银对泡沫铜阴极电还原脱氮性能的影响及机制初探

以泡沫铜为阴极材料,考察了泡沫铜阴极电还原脱氮的可行性和效果,并考察了载银泡沫铜的脱氮效果。结果表明,载银0.5%(m/m)的泡沫铜阴极对水中硝态氮和总氮的去除效果较好,在初始pH为5.0,化学需氧量(COD)为35～75 mg/L之间,表观电流密度为8.3 mA/cm²条件下,处理含硝态氮为20 mg/L的模拟废水,硝态氮、总氮的去除率分别可达94.0%和82.0%,且对碳源无需求。研究初步探讨了Ag的负载对电还原脱氮性能提升的机制,为低浓度有机污水的脱氮处理提供了新的思路。     

高盐废水生物阴极MFCs产电及脱氮性能研究

构建了双室生物阴极微生物燃料电池系统(MFCs),分析了曝气强度对系统脱氮和产电性能的影响,并讨论了间歇曝气对污染物的去除影响。结果表明,生物阴极MFCs实现了污染物去除和能量回收的双重目的,生物阴极MFCs稳定运行时,最大功率密度、开路电压和电池内阻分别为2.72 W/m~3、660 mV、131Ω。曝气强度40～100 mL/min、DO浓度在4～6 mg/L时,电压输出最大为253 mV,产电周期最长,生物阴极MFCs对COD去除以及脱氮效果较为理想。间歇式曝气运行方式既能有效提高生物阴极脱氮性能又可以减少维持高浓度DO的能量输入。控制间歇曝气2 h,对污染物TN去除效果最好,比持续曝气提高20%。     

阴极菌群对MFC脱氮产电及动力学影响

以硝酸盐溶液为阴极电子受体,在阴极室分别接种活性污泥菌群和反硝化菌群,分别构建了生物阴极型微生物燃料电池A-MFC和D-MFC。考察两种阴极菌群MFC的脱氮与产电性能,通过动力学模型对硝酸盐降解过程进行分析。结果表明,阴极菌群的不同会对MFC脱氮与产电性能造成影响,反硝化菌群对硝酸盐有更好的亲和能力和更大的耐受程度。     

三氯乙酸在活性银阴极上的电还原脱氯

采用循环伏安法和恒电流电解法研究了碱性水溶液中三氯乙酸在活性银阴极上的电化学还原脱氯反应。实验结果表明：活性银阴极对三氯乙酸的还原脱氯反应具有很高的电催化活性,三氯乙酸在银电极上的还原反应是个分步脱氯过程,主要的路径为三氯乙酸--二氯乙酸--氯乙酸--乙酸。     

硝基苯在发泡铜阴极上电还原为对氨基苯酚研究

研究了以发泡铜为阴极材料 ,硝基苯电解还原制备对氨基苯酚。考察了反应物浓度、介质酸度、电解温度、电解电流、电极尺寸等因素对对氨基苯酚产率的影响。在 80℃ ,硫酸介质体积分数为 2 0 % ,硝基苯在体积分数为 2 0 %正丁醇水溶液中的浓度 1 .8mol L ,通氮气 75mL min ,电解电流 4A条件下 ,电解 2h ,对氨基苯酚的产率达到 93%以上 ,电流效率高于 92 %。     

泡沫镍和泡沫铜阴极电类Fenton氧化降解对硝基酚的比较

选用两种常见的泡沫金属材料——泡沫镍(NF)和泡沫铜(CF)作为电类Fenton氧化体系的阴极,分别从电极的形貌、结构、电类Fenton氧化降解对硝基酚(p-NP)和稳定性能等方面进行了比较分析。结果表明,NF和CF均为三维多孔网络结构,CF电极表面有少量铜氧化物颗粒沉积;NF和CF阴极均能催化O_2原位两电子还原产H_2O_2,当阴极电位为-0.9V,180min时H2O_2的累积质量浓度达最大值,分别为64.2mg/L和56.5mg/L,电流效率分别为14.1%和14.3%;NF和CF阴极可拓宽电类Fenton氧化法的pH适用范围,在不调节电解液初始pH条件下p-NP均有较好的降解效果,当阴极电位为-0.9V,180min时p-NP去除率分别为72.9%和80.7%,反应过程均符合一级动力学模型,CF电极体系p-NP的降解速率高于其在NF电极体系中的降解速率;NF电极相对CF电极的稳定性较好,重复使用8次后,p-NP去除率和电极形貌均没有明显变化,但仍有少量的镍离子溶出。     

还原条件对三元载体加氢催化剂加氢脱氮性能的影响

用原位溶胶凝胶法制备了不同TiO：含量的MoP／TiO2-SiO2-Al2O3催化剂,对含喹啉的模型化合物,在连续同定床反应器上进行。THDN活性评价（反应温度为300～400℃,反应压力为3．0MPa）。在不同还原条件下,对催化剂进行加氢脱氮活性评价。结果表明：还原条件对MoP／TiO2-SiO2-Al2O3催化剂加氢活性有较大影响,评价确定的最佳还原条件为：还原气速60mL／min,还原温度为600℃。     

Ru基氮还原电催化剂性能调控策略

氨是重要的化学品以及理想的能源载体,人工合成氨主要来源于高能耗的Haber-Bosch(H-B)工艺。相比而言,电催化合成氨以N₂和H₂O为原料,实现了温和条件下产氨。Ru基催化剂在氮还原(NRR)过程中表现出优异的催化活性,但由于较为稀缺限制了其发展。基于此,首先概述了NRR的反应机制并对现有的Ru基合成氨电催化剂进行了系统的介绍;详细分析了性能提升策略(结构调控、表/界面工程、缺陷工程),如何调控活性组分或电子结构,进而提升催化剂的性能;最后分析了Ru基催化剂所面临的挑战。旨在通过Ru基催化剂性能提升策略,实现贵金属Ru的高效利用,并为其他NRR催化剂的开发设计提供指导。     

银对BiVO_4光催化性能的影响

采用溶剂热法制备单斜晶型BiVO4,研究银对BiVO4光催化活性的影响。BiVO4光催化降解罗丹明B的效率低,而Ag+的加入大大增强BiVO4光催化降解罗丹明B活性,归结于Ag+的存在抑制BiVO4光生电子-空穴的复合。XRD、TEM和EDS证实回收的BiVO4表面沉积金属银,形成Ag/BiVO4复合材料。Ag/BiVO4的光催化活性强于BiVO4。引入的银起到双重促进BiVO4光催化降解罗丹明B的作用。     

阴极电还原葡萄糖合成山梨醇的研究

采用电化学方法 ,对阴极电还原葡萄糖合成山梨醇进行了研究 ,得到优惠电解条件 :电流密度0 176A/dm2 ,温度为 2 5℃ ,葡萄糖起始浓度为 0 10 6mol/L ,支持电解质硫酸钠的浓度为 0 15mol/L ,在此条件下葡萄糖电流效率达到 86 84%     

1株肠杆菌脱氮性能及其同步硝化反硝化机制初探

从序批式反应器活性污泥中分离出1株异养硝化-好氧反硝化细菌——Enterobacter asburiae YT。利用单因素实验得出最佳脱氮条件:柠檬酸钠为碳源,温度30℃,C/N=12,溶氧为0.9 mg/L。通过对该菌株同步硝化反硝化的氮平衡分析,发现24 h内氨氮的去除率达到100%,其中同化到细胞中的氮为30.5%,而以气态氮形式产生的氮损失达到58.38%。菌株YT是一种新型且具有高效脱氮能力的微生物,在生物脱氮领域具有较好的应用价值。     

外电阻值对3A-MFC产电和脱氮性能的影响

构建三阳极单阴极型微生物燃料电池（three-anode microbial fuel cells,3A-MFC）,该间歇流反应器通过在阳极提供有机物,在阴极提供有机物、氨氮和氧气,在产电的同时实现生物阴极同步硝化反硝化脱氮。考察了外电阻值分别为1000Ω、500Ω、150Ω、50Ω时对3A-MFC产电及脱氮性能的影响,当外电阻值为150Ω时,产电量达到最大值为583C,阳极库仑效率达到最大值为1.70%,内阻达到最小值为200Ω,此时外电阻值与内阻值最接近,产电效果最好。外电阻值由1000Ω减小到150Ω时,总氮（TN）去除率从79.7%上升到最大值为84.1%,TN去除速率从7.5mg/(L·d)上升到最大值为13.1mg/(L?d)。在一定外电阻值范围内,伴随其值的减小,电子转移速率逐渐提高,同时电对微生物的刺激作用得到增强,能够实现最佳的TN去除效率和去除速率。     

好氧脱氮过程中脱氮途径的初探

采用SBR工艺处理氨氮废水，试验结果验证了好氧反硝化的存在，在好氧脱氮总量中按照氨氮→硝态氮(包括硝基氮和亚硝基氮，以NOx-N表示)→含氮气态物这一传统生物脱氮途径进行的仅占46．5％，在扣除生化合成反应所需氮素以及游离氨解析吹脱之外，尚有半数左右的氮在硝化过程中尚未形成NOx-N之前便已转化为不明物质而丢失。     

阴极电还原合成甘露醇和山梨醇的研究

采用电化学方法 ,在弱碱性条件下 ,对阴极电还原葡萄糖合成甘露醇和山梨醇进行了研究 ,得到了最佳电解条件 :RaneyNi做阴极 ,电流密度为 4 0A/dm2 ,pH =12 ,温度为 5 0℃ ,葡萄糖的起始浓度为 0 8mol/L ,支持电解质Na2 SO4 的浓度为 0 45mol/L。在此条件下 ,葡萄糖的转化率达 77 1% ,产物组成中甘露醇和山梨醇的质量分数分别为 2 1 3%和 78 7%。     

有机物对SNAD脱氮性能及微生物群落的影响

以葡萄糖作为有机碳源的模拟废水为处理对象,采用序批式生物膜反应器(SBBR),考察不同COD对同步亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)工艺脱氮性能的影响。结果表明,SNAD工艺的脱氮除性能随着COD/ρ(NH4+-N)的增加呈逐渐增强趋势,COD/ρ(NH_4~+-N)为0.80时,TN平均去除率从85.00%增至96.86%,COD平均去除率为82.81%。运行120 d后,生物膜中与脱氮相关的浮霉菌门和变形菌门相对丰度分别从56.44%和13.67%增至62.71%和16.00%。系统中仅检出一种厌氧氨氧化菌(AnAOB)为Candidatus_Jettenia,葡萄糖对Candidatus_Jettenia有显著促进作用,相对丰度从44.88%大幅增至62.33%,但却对SM1A02有极强的抑制作用,相对丰度从14.45%降至0.19%。反硝化菌(DNB)为Denitratisoma,相对丰度从4.08%增至10.17%。     

Cu2O/rGO复合材料修饰阴极强化MFC产电脱氮性能及其机理

微生物燃料电池(MFC)在处理含硝酸盐(NO_3^--N)废水时具有同时产电和脱氮的潜力,寻找成本低且改善其产电脱氮性能的阴极修饰材料是MFC在含氮废水处理领域应用的关键。氧化亚铜/还原氧化石墨烯(Cu₂O/rGO)复合材料具有良好的电化学性能,在替代铂基材料提高MFC性能方面具有一定的应用前景。本研究通过还原法制备了Cu₂O/rGO复合材料,并对材料的结构和氧还原性能进行表征；同时,将其负载于阴极碳布后分析其电化学性能,并通过MFC的输出电压、功率密度和NO_3^--N的去除率探究Cu₂O/rGO阴极对MFC产电和脱氮性能的强化作用；通过对反硝化相关酶活性和胞外聚合物的测定,探究Cu₂O/rGO阴极强化MFC性能的机理。结果表明：Cu₂O/rGO复合材料具有大量的介孔结构,能够为电子传递提供更多的通道,并且Cu₂O/rGO复合材料具有良好的氧化还原可逆性；与Pt/C阴极相比,Cu₂O/rGO阴极的交换电流密度升高33.53%,电子转移阻力降低65.53%；Cu₂O/rGO-MFC在处理NO_3^-N废水时获得的最大平均输出电压(662.54 mV)、最大功率密度(26.27 mW/cm^₂)、平均库伦效率(32.02%)和NO_3^--N去除速率(83.33 mg NO_3^--N L/h)均高于Pt/C-MFC(485.33 mV,16.98 mW/cm^₂,7.38%,41.67 mg NO_3^--N L/h)；Cu₂O/rGO复合材料通过提高MFC阴极反硝化关键酶活性和类蛋白组分含量,改善了MFC的产电和脱氮性能。     

分配比对分段进水双阴极MFC脱氮产电性能的影响

为提高双阴极MFC的脱氮性能,构建了分段进水的双阴极微生物燃料电池系统,以考察了厌氧室和缺氧室分段进水的进水分配比MFC脱氮产电性能的影响。通过监测实验过程中各极室NO_3~--N、NO_2~--N、NH_4~+-N、COD的去除情况以及MFC各项产电指标的变化情况,分析进水分配比对电池性能的影响。结果表明:采用分段进水的MFC能有效提高MFC对总氮的去除效果,进水配水比为1∶1时对TN的去除效果最好,去除率由49.89%提升至79.94%;缺氧室进水流量越高对NO_3~--N的去除效果越好,进水配水1∶3时,NO_3~--N出水浓度由17.28 mg·L~(-1)降至2.93 mg·L~(-1)。分段进水对产电性能的抑制明显,尤其是在缺氧阴极,缺氧室进水流量越高抑制越明显,缺氧阴极的功率密度由100.63 mW·m~(-3)降低至0.03 mW·m~(-3)。本研究探明了进水配水比对分段进水双阴极MFC脱氮产电性能的影响,为进一步提高MFC脱氮产电性能提供依据。     

不同回流比对UBAF脱氮性能的影响

对上向流曝气生物滤池(UBAF)前置反硝化工艺处理城市污水的脱氮性能进行了试验研究,探讨了在不同回流比下,系统对COD、TN、NH3-N的去除效果。试验结果表明:当回流比从100%增加到300%时,对COD和NH3-N的去除率有着缓慢的增加,但当回流比增加到400%时,COD和NH3-N的去除率开始下降;回流比对TN的去除影响显著,在一定范围内增大回流比有利于TN的去除,当回流比为200%时,对TN的去除效果最好;在最佳回流比200%下,系统对COD、NH3-N和TN平均去除率分别为92.53%、93.50%和79.79%,出水COD、NH3-N和TN的平均质量浓度分别为17.70、2.12和11.36 mg/L,均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级标准。     

铜离子对自养脱氮亚硝化工艺的影响及恢复策略

采用SBR反应器考察了Cu(Ⅱ)短期作用对亚硝化反应器的影响规律,结果表明,低浓度的Cu(Ⅱ)(≤10 mg/L)对亚硝化有促进作用,并且在3~10 mg/L范围内影响规律相似。高浓度的Cu(Ⅱ)(≥20 mg/L)抑制AOB的活性,同时诱导了NOB的活性。Cu(Ⅱ)≥30 mg/L时NOB也被抑制。Cu(Ⅱ)对AOB的半抑制质量浓度为21.8 mg/L。在短期作用后,污泥中的铜含量增加。AOB被Cu(Ⅱ)完全抑制后,通过向反应器中投加20 mg/L EDTA螯合提取污泥中的铜离子,可使亚硝化得到恢复,同时污泥中的铜减少。     

Nb-SBA-15的制备及吸附脱氮性能

以SBA-15介孔分子筛为载体,采用浸渍法制备了Nb-SBA-15介孔分子筛,采用X射线衍射、BET、Fourier变换红外光谱、热重–差热分析和吡啶吸附红外光谱分析等测试手段对其进行分析,用喹啉的十二烷溶液为模型化合物,采用静态吸附法在间歇式反应器中对其吸附脱氮性能进行评价。结果表明:Nb-SBA-15分子筛具有高度有序的二维六方介孔结构,并且具有一定的酸性,焙烧温度为300℃,铌酸负载量(质量比)为10%时,Nb-SBA-15具有最高的吸附脱氮率,为65.19%。