硫氮比对MFC生物脱氮脱硫和产电的影响

文章以硫化钠(Na₂S)溶液为阳极模拟废水,以硝酸钾(KNO₃)溶液为阴极模拟废水,在阴、阳极室分别接种活性污泥菌群,构建双室微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC),考察不同硫元素与氮元素的质量比(简称“硫氮比”)对生物脱氮除硫与产电性能的影响。实验结果表明：当硫氮比为5∶5时,系统中脱氮、除硫与产电性能最佳,阴极室的硝酸盐出口液质量浓度从100.00 mg/L降至8.68 mg/L,转化率为91.32%,运行周期为90 h,平均转化速率为24.35 mg/(L·d);硫化物的转化率为98.84%,脱氮脱硫的效率最高,同时MFC的电流密度和功率密度均达到最大值,分别为16 875 mA/m³、1 560.56 mW/m³。16S rRNA测序结果表明,MFC阳极富集的优势菌属为Chlorobaculum、Desulfobacterium和Longilinea等,而阴极反硝化优势菌属为Acidovorax、Thermomonas和Nitrospira等,且硫氮比影响优势菌属...     

复合碳纳米阳极强化微生物燃料电池产电研究

〖JP〗石墨烯疏水性及层间-共轭极大地影响了其生物相容性和分散性,难以有效修饰电极. 文章通过将石墨烯与碳纳米管混合,利用二者之间的非共价结合,消除了石墨烯单一修饰电极的缺点,并通过浸渍法制备了石墨烯-碳纳米管复合碳纳米材料电极. 扫描电镜观察表明,石墨烯与碳纳米管被牢固地固定在碳毡电极表面,形成了复合均一层. 将复合电极用作微生物燃料电池（MFC）的阳极,〖JP+1〗显著改善了MFC的产电性能. 复合阳极的MFC的最大功率密度（760.7 mW/m2）比空白碳毡阳极MFC的（228.8 mW/m2）高2.36倍,因为复合电极显著降低了阳极的电子传递阻力,减轻了阳极极化,改善了阳极电化学性能. 复合碳纳米材料修饰阳极的电子传递阻抗（39.8 ）比空白碳毡阳极的（248.7）低84%.〖JP〗     

有机碳源对单级自养脱氮系统脱氮性能及微生物群落结构的影响

以不同基质的2个反应器为研究对象,考察了有机碳源对单级自养脱氮系统脱氮性能及微生物群落结构的影响,结果表明:在一定的碳氮比范围内,通过控制DO,可以实现创造适合亚硝化茵和厌氧氨氧化菌代谢的好氧和厌氧并存的微环境,提高系统的脱氮效果;2个反应器均存在多种脱氮途径,以不合有机碳源为基质时,系统主要通过亚硝化-ANAMMOX途径去除氨氮,而有机碳源的加入,使得系统自养脱氮途径去除的氨氮比例下降,传统硝化反硝化途径得到强化;DGGE图谱统计结果表明,有机碳源的加入,使得系统微生物群落结构更加丰富,其中生物膜表现得尤为明显,也表明生物膜结构更有利于形成一个厌氧与好氧共存的微环境,在一个反应器内实现全部脱氮过程.     

光依赖型微生物的筛选及MFC产电性能研究

从天然环境中筛选出一株具有光依赖性生长的菌株,经鉴定为门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina)(编号LR134290)。使用双室微生物燃料电池(MFC)装置测定了该菌株的产电性能,结果显示：菌株LR134290在MFC阳极室中具有一定的独立产电能力;以菌株LR134290作为生物阴极、大肠杆菌(Escherichia coli)作为阳极时,MFC的输出电压峰值U_max为25.83 mV,最大电功率密度P_max为0.622μW/cm²,与阴极室不加入菌株的对照组相比,U_max和P_max分别提高了88.9%和26.4%,阳极电极液中化学需氧量(COD)降低了50.6%。结果表明,门多萨假单胞菌株LR134290作为生物阴极在MFC中具有一定的应用潜力。     

阳极修饰对微生物燃料电池性能的影响

利用PW12/rGO复合材料负载于碳布表面制得PW12/rGO修饰阳极并构建单室空气阴极微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFC),考察了PW12/rGO修饰阳极对MFC产电和高氯酸盐(ClO4-)还原性能的影响,并通过对阳极表面形态及其电化学特性的分析,探讨了PW12/rGO修饰阳极改善MFC产电性能的机理.结果 表明,当ClO4-浓度为700 mg/L时,PW12/rGO修饰阳极MFC的最大输出电压和ClO4-平均去除速率分别为200.18 mV和1.15 kg/(m3·d),分别是空白阳极MFC的4.4倍和1.06倍;扫描电镜(SEM)表征显示,PW12/rGO修饰阳极表面附着的微生物量远高于空白阳极;Tafel曲线、循环伏安曲线(CV)和交流阻抗谱(EIS)测试表明,PW12/rGO修饰阳极较空白阳极具有更高的交换电流密度、CV电活性面积以及更低的电荷转移电阻.PW12/rGO修饰阳极提高了阳极电子产量和电子传递速率,进而改善了MFC的产电性能.     

碳源、pH值和温度对脱氮菌株脱氮性能的影响

考查碳源(醋酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖、甘油、糖蜜、甲醇和蔗糖)、pH值和温度这3个条件对脱氮菌株HN18脱氮能力的影响.结果显示:以糖蜜作为碳源不但使菌株HN18对氨氮、硝酸盐氮的去除率高,亚硝酸盐氮的积累量少,而且价格低、原材料来源广泛,能得到较高的经济效益;菌株HN18生长和脱氮的最适pH值为7.5,最适温度为30℃.     

微生物燃料电池连接方式对产电效率影响的比较

微生物燃料电池是一种新型能源,在处理污水的同时产生电能。然而目前微生物燃料电池产电效率低,无法进行大规模的工业生产,如何提高微生物燃料电池的产电效率已经成为国内外研究的热点。设计了由双室微生物燃料电池构建的电压串联及并联、生物量串联及并联共4组电池实验,对不同连接方式进行比较,燃料电池在不同连接方式下的产电效率以及对污水的处理能力均有所不同。同时也设计了升压电路,保证燃料电池的电压基本维持在680 mV左右。生物实验结果表明,电压串、并联及生物量串、并联都能使燃料电池的工作电压有不同程度的提高;升压,电压串、并联及生物量串、并联能不同程度地提高燃料电池对有机物的降解能力,其中生物量串、并联对提高有机物的降解能力最为显著。     

C/N值对SBBR脱氮效果的影响

本文采用SBBR反应器处理人工模拟废水,考察在不同C/N值条件下反应器的处理效果及氮的转化情况。试验结果表明,在室温条件下,进水氨氮浓度为120mg/L左右,保持溶解氧在2.0-2.5mg/L,运行方式为2.5(曝气)-1.5(停曝)-2.5(曝气)-1.5(停曝),当C/N值为5、6时系统脱氮效果最好,且系统主要脱氮方式为同步硝化反硝化和短程硝化反硝化。     

驯化方式对微生物燃料电池处理焦化废水与产电的影响研究

为了探明驯化方式对微生物燃料电池运行性能的影响,对比研究了两种不同的驯化方式。以焦化废水直接驯化和以乙酸钠、焦化废水梯度驯化下的微生物燃料电池对焦化废水的降解能力和产电能力。研究了MFC的产电性能以及COD的去除率。结果表明,MFC可以以焦化废水作为底物进行产电;并且直接驯化下的MFC的最大输出功率45.1 mW/m~2高于梯度驯化的42.9 mW/m~2;两种MFC的表观内阻差别不大,分别为直接驯化下814Ω、梯度驯化下811Ω。对COD的去除,直接驯化的MFC可以达到91%,梯度驯化也达到了83%,略低于直接驯化。由以上数据可以看出直接驯化的MFC优于梯度驯化的。     

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。     

纳米结构水系NiCo/Fe电池材料的制备及电化学性能的研究

可充电的水系电池由于价格低廉、电极材料来源丰富和使用安全等优势而得到研究者们广泛关注.但是其在实用中还存在着能量密度和功率密度不足的问题.该研究以针状NiCo2O4纳米棒为水系电池正极材料,以Fe3O4纳米棒为负极材料组装成了一种NiCo/Fe电池储能器件.该储能器件表现出了优异的可充放电性能,在1.2 kW/kg功率密度下(1 A/g),其最高容量可达207.7 Wh/kg(173 mAh/g),在24 kW/kg(20 A/g)的高速率充放电速率下,其容量仍能保持70.8 Wh/kg(59 mAh/g).此外,得益于正负电极材料均为阵列结构并与基底结合牢固,该储能器件表现出优良的循环性能,即在电流密度为5 A/g下经过2 000次循环后容量仍保持近80%.     

微生物燃料电池中碳基阳极材料和表面修饰碳基阳极材料研究进展

 随着能源匮乏和水污染问题的加剧,迫切需要寻找新的能源开发和利用技术。微生物燃料电池(MFCs)作为一种新兴的高效生物质能利用方式,可以将有机废水中的化学能直接转化为电能,具有去污和产能双重功能。产电微生物附着的阳极对MFCs 性能具有重要影响。碳基材料成本低、导电性高且生物相容性好,被广泛用于MFCs 的阳极材料。分别从传统碳材料、三维多孔碳基材料、化学法表面处理改性、碳纳米材料修饰和导电聚合物修饰等方面综述了MFCs 碳基阳极材料的最新研究成果,探讨了三维多孔结构和表面修饰促进MFCs 产电性能的微观本质,并对碳基阳极材料的应用前景进行分析和展望。     

Ag层厚度对Ag/Fe/Ag薄膜的微结构和磁特性的影响

室温下,利用直流对靶磁控溅射设备制备了Ag(x)/Fe(35nm)/Ag(x)系列薄膜,x=1,2,3,4nm.利用扫描探针显微镜(SPM)观测了样品的表面形貌及磁畴结构,应用X射线衍射仪(XRD)分析了样品的晶体结构,通过振动样品磁强计(VSM)测量了样品的磁特性.研究表明,非磁性Ag层厚度对Ag/Fe/Ag系列薄膜的微结构和磁特性有很大的影响.SPM观测显示,随Ag层厚度增加磁畴尺寸呈现先减小后增加的趋势.VSM结果显示,矫顽力的变化与磁畴尺寸的变化趋势是一致的,x=3nm时,垂直膜面矫顽力达到最大.     

不同电子供体对厌氧系统生物脱氮效率及微生物群落分布状态的影响

在厌氧条件下,分别以葡萄糖、甲醇和邻苯二甲酸氢钾作为电子供体对NO3--N进行厌氧反硝化实验,每种电子供体设定两个C/N比,分别为4∶1和10∶1.实验结果表明:在2种C/N比情况下,葡萄糖与甲醇作为电子供体时,总氮的去除速率一致,且都比邻苯二甲酸氢钾作为电子供体时要快.当C/N=4时,总氮的去除速率要快71%,而当C/N=10时,总氮的去除速率的差距只有7%.不同有机物作为反硝化的电子供体时,活性污泥样本中的微生物菌落检出情况表现出3个反应体系中具有各自优势的厌氧菌群、硝化及反硝化菌群明显特征.该微生物群落的分布特点反映出不同有机物作为电子供体时反应系统状态的差异性.     

Preparation of nano-crystal N-Zn/TiO<Subscript>2</Subscript> anode films and the effects of co-sensitization on the performance of dye-sensitized solar cells

A nano-crystal N-Zn/TiO₂ anode film was prepared using a combined technology. X-ray diffraction, transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and cyclic voltammetry characterizations showed that the two elements N and Zn were doped into nano-crystal TiO₂ successfully. This resulted in a strong redshift in the UV-Visible spectrum. UV-Visible measurements showed that the light absorption of N719 and P3OT were complementary and covered the entire visible region. This led to a high utilization of visible light. Solar cells based on the N-Zn/TiO₂ anode film were co-sensitized using P3OT and N719. The cells have a short-circuit current density of 7.91 mA/cm², an open-circuit photovoltage of 0.659 V, and a photoelectric conversion efficiency of 2.64%. Also, the relationship among the N-Zn/TiO₂-film anode’s electric structure, the dye’s LUMO, electrochemical impedance, and photoelectric conversion efficiency are discussed in the paper.     

A2/O工艺中HRT对系统脱氮除磷效率的影响

水力停留时间是制约A2/O工艺的关键因素,直接影响系统的脱氮除磷效率.本试验采用了50 L的A2/O实验装置处理人工模拟生活污水,考察了不同水力停留时间(Hydraulic Residence Time.HRT)对A2/O工艺脱氮除磷的影响,实验结果表明,在厌氧:缺氧:好氧体积比为1∶1∶2,污泥回流比为75％,混合液...