二株假单胞菌降解生物质气化洗焦废水COD的特性研究

为了使生物质气化中产生的洗焦废水得到循-环使用，首先用木屑、活性炭过滤预处理，滤液用菌种Pseudomonas SP1和Pseudomonas SP2进行进一步好氧降解。结果表明，COD浓度小于1800mg／L，采用两种菌降解颗粒活性炭过滤后的洗焦废水，均达到了理想的降解效果。SP1和SP2的COD去除率分别为73．2％和82．9％，SP2的降解效果明显好于SP1。当SP1和SP2等量混合降解颗粒活性炭过滤后的洗焦废水时，COD去除率达到98．1％。然后用生物膜反应器处理未经过滤预处理的生物质气化洗焦废水，经挂膜和增菌后，反应器可得到稳定和高效的运转，进水浓度1800mg／L，水滞留期保持在36h，洗焦废水的COD去除率为89％，苯、萘、酚、蒽、喹啉和异喹啉的去除率达到了理想的效果。     

降解生物质气化洗焦废水微生物的选择

选用首都师范大学生物系保存的菌种，采用单一菌种和混合菌种对生物质气化洗焦废水进行生物降解，选择有较好降解生物质气化焦废水能力的微生物。当洗焦废水含量为100mL/L时，单一菌种和混合菌种可使洗焦废水中的COD去除率分别达到58．3％和81．4％。混合菌种对洗焦废水的降解率明显高于单一菌种，当洗焦废水含量分别为150mL/L,200mL/L和300mL/L时，混合菌种S4对洗焦废水的COD去除率分别是63．6％，56．7％和51．2％，随着洗焦废水含量增加，微生物对其降解速度减慢，降解率降低。洗焦废水含量在100mL/L以下时，混合菌种对其有理想的降解效果。     

上转光剂掺杂新型纳米TiO2催化剂的制备及利用可见光降解结晶紫染料的研究

合成了一种新型含有稀土金属Er的上转光剂,此上转光剂在488nm可见光的激发下,产生了5个波长均小于387nm的上转换紫外发射峰。采用超声波分散的方法制备出了上转光剂掺杂纳米TiO2可见光光催化剂。以结晶紫为研究对象,研究了光催化剂在可见光(三基色灯下发出)照射下的催化降解性能,并与未掺杂的纳米TiO2粉末的催化性能进行了对比。实验结果表明作为掺杂成分的上转光剂可有效地将可见光转化为紫外光并被纳米TiO2粉末吸收利用,其中380nm转光效率为0.78%。紫外光谱和离子色谱表明,在可见光照射8.0h后降解率达95%以上,高于未掺杂纳米TiO2的48%,结晶紫降解后生成的Cl-和NO3-作为一种无机离子进入溶液中。所有结果表明,掺入上转光剂的TiO2光催化剂是一种有效利用可见光的催化剂,为未来利用太阳光处理工业废水开辟了道路。     

生物质气化洗焦废水COD和毒性化合物的高效降解

生物质气化发电厂洗焦废水含有高浓度的COD和毒性化合物,以颗粒活性炭为固定介质,接种Pseudo-monas sp1和Pseudomonas sp2混合菌种,采用固定化细胞反应器,研究对生物质气化洗焦废水COD和毒性化合物的去除效果。结果表明,在反应器的高效运转阶段,进水COD 3500-4100mg.L-1,HRT 24h,平均COD去除率达到96.51%,出水中有毒化合物苯、萘、菲、吡啶、喹啉、异喹啉等的浓度不可测出。该两种菌经颗粒活性炭固定,可高效去除生物质气化发电厂洗焦废水中的COD和有毒化合物,达到了较好的去除效果。     

类芬顿催化剂强化去除喷漆废水COD的研究

目前环保行业中,喷漆废水的处理因其COD浓度高、可生化性极差而成为一个难点。研究在使用类芬顿催化剂后对喷漆废水COD的去除率,结果表明,原水水质COD=7690mg/L,传统芬顿反应后COD=4960mg/L,处理效率为35.5%,经类芬顿催化剂使用后COD=1740mg/L,处理效率为77.3%,约是相同实验条件下传统芬顿反应的2倍,明显强化了传统芬顿反应的处理效率。     

纳米Fe2O3/Fe3O4光催化法处理造纸废水的研究

以纳米Fe_2O_3/Fe_3O_4为催化剂,用光催化氧化法处理造纸废水。研究结果表明:该催化剂能有效、快速地降低废水中的COD_(Cr),催化剂用量、H_2O_2用量、pH值、反应时间等各因素对处理效果的影响大小依次为:光照时间>H_2O_2用量>催化剂用量>溶液pH值;室温下最佳反应条件为:催化剂用量0.5g·L~(-1)、30%的H_2O_2用量为5‰(V/V)、pH=3.0,300W高压汞灯光照4h,废水的COD_(Cr)值从800 mg·L~(-1)降到48mg·L~(-1),去除率达到94%。实验进一步考察了太阳光照射下催化剂对废水的降解效果,表明太阳光光照下催化剂对废水也有较好的处理效果。Fe_3O_4的存在使催化剂具有一定磁性,可利用磁分离法将催化剂从体系中分离。     

片状ZnO光催化处理造纸废水

采用氧化锌作为光催化剂处理造纸废水。首先用水热法合成片状氧化锌粉体,并用x射线衍射仪和扫描电镜对制备的氧化锌进行结构和形貌表征。然后从反应的pH值,氧化锌添加量,过氧化氢添加量,光照时间几个方面系统研究片状氧化锌和商品氧化锌对废水COD去除率的影响。结果表明:片状结构氧化锌在pH为9.00的条件下,氧化锌和过氧化氢添加量分别为0.8g/L和4g/L,经汞灯照射7h后,废水的COD总去除率可达85%以上。     

微波合成载铂二氧化钛纳米管光催化剂及其光催化性能

以自制二氧化钛纳米颗粒为原料,利用微波反应器合成二氧化钛纳米管(Titania nanotubes,TNTs),然后利用微波助乙二醇还原法得到负载Pt的二氧化钛纳米管(Pt/TNTs)。利用高分辨率透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)对该催化剂进行表征,并重点研究Pt/TNTs的光催化分解水性能。结果表明:Pt颗粒均匀分散在二氧化钛纳米管表面,微波助乙二醇还原法制备的Pt/TNTs较Pt负载TiO2颗粒在可见光区域表现出较强的吸收,并且其起始吸收带边发生明显红移,通过模拟太阳光分解纯水制氢实验可知,用微波助多元醇制备Pt改性的TiO2纳米管光催化剂具有更高催化剂活性,其在全波段下氢气产量优于Pt负载的TiO2纳米颗粒催化剂,且在可见光区能分解纯水产氢,产氢量为0.86L/(m2.h.g)。     

可见光响应负载型Er3+∶YAlO3/TiO2-SAC光催化剂的制备及其性能研究

为使TiO2能在可见光下发挥其于紫外激发的高光催化活性,且易于从处理废水中分离,采用溶胶-凝胶法将TiO2与掺杂稀土离子Er3+的上转换发光剂Er3+∶YAlO3结合再负载到球形活性炭(SAC)表面,制备可见光响应的负载型Er3+∶YAlO3/TiO2-SAC光催化剂并对其进行表征。以甲基橙为目标污染物,研究了制备的催化剂在可见光下催化活性,并探讨不同Er3+∶YAlO3/TiO2的负载方式、负载量等制备条件对光催化剂活性的影响。结果表明,结合方式为Er3+∶YAlO3/TiO2烧结后与SAC在乙醇介质中混合并进行30min磁力搅拌、以Er3+∶YAlO3/TiO2与SAC质量比为1∶4时制备的光催化剂活性最高,甲基橙的脱色率在240min可达97%以上。     

掺铋纳米TiO_2制备及可见光催化降解有机污染物

采用在酸性条件下超声沉淀的方法低温制备了Bi掺杂TiO_2纳米粉体,采用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对催化剂进行了初步表征,发现其禁带宽度变窄,主要为锐钛矿(82.7%)和金红石(17.3%)混晶,纳米尺寸为25.8nm。以酸性桃红(SRB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)作为探针反应,在可见光照射下(λ420nm)测定了SRB降解过程中总有机碳(1OC)的变化,发现SRB的TOC去除率为61.6%。跟踪测定光催化反应体系中氧化物种,表明光催化涉及羟基自由基(·OH)过程,所制备的催化剂在可见光下具有较高的催化氧化活性。     

生物质气化工艺废水特征及预处理实验研究

对生物质气化中试现场产生的废水进行了水质及水量特征分析,针对生物质气化工艺废水固体颗粒含量高、有机物浓度高、难生化降解、废水增量少的特点,采取减压蒸馏及芬顿氧化对生物质气化废水进行预处理。实验结果表明,在85 ~ 90℃、真空度 -0.07 ~ -0.095 MPa减压蒸馏条件下,废水COD、NH₄-N脱除率分别为74.38%、94.46%;在Fe²⁺-H₂O₂体系中,考察了H₂O₂与废水质量比、H₂O₂与Fe²⁺摩尔比、反应时间、H₂O₂浓度对COD、NH₄-N、TOC、TN等的影响,当H₂O₂与废水质量比为8.40%时,可将减压蒸馏蒸出液COD从2.05 × 10⁴ mg/L降至4.11 × 10³ mg/L,NH₄⁺-N从143 mg/L降至11.1 mg/L。     

A simple route for photocatalytic degradation of phenol in aqueous zinc oxide suspension using solar energy

In a laboratory study, the effectiveness of zinc oxide-mediated solar photocatalytic degradation of phenol was examined. The effect of various parameters like concentration of substrate, amount of photocatalyst, pH and irradiation time on the efficiency of photocatalytic degradation was studied. The demineralization of substrate was checked by Chemical Oxygen Demand (COD) reduction method. The photocatalytic degradation of phenol was found to be more effective under solar light in comparison to artificial visible light irradiation. It was observed that photodegradation of phenol is favorable in weakly acidic or neutral solutions. Zinc oxide can be reused for five times as it undergoes photocorrosion only to the negligible extent. This work envisages great potential that sunlight mediated photocatalysis has in the removal of phenol from waste water.     

降解生物质气化焦油废水菌种的分离筛选

选育高效降解生物质气化焦油废水的微生物一直是生物法处理焦油废水的难点和关键问题。通过选择性培养基的分离、解脂酶活性的测定及对不同浓度焦油废水的降解试验，从沈阳郊区秸秆气化站的生物质气化焦油废水中筛选出了4株降解能力较高的菌株。在焦油废水含量为100ml／l时，4株菌株的COD去除率均大于50％，最高可达80.14％。     

太阳光-TiO2催化氧化法处理棉浆粕黑液

先用酸地对棉浆粕黑液进行预处理，然后用太阳光－TiO2法进行催化氧化。文章研究了催化剂的投加量，pH值，光照时间，光强及搅拌速度对光解作用的影响。结果表明，在适宜的条件下，废水的COD和色度去除率分别可达92．4％和99％，制得的负载型TiO2具有较高的机械强度和化学稳定性，可重复使用，出水用石灰乳中和后可直接排放。     

Photocatalytic hydrogen generation with simultaneous organic degradation by composite CdS–ZnS nanoparticles under visible light

A visible light-driven CdS–ZnS photocatalyst in the form of nanoparticles with a heterogeneous structure was synthesized using the stepped microemulsion method. The composite CdS–ZnS was capable of simultaneous photocatalytic hydrogen production and organic degradation under visible light. The ZnS deposition on CdS helped to suppress the recombination of electron/hole pairs generated on the more reactive CdS, leading to faster hydrogen production and improved stability of the CdS–ZnS in comparison to the bare CdS catalyst. Deposition of Ru on the catalyst surface further increased its photo-reactivity by about 4 times for hydrogen production. The heterostructured nanoparticles were effective in photocatalytic hydrogen production together with the degradation of model organic substances, including formic acid, methanol, and ethanol. The highest hydrogen production rate was achieved by the (CdS–ZnS)/Ru catalyst at 266 mmol/m²-h in the formic acid solution with an energy conversion efficiency of 3.05% in visible light, and the corresponding organic degradation rate in terms of the removal of chemical oxygen demand (COD) was estimated at 4272 mg COD/m²-h.     

An ideal visible nanocomposite (Fe/GTiP) photoanode catalyst for treatment of antibiotics in water and simultaneous electricity generation in the photocatalytic fuel cell

The photocatalytic fuel cell (PFC) has been studied for the wastewater treatment and electricity generation by degrading antibiotic organic pollutant berberine chloride (BC). Through a simple chemical process Fe/GTiP anode and ZnIn₂S₄ cathode catalysts were prepared and loaded them on carbon fiber cloth. Up to 79% BC (10 mg/L) was removed with simultaneous electricity generation of 0.65 V within 90 min under pH-7 in PFC by using visible light (two 50-W halogen lamps). PFC is better with 79% BC removal and electricity generation than only 79% removal in photocatalysis (PC) without generating any clean energy. Under photocatalysis Fe/GTiP can remove 70% of BC, higher than 54% with GTiP and 12% with TiP at 50 mg catalyst/50 mL (10 mg/L BC). The photocatalytic performance of Fe/GTiP was also compared with commercial P25 and pure TiO_2. The obtained removal of 17.4% and 13.25% BC (10 mg/L) with P25 and TiO₂ proves that with more visible light absorption Fe/GTiP has significant photocatalytic effect than P25 and pure TiO₂. The impacts of external resistance, concentration of catalyst, pH, and electrolyte were investigated in the PFC. Removal of tetracycline hydrochloride (TC) (10 mg/L) followed the same trend as BC under photocatalysis with Fe/GTiP, GTiP and TiP (78%, 60% and 33% at pH-7). The removal of 89% TC (30 mg/L) in 90 min was also achieved with Fe/GTiP. The experimental study shows that Fe/GTiP visible light nanocomposite is ideal for removing antibiotics in water by photocatalysis or with simultaneous electricity generation through PFC.     

TiO_2/C复合毫米球的制备及可见光催化活性研究

应用溶剂热条件下离子交换方法制备了C掺杂TiO2毫米球光催化剂。并通过元素分析、X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射对其进行了表征。结果表明,TiO2为锐钛矿相,UV-Vis漫反射分析显示,与商业用P25相比,TiO2吸收边带红移,可见光吸收增强,同时证明C以掺杂的方式对TiO2进行了改性。以可见光催化降解甲基橙(MO)考察了材料的光催化活性,与P25相对比,C掺杂TiO2的光催化活性明显提高,并且催化剂可以通过自身重力沉降到反应容器底部,实现自分离。     

烘焙对生物质热化学转化特性影响的研究进展

生物质是可再生能源的重要组成部分,储量巨大,但其含水量高、能量密度和热值低等缺点致使其研磨难度大、存储运输不便,难以资源化利用。本文对烘焙预处理技术的过程及特点、能耗分析和较为理想的烘焙标准进行了简述;并重点阐述了烘焙对生物质燃烧、热解和气化特性影响的研究进展。经烘焙处理后的生物质在炉膛内可快速、稳定燃烧,炉内温度迅速升高,产生的烟气量减少;热解产生的生物质焦油中水和乙酸含量明显减少,苯酚含量增加,热值总体升高;气化合成气品质明显提升,能量密度增大,总气化效率显著提高。此外,对烘焙预处理技术在城市固体废弃物处理的应用进行了简要的概述,并对其在生物质和城市固体废弃物研究方向上进行了展望。