垃圾焚烧飞灰中重金属的传统与生物电沉积联用技术研究

为了探究深圳市城市生活垃圾焚烧飞灰中主要重金属含量和浸出浓度, 选择浸出浓度超标的Cu(II) (100 mg/L), Pb(II) (200 mg/L) 和Zn(II) (300 mg/L)作为研究对象, 联合生物电化学系统(BES)和传统电沉积反应器(ER), 验证从飞灰浸出溶液中分离回收Cu, Pb和 Zn的可行性和经济性。研究结果表明, BES能有效地将混合溶液中的Cu(II)还原为单质, 去除效率大于98%。分步施加1.5 V和2.5 V 外加电压, ER可以分别将Pb(II)和Zn(II)浓度由200和300 mg/L降至23.5±1.1和4.3±0.2 mg/L。系统能耗分析结果显示, BES系统每还原1 kg Cu(II), 可以产生16.55 kWh的额外电能, ER系统每处理1 kg Pb(II)和Zn(II), 分别消耗60.91和114.27 kWh的电能, 溶解性重金属离子被转化为固态单质、氧化物和含重金属盐等。BES和ER联用技术表现出回收重金属和节约电能的双重优势。     

细胞生物电实施PBL教学案例

生物电是生理学的重要内容之一,也是生理学的教学难点。受课程内容系统编排的限制,生物电在课程的许多章节都有描述,且各具特点,这也是成为教学难点的原因之一。笔者尝试用PBL教学模式来解决这一复杂、零散的内容,有利于提高教学效率。     

生物电脉冲治疗仪的设计与实现

低频脉冲对人体有多种生理作用和治疗作用,尤其在减轻肌肉酸痛和缓解精神压力方面.目前,利用电刺激疗法的治疗仪器已得到临床广泛应用,并取得较好的治疗效果.文中提出了一种人机交互界面友好、便携式生物电脉冲治疗仪,基于ATmega16微处理器内部PWM功能及滤波、功放、升压电路,产生1~90 V幅值可调,频率在0.1~200 Hz可控,脉宽范围为0.1~5 ms的脉冲波,可较逼真地模拟中医针灸、按摩等不同的刺激效果.     

应用一种无膜生物电化学系统还原冶铋废水中Cu(Ⅱ)的研究

考察了将一种放大的无膜生物电化学系统(Membrane-free Bioelectrochemical Systems,MF-BES)应用于阴极还原实际铋冶炼废水中Cu(Ⅱ)的可行性.在选定的预处理条件下(pH=2.47-3.27),废水中Fe3+沉淀分离的去除率最高达到(99.60±0.04)％,同时Cu2的损失率可控制在(9.31±0.06)％.循环伏安分析显示,酸性废水(pH=2.0)中的Fe3+/Fe2+等离子使Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)的还原峰负向移动,干扰铜还原反应的发生,加大了铜还原的难度.以含铜的铋冶炼工艺废水作为阴极液,Cu(Ⅱ)还原去除过程为一级动力学反应(R2 =0.985).120h内,MF-BES中的总铜质量由(87.56±4.38)mg降至(0.74±O.04)mg,去除率大于99％,出水含铜浓度(T[Cu] =0.15rmg/L)符合国家污水综合排放(GB8978-1996)一级标准.Cu(Ⅱ)被还原为晶体单质Cu,Cu2O和CuCl,并沉积在阴极板上.     

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。     

不同阳极电势驯化对于Clostridium butyricum 葡萄糖代谢影响研究

新筛选出的Clostridium butyricum 作为研究菌株,研究其在不同阳极电势驯化期内葡萄糖代谢与电化学活性的差异。使用1mM葡萄糖为底物连接1000 Ω外电阻时,电池的输出电压约为0.09 V。该电池性能显示出C.butyricum 具有良好的电活性。在控制阳极电势（＋0.6, ＋0.2 和 －0.2 V,vs Ag/AgCl）驯化菌株的过程中,C.butyricum电活性及其葡萄糖代谢显示出明显的不同。在驯化后期,0.6 V和0.2 V组的最大输出电流分别为1.8和1.2 mA,而-0.2 V组只有0.02 mA。但是表征游离菌体的OD600的结果显示-0.2 V组具有大量游离菌体。这意味着高阳极电势驯化出的生物膜具有高电活性。不同组别在驯化末期葡萄糖代谢也出现了不同。乳酸,丁二酸和乙醇的含量随着生物膜电活性的增高而减少,同时乙酸和丁酸的含量却上升。但是-0.2 V组生成了大量丁酸（345 mg/L）,同时却只有少量二氧化碳生成（4 %）。实验结果表明高阳极电势促进生物膜的电极呼吸代谢同时抑制其发酵代谢从而表现出高生物电活性。本文拓展了电活性微生物在发酵条件下产电过程的理解。     

电极频率特性对多频生物电阻抗断层成像的影响及对策

论述多频阻抗断层成像(MFEIT)数据采集系统中电极频率特性对重构图像的影响,并进行了数据分析和验证实验,进而提出数据预处理方法。经过预处理的数据重构出的图像显著削弱了电极影响,这一结果表明了设计出的数据预处理方法的有效性。     

基于云平台的生物电阻抗分析检测系统的设计

提出了一种基于云平台的生物电阻抗分析检测系统,对人体体成分的检测、监护和干预提供了积极有效的解决途径。系统以"智能采集终端+数据处理中继+综合性健康云服务平台+多模态应用终端"为架构,基于云计算和智能硬件技术,设计了包括生物电阻抗采集前端、MSP430数据处理收发中心、数据处理交互单元、云平台数据处理存储阵列和应用客户端5个部分。通过检测身高、体重和阻抗参数,运用云计算技术由服务器集群在云端动态修正和更新算法,完成数据结果的分析计算,在应用客户端请求数据时实现数据分发推送,并通过显示模块展现给使用者。与当前主流生物电阻抗分析检测系统的对比结果表明,该系统检测参数多,可实现数据的远程传输、处理和展示,有助于建立人体体成分检测监控新模式。     

生物电脉冲治疗仪的设计与实现

低频脉冲对人体有多种生理作用和治疗作用,尤其在减轻肌肉酸痛和缓解精神压力方面.目前,利用电刺激疗法的治疗仪器已得到临床广泛应用,并取得较好的治疗效果.文中提出了一种人机交互界面友好、便携式生物电脉冲治疗仪,基于ATmega16微处理器内部PWM功能及滤波、功放、升压电路,产生1~90 V幅值可调,频率在0.1~200 Hz可控,脉宽范围为0.1~5 ms的脉冲波,可较逼真地模拟中医针灸、按摩等不同的刺激效果.     

生物电阻抗法颅内压无创检测仪的研制

根据Cole-cole三元件模型,分析了病变时颅内压与脑阻抗的相应变化情况,开发了基于生物电阻抗法的颅内压无创检测仪。该检测仪主要包含两大部分——测量系统的硬件部分及数据处理、图形显示和数据管理的软件部分。在计算机的统一控制下通过对人脑阻抗进行连续监测,利用颅内压与脑阻抗的对应关系,实现了颅内压的无创检测。实验中运用最小二乘法对数据进行处理,并采用多次测量及抗干扰技术来提高系统的测量精度。