器进行改进,同时对传统型膜生物反应器和无泡曝气膜生物反应器处理麻脱胶废水进行比较,得出无泡曝气膜生物反应器对COD和NH3-N的处理效果比传统膜生物反应器分别提高4%和2%.采用无泡曝气作为反冲洗气体,不但提高膜生物反应器中溶解氧量,而且氧利用率也得到提高,且能量消耗也有所降低.     

用P_(204)从铜电解液中萃取铋的研究

P_(204)在硫酸体系中,对铋具有选择性;由单级条件试验确定,有机相为80％P_(204)+20％磺化煤油,相比为3,经五级错流萃取时,萃取率可达97％,铜电解液中铋含量可降至20mg/L,采用硫酸和盐酸混合水溶液进行反萃,反萃率可达95％。     

复合式膜生物反应器处理印染废水的研究

采用复合式膜生物反应器处理印染废水,对污染物均达到了较好的去除效果.系统稳定运行时COD容积负荷为1.16～2.89 kg/(m3·d),污泥负荷为0.13～0.27 kg/(kg·d),COD、色度的平均去除率为90.2%,72.7%.操作压力保持在0.016MPa以下时,膜生物反应器能够保持长时间内稳定运行,系统处理水量恒定,有利于减缓膜污染,延长膜的使用寿命.在一定膜透水量下,曝气量合适范围内时,操作压力增加缓慢.     

交联聚邻苯二胺对水溶液中Cu(Ⅱ)的电化学去除性能研究

为了改善导电聚合物基电极材料在电化学还原去除水溶液中Cu(Ⅱ)的效果,采用交联改性法制备了交联聚邻苯二胺(交联PoPD),并采用红外吸收光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、X-射线粉末衍射(XRD)、N₂吸脱附曲线(BET)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等手段对其进行了表征。以交联PoPD涂覆的石墨电极为工作电极,利用电化学还原电沉积法去除水溶液中的Cu(Ⅱ),筛选出电化学还原法的最适宜条件：电极电位为-0.4 V,Cu(Ⅱ)的初始质量浓度为15 mg/L,溶液的初始pH为4,电解时间为10 h,在此条件下Cu(Ⅱ)去除率可达83.28%,并且电沉积过程遵循准一级动力学模型,电极重复使用5次后脱附率保持在94.09%以上。电化学还原法去除Cu(Ⅱ)前后工作电极的SEM、SEM-mapping以及BET测试结果表明：Cu均匀沉积于电极表面,Cu(Ⅱ)的去除为吸附与电沉积的共同结果。以上结果表明交联PoPD在水体重金属离子的电化学法去除方面具有一定的应用潜能。     

N503为载体的支撑液膜体系中Cu(Ⅱ)的传输

研究了以聚偏氟乙烯膜为支撑体,N,N-二(1-甲基庚基)乙酰胺(N503)为载体的支撑液膜体系中Cu(Ⅱ)的迁移行为.考察了搅拌速度、料液相pH、膜相载体浓度、解析相NaOH浓度以及cu(Ⅱ)初始浓度对Cu(Ⅱ)迁移的影响.结果表明当搅拌速度为350-400 r/min,料液相pH为5.0-6.0,膜相载体浓度为20-25%,解析相NaOH浓度为0.10mol/L,迁移时间为120min时,Cu(Ⅱ)迁移率可达90%以上.     

一体式膜生物反应器处理中药废水的试验研究

针对中药废水具有COD高,水质变化大等特点,采用一体式膜生物反应器(MBR)对中药废水的厌氧反应器出水进行处理,在固定水力停留时间(HRT)为5 h的条件下,考察了进水COD质量浓度及污泥质量浓度(MLSS)与COD去除之间的关系.结果表明,当HRT为5 h,进水COD质量浓度小于3 000 mg/L时,膜出水COD小于30 mg/L,满足中水回用标准;当进水COD质量浓度为3 000～6 000 mg/L时,膜出水COD大于30 mg/L而小于100 mg/L,满足污水排放标准;当进水COD质量浓度大于6 000 mg/L,膜出水COD大于100 mg/L,不能满足污水排放标准.同时污泥质量浓度(MLSS)与COD去除的关系表明,为了达到更好的COD去除率,MBR的最佳MLSS应控制在7 543 mg/L.     

Cu(Ⅰ)与Cu(Ⅱ)相互转化的热力学研究

本文运用化学热力学循环,系统地阐述了Cu(Ⅰ)与Cu(Ⅱ)相互转化条件,     

Cu电极上膜形成及其结构的非现场红外反射吸收光谱电化学研究(Ⅱ)

用电化学循环伏安法和非现场红外反射吸收光潜方法研究了0.1mol/L草酸,0.25mol/L草酸+0.25mol/L草酸钠(pH=7),0.1mol/L草酸纳(pH=12)介质中Cu电极的电化学性能及表面钝化膜的结构。     

超声-光催化还原铬(Ⅵ)和铜(Ⅱ)废水的研究

以钛酸四正丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法在颗粒活性炭表面合成TiO2前驱体,隔绝空气程序升温制得负载型光催化剂TiO2.利用超声-光催化技术,探寻在废水中还原去除铬(Ⅵ)和铜(Ⅱ)的最佳条件以提高催化效率.结果表明:反应条件在pH值为5,光催化反应时间大于40 min,催化剂的加入量为4 g/L时效果最好,建议使用在500℃下焙烧2 h的光催化剂,可适当延长反应时间以提高铬(Ⅵ)、铜(Ⅱ)去除率.在最佳条件下,与无超声相比,利用超声-光催化技术对铬(Ⅵ)、铜(Ⅱ)的还原去除率分别可提高39.32%和53.78%.     

现场紫外可见光谱电化学方法研究Cu(Ⅱ)(DEADTF)_2配合物的氧化还原行为

本文以电化学及现场光谱电化方法在非质子介质已腈中研究了二乙胺基二硫代甲酸合钢（Ⅱ）配合物Cu（Ⅱ）（DEADTF）2氧化还原行为，指出该配合物在乙腈溶液中可经历一步可逆单电子还原反应及一步不可逆单电子还原反应，同时还可发生一步可逆单电子氧化过程及一步不可逆单电子氧化过程。现场光谱电化学研究结果表明其第一还原反应发生在中心金属铜上，形成一价钢配合物，其第一氧化反应也发生在金属铜上，形成三价铜配合物，而其第二还原和第二氧化反应则均发生在配体上。     

一种新型一体式膜生物反应器的设计

针对目前一体式膜生物反应器在应用过程中存在能耗高、氧利用率低以及膜污染严重、通量下降等一系列问题,利用无泡曝气膜生物反应器的优点和反冲洗原理,对一体式膜生物反应器进行了改进,设计了一种新型反应器,并对这种反应器的优点进行了详细的分析说明.分析发现该反应器不但具有无泡曝气膜生物反应器的全部优点:氧利用率高、能耗低、出水好;同时在运行中具有低的膜阻力、保持高的膜通量,在延缓、防治膜污染方面具有独特的优势.     

缺氧-好氧膜生物反应器处理高氨氮废水的研究

采用缺氧-好氧MBR组合工艺对高氨氮废水处理进行试验研究,结果表明:该工艺处理效果优良,系统对浊度、COD、氨氮的平均去除率分别为99.8%、95.3%、97.2%,在回流比为3的情况下,总氮的去除率可达72.7%.该系统具有较强的抗冲击负荷的能力.     

铋膜电极微分电位溶出法测定螺旋藻中铅的研究

建立了镀铋膜电极替代镀汞膜电极微分电位溶出分析(DPSA)测定铅的方法,考查了同位镀铋膜测定铅的条件.结果表明,铅可在镀铋膜电极上产生灵敏的微分电位溶出峰,并据此建立了螺旋藻中铅的同位镀铋微分电位溶出法.     

微乳液膜萃取废水中酚的研究

研究了P_(204)煤油NaOH组成的微乳液膜配方及其稳定性,通过该液膜体系萃取废水中酚,考察了PP_(204)的浓度、NaOH的浓度、乳水比、外水相pH值、酚的浓度对除酚率的影响.实验结果表明,微乳液膜不仅稳定性好,无明显溶胀和泄漏,而且分离速度快,除酚率高,可自动破乳.当PP_(204)的浓度为1.0mol/L,乳水比为1∶3,含酚废水的pH值为5时,除酚率达99.98%.     

硅橡胶膜渗透萃取脱除模拟废水中苯酚的研究

采用自制的硅橡胶（PDMS）平板膜制备成管式膜渗透萃取接触器处理含酚模拟废水,考察了苯酚的去除效果,并与硅橡胶管制成的卷绕式渗透萃取接触器和管式渗透萃取接触器进行了比较。实验结果表明：与硅橡胶管相比,PDMS平板膜的传质阻力减小,总传质系数提高,苯酚去除率、总传质系数和渗透通量分别为979,5、1．77×10^-1m·s^-1、5．73×10^-7g·m^-2·s^-1;硅橡胶管管式膜渗透萃取接触器较卷绕式膜渗透萃取接触器浓差极化小,且膜面积利用率高,硅橡胶管管式和卷绕式膜渗透萃取接触器总传质系数分别为1．25×10^-7m·s^-1和5．11×10^-8sm·s^-1。     

响应曲面法优化支撑液膜中Cu(Ⅱ)的传输

以2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯为载体,煤油为膜溶剂,聚偏氟乙烯膜为支撑体,构建了支撑液膜体系。采用响应曲面优化法对影响Cu(II)传输的主要因素进行了优化并建立了二次多项式数学模型。同时研究了Cu(II)在该体系中的传输过程,建立了Cu(II)在支撑液膜体系中传输的渗透系数方程。结果表明,建立的二次模型的R2为0.999 6,拟合度良好,具有高度显著性。获得Cu(II)在支撑液膜体系中最佳传输条件为:Cu(II)起始浓度为4.0×10-4 mol/L,迁移时间为120min,载体浓度为7.0%,料液相pH为5.0,在此条件下,Cu(II)的迁移率可达到84.9%,与预测值的相对误差为0.35%。     

ApoCopC与Cu(Ⅱ)相互作用的电化学研究

ApoCopC自组装修饰到金电极上,利用循环伏安法研究了apoCopC与Cu(Ⅱ)的相互作用.发现Cu(Ⅱ)在apoCopC/Au电极上出现氧化还原峰,氧化和还原峰电位分别位于0.29 V和0.09 V,形式电位E0′为0.19 V,与裸Au电极相比,峰位发生明显位移.这表明apoCopC吸附在电极表面并且Cu(Ⅱ)与apoCopC结合生成配合物.研究了扫描速率、不同浓度下,Cu(Ⅱ)在apoCopC修饰的金电极上的循环伏安行为.计算出Cu(Ⅱ)在apoCopC修饰的金电极上的表面电子传递系数α=0.5,电子转移速率常数k=0.75 s-1.     

改性粉煤灰去除废水中Pb(Ⅱ)的研究

通过NaOH处理粉煤灰制备了改性粉煤灰,研究了溶液pH值、改性粉煤灰投加量、Pb(Ⅱ)初始质量浓度和吸附时间对废水中Pb(Ⅱ)去除效果的影响。结果表明,改性粉煤灰对Pb(Ⅱ)的去除性能明显优于粉煤灰。在25℃,pH值为4.5,改性粉煤灰投加量10g/L,吸附30min时,对初始质量浓度为50~200mg/L的Pb(Ⅱ)去除率均可达99%以上。改性粉煤灰对Pb(Ⅱ)的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程和准二级反应动力学特征,且是自发的吸热过程,高温有利于吸附过程的自发进行。