利用微生物燃料电池同步降解沼液和三苯基氯化锡

微生物燃料电池(MFC)作为一种同步产电和除污的新型电化学装置,为有效处理难降解有机污染物提供了一种途径。基于阴极Fenton反应,提出了一种耦合典型双室MFC中阳极沼液产电及阴极降解有机锡的新方法。结果表明,阳极产电生物膜经驯化后MFC的最高电压提高了50.32%,而且电压稳定时间延长了1倍。MFC运行结束后,阳极沼液COD、总氮、总磷的去除率分别为85.35%±1.53%、59.20%±5.24%、44.98%±3.57%。阴极三苯基氯化锡(TPTC)的降解率随其初始浓度增加而降低。在添加100μmol·L~(-1) TPTC时,MFC的最高输出电压为280.2m V,最大功率密度为145.62 m W·m-2。TPTC在14 d后完全降解,降解效率为91.88%,降解速率约为0.273μmol·L~(-1)·h~(-1)。研究结果可为利用MFC同步处理阳极有机废水和阴极有机污染物的实际应用提供基础支持。     

以沼液为原料的微生物燃料电池产电降解特性

为提高生物质能源利用效率,降低废水处理成本,实验构建单室无膜空气阴极微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）,碳布作为阴阳极材料,将牛粪沼液作为接种液及底物进行产电性能测试,同时考察了MFC对该沼液的降解效果。结果表明,MFC能够利用沼液进行产电,最高输出电压330 mV,内阻10 kW,最大功率密度为10.98 mW·m^-2,沼液中的不可溶性物质是导致MFC输出电压、功率密度低的重要原因。MFC的运行对沼液中的有机物、氮、磷等物质具有一定的降解能力,24 h内去除率分别达到20.73%、67.82%、72.56%。因此,MFC作为产生电能的新方法,在联合处理沼液等有机废水节能减排方面具有广阔前景。     

MFC-MEC耦合系统产电性能及处理含镉重金属废水的研究

以厌氧活性污泥为阳极菌种,乙酸钠为阳极底物,硫酸铜和重铬酸钾溶液为微生物燃料电池（MFC）阴极液,人工模拟含镉重金属废水为微生物电解池（MEC）阴极液,构建MFC-MEC耦合系统,利用MFC的产电驱动MEC运行,在不消耗外部能源的情况下,实现含镉重金属废水中Cd²⁺的去除。实验研究了MFC反应器容积、MFC堆栈、MEC电极材料、MEC阴极液pH对MFC-MEC耦合系统电性能及含镉重金属废水处理效果的影响。结果表明：MFC反应容积的扩大可以提高其产电性能,但与此同时会造成MFC的内阻升高,随着MFC容积的增加,MEC中Cd²⁺去除率逐渐增加,但同时MFC阴极Cr⁶⁺去除率逐渐下降;MFC堆栈可以提高工作组两端电压,串联时最大输出电压为1509 mV,Cd²⁺去除率为69.3%;以钛板作为MEC电极时,微生物能有效附着在阳极表面,MFC阳极COD去除率为85%,MEC中Cd²⁺去除率为51.5%;MEC阴极液pH在3~5时,有利于含镉重金属废水的处理,Cd²⁺去除率80%以上。经XRD分析,MEC阴极还原产物为CdCO₃。     

电极对微生物燃料电池同时处理有机废水和含铜重金属废水产电性能的影响

实验以有机废水为阳极底物,以活性污泥中的混合菌为阳极接种微生物,以含铜废水为阴极液,构建双室MFC,探讨电极对MFC同时处理有机废水和含铜重金属废水产电性能的影响.结果表明:MFC对阳极有机废水COD的去除率最高为79.1%,对阴极液中Cu²⁺的去除率最高为95.6%.活性炭/石墨棒电极MFC产电性能最优,开路电压最高为800mV,是石墨棒电极MFC的1.25倍,是活性炭/碳纸电极MFC的1.3倍,是碳纸电极MFC的1.5倍.当电极距离为2cm时,MFC开路电压580mV,内阻为181Ω,产电性能最优.电极表面积为75cm²时,MFC的开路电压470mV,是电极表面积为50cm²的MFC的1.1倍,是电极表面积为30cm²的MFC的2.1倍.当A_An/A_cat=0.4时MFC产能最佳,MFC的开路电压最高为600mV,最大功率密度48.2mW/m².     

锌催化电还原脱氯合成2,3,5,6-四氯吡啶:反应机理和工艺优化

采用循环伏安法和恒电位电解法,探讨了含有ZnCl₂的乙睛水混合溶液中五氯吡啶(PCP)在不锈钢阴极表面电还原脱氯生成2,3,5,6-四氯吡啶(2,3,5,6-TCP)的反应机理;采用恒电流电解法对该电还原脱氯过程的各种工艺条件进行了优化。结果表明:该体系中PCP电还原脱氯生成2,3,5,6-TCP主要遵循以Zn/Zn²⁺为氧化还原媒介的间接电还原机理;优化工艺条件下(阴极液含0.025mol·L^-1HCl+15%(体积分数)水+0.2mol·L^-1苯磺酸钠+0.16mol·L^-1ZnCl₂的乙腈溶液;电流密度为1.25A·dm^-2),0.08mol·L^-1PCP能高选择性地脱氯生成2,3,5,6-TCP,2,3,5,6-TCP的收率和电解电流效率分别可达88.7%和59.1%。     

以沼液为原料的微生物燃料电池产电降解特性

为提高生物质能源利用效率,降低废水处理成本,实验构建单室无膜空气阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),碳布作为阴阳极材料,将牛粪沼液作为接种液及底物进行产电性能测试,同时考察了MFC对该沼液的降解效果。结果表明,MFC能够利用沼液进行产电,最高输出电压330 mV,内阻10 kΩ,最大功率密度为10.98 mW·m-2,沼液中的不可溶性物质是导致MFC输出电压、功率密度低的重要原因。MFC的运行对沼液中的有机物、氮、磷等物质具有一定的降解能力,24 h内去除率分别达到20.73%、67.82%、72.56%。因此,MFC作为产生电能的新方法,在联合处理沼液等有机废水节能减排方面具有广阔前景。     

AD-MFC中甲醇与硝酸盐的偶合过程与作用机制

在双室微生物燃料电池(MFC)阳极内接种反硝化细菌富集培养物,同时加入硝酸盐和甲醇,构建了阳极反硝化微生物燃料电池(AD-MFC),并以批式操作研究了AD-MFC的反硝化产电性能。试验结果表明,在初始硝氮浓度为(100.22±0.62)mg·L^-1,COD浓度为(500.40±1.67)mg·L^-1的条件下,AD-MFC的最大容积NO₃^--N和COD去除速率分别达到0.31 kg N·m^-3·d^-1和1.06 kg COD·m^-3·d^-1,最大电压达到(602.80±5.42)mV,相应最大功率密度为(908.42±0.07)mW·m^-3。AD-MFC的产电过程是甲醇氧化与硝酸盐还原的偶合过程,电压变化与反硝化作用密切相关,可用于指示反硝化进程。AD-MFC的电压曲线呈现降低-升高-再降低的三阶段特性,其原因是反硝化作用、甲醇降解作用和细胞水解发酵作用依次成为阳极液中的主导反应。     

微生物燃料电池对废水中对硝基苯酚的去除

在以碳纸为阳极、空气电极为阴极、葡萄糖和对硝基苯酚为混合燃料的直接空气阴极单室微生物燃料电池中,考察了微生物燃料电池(MFC)对对硝基苯酚的降解及MFC的产电特性.结果表明MFC对废水中不同浓度的对硝基苯酚均有一定的去除效果,400 mg/L的对硝基苯酚降解4d的去除率74.1%,降解6 d的去除率为82.1%.MFC的输出电压最高为0.293V(外阻1 000Ω),最大输出功率密度为56.5 mW/m3.     

微生物燃料电池法净化含锌废水研究

初步探讨了用双室微生物燃料电池(MFC)净化含锌废水,同时降解有机废水。试验选用氧化沟厌氧段污泥为阳极底物,采用淀粉配制有机废水,在外接电阻为10Ω的情况下,启动MFC去除阴极室中的Zn2+,降解有机物。结果表明,当阳极室CODCr的初始质量浓度为1 230 mg/L,阴极室Zn2+的质量浓度为1 000 mg/L时,反应6 d后,获得输出电压为25 mV,输出功率为250 mW/m3。在阳极室,溶液CODCr的质量浓度从1 230 mg/L逐渐降解到280 mg/L,CODCr的最大去除率为77.2%;在阴极室,192 h后,Zn2+的去除率为35%。Zn2+的净化与有机物的降解具有关联性。试验也初步证明,微生物燃料电池具有处理含锌废水和有机废水,并同时产电的优势,这将是今后含锌废水处理的一个新的研究领域。     

全钒液流电池阴极电解液稳定性

在钒硫酸溶液中加入添加剂,对钒电池阴极电解液的稳定性进行了研究。利用循环伏安法和交流阻抗法分别对含1%的草酸、草酸铵、乙二胺四乙酸、葡萄糖、D-果糖、α-乳糖的V（Ⅲ）硫酸溶液进行了分析测试。实验结果表明：添加上述添加剂后,溶液中V（Ⅲ）的溶解度和稳定性有所提高,羧酸类化合物比羟基类化合物的效果更加明显,更适合作为阴极电解液的添加剂。当采用1%草酸的1.8 mol· L^-1 V（Ⅲ）硫酸溶液作为阴极电解液和2 mol·L^-1 VOSO₄硫酸溶液作为阳极电解液组装钒电池时,电池的充放电性能表明此时钒硫酸溶液具有较高的单位体积电容量。     

基于响应曲面法的反应-萃取-结晶工艺优化

氯化钙与二氧化碳通过反应-萃取-结晶工艺制备碳酸钙和氯化氢气体是制碱废液资源化利用的有效途径。用响应曲面中的Box-Behnken Design(BBD)设计实验,考察了氯化钙浓度、萃取剂体积分数、相比和温度4 个因素对反应-萃取-结晶耦合工艺中氯化钙转化率、有机相中氯化氢浓度以及产物碳酸钙的平均粒度的影响及交互作用,并分别建立了三响应值与影响因素间的回归方程。三响应预测最佳值分别为:氯化钙转化率95.08%、有机相氯化氢浓度1.126 mol·L^-1、碳酸钙平均粒度48.71 μm;相应的实验值分别为92.35%、1.123 mol·L^-1 和49.14μm。预测值与实验值接近,误差较小,说明建立的模型对于反应-萃取-结晶工艺的分析和预测准确可靠。     

Red tetrazolium as an effective inhibitor for the corrosion of cold rolled steel in 7.0 mol·L− 1 H2SO4 solution

The corrosion inhibition of cold rolled steel (CRS) in 7.0 mol·L^-1 H₂SO₄ solution by red tetrazolium (RTZ) was carefully investigated using both experimental procedures and theoretical techniques. The results show that RTZ acts as an effective inhibitor for the corrosion of CRS in 7.0 mol·L^-1 H₂SO₄, and the maximum inhibition efficiency is higher than 95% with a RTZ concentration of 2.0 mmol·L^-1. The adsorption of RTZ on CRS surface follows Langmuir isotherm. RTZ effectively retards both cathodic and anodic reactions, and acts as a mixed-type inhibitor. EIS exhibits two capacitive loops, and their resistances increase drastically in the presence of RTZ. SEM and AFM confirm that the addition of RTZ could significantly retard the corrosion of CRS surface. A series of characterizations like FTIR, RS, XRD and XPS reveal that the corrosion CRS surface is composed of the corrosion products of iron sulfates, iron oxides and iron hydroxide, as well as inhibitor. Theoretical results of quantum chemical calculation and molecular dynamics (MD) indicate that the adsorption center of RTZ⁺ (organic cationic part of RTZ) mainly relies on its tetrazole ring, and the adsorption of RTZ⁺ on Fe (001) surface is in a nearly flat orientation mode.     

不同来源家庭户用沼气池沼液成分分析及风险评价

采集了中国8个省市的43个不同原料家庭户用沼气池的沼液,进行化学需氧量（COD）、氨氮（NH₄⁺-N）、磷酸盐（PO₄^3-）和重金属等指标分析,阐述不同原料导致沼液成分的差异,评价了不同来源沼液存在的生态风险,旨在为不同来源沼液的资源化利用提供理论依据。研究结果表明,以牛粪和秸秆为原料的沼液COD浓度较高,分别达到6800 mg·L^-1和5800 mg·L^-1;以猪粪和混合粪便为原料的沼液氨氮浓度较高,都超过1800 mg·L^-1,而牛粪原料沼液氨氮浓度明显低于其他原料,平均值仅有450 mg·L^-1,因此以牛粪为原料的沼液COD/NH₄⁺-N显著高于其他三种原料,COD/NH₄⁺-N达到15,而其他三种原料的沼液COD/ NH₄⁺-N均低于5;所有原料沼液磷酸盐浓度的平均值均低于80 mg·L^-1;沼液中汞的污染较严重,且在不同原料和不同地区的沼液中具有普遍性;潜在生态风险指数RI分析结果表明,云南、河南和湖北的沼液RI介于130～260之间,属于中等生态危害,存在一定的生态风险。     

巯基微球协助重组γ-猪肝酯酶包涵体体外复性

猪肝酯酶（PLE）是一种广泛应用于光学活性醇或羧酸合成的水解酶。大肠杆菌异体表达为大规模生产猪肝酯酶γ同工酶提供了可能,但表达过程中会形成包涵体,需经体外重折叠恢复其生物活性。针对γ-PLE含二硫键的特点,制备了三种不同巯基负载量的功能聚合物微球SG-DTT（6.1 μmol·g^-1、25.2 μmol·g^-1和143.4 μmol·g^-1）,将其应用于协助γ-PLE包涵体体外复性,并考察了微球浓度、pH、温度和尿素浓度对复性效果的影响。复性过程需要适宜的氧化还原环境,较高的巯基负载量微球协助复性效果较好,当γ-PLE浓度为1000 μg·ml^-1时,微球协助复性后γ-PLE的活性可达到1885 U·L^-1,比对照组提高了72%。研究表明,巯基微球能有效促进二硫键的正确配对,阻止蛋白分子间的聚集,是一种新型高效的复性添加剂。     

Feasibility analysis of SO2 absorption using a hydrophilic ceramic membrane contactor

Hydrophilic ceramic membranes would be potential candidates for membrane gas absorption if they could be applied to appropriate separation processes. This study highlights a novel concept for the practical implementation of SO₂ absorption in hydrophilic ceramic membrane that exhibits outstanding thermal and mechanical stabilities. With this aim, we investigated experimentally the performance of SO₂ absorption into aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution in a hydrophilic alumina (Al₂O₃) membrane contactor in terms of SO₂ removal efficiency and SO₂ mass transfer flux, and compared the performance with that in a hydrophobic one. A series of experiments were performed at various conditions over a NaOH concentration range of 0-1.0 mol·L^-1, a liquid flow rate range of 30-180 ml·min^-1, a gas flow rate range of 120-1000 ml·min^-1, an inlet SO₂ concentration range of 400-2000 μl·L^-1, and a temperature range of 10-35℃. It was found that the hydrophilic membrane was more competitive when using a NaOH concentration higher than 0.2 mol·L^-1. Furthermore, it can be inferred that the hydrophilic α-Al₂O₃ membrane exhibited exceptional long-term stability under 480 h continuous operation.     

内嵌纳米粒阴离子交换聚甲基丙烯酸羟乙酯复合晶胶分离三磷酸胞苷

用结晶致孔法制备了内嵌SiO₂颗粒的聚甲基丙烯酸羟乙酯基复合晶胶,经甲基丙烯酸二甲氨乙酯接枝修饰后,得到了阴离子交换复合晶胶介质,用于从啤酒酵母转化液中色谱分离三磷酸胞苷。色谱分离过程以0.01 mol·L^-1 HCl为平衡液,以0.02 mol·L^-1 和0.1 mol·L^-1 的NaCl溶液（用平衡液配制）分步洗脱。通过高效液相色谱定量分析,所得三磷酸胞苷的纯度达97.2%,回收率82.5%。与其他分离方法相比,本法过程简单、分离迅速高效,在核苷酸药物的分离领域具有很好的应用前景。     

Enhanced electrokinetic remediation of cadmium-contaminated natural clay using organophosphonates in comparison with EDTA

Soil contamination by metals is a worldwide environmental problem. Electrokinetic extraction is a promising technology for in-situ remediation of contaminated soils of low hydraulic permeability. However, the extraction of metals is usually hindered by the high buffer capacity of natural soils. Organophosphonates are strong metal chelates as ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA) which has been widely studied in the enhancement of electrokinetic remediation. In this study, batch desorption experiments and bench-scale electrokinetic extraction experiments were carried out to study the effect of two organophosphonates, i.e.,(nitrilotrimethylene)triphosphonate(NTMP) (ethylenedinitrilo)-tetramethylenephosphonate(EDTMP), on the extraction of cadmium from a natural clay in comparison with EDTA. Results of the batch desorption experiments showed that more than 75% of the sorbed cadmium could be dissolved into solution using 0.1 mol·L~(-1) organophosphonates or EDTA in the wide p H range of 1–11. Results of the electrokinetic extraction experiments showed that the cadmium spiked in the specimen migrated towards the anode with the enhancement of NTMP,EDTMP, and EDTA under a constant voltage gradient of approximately 1.0 V·cm-1. Although cadmium mobilization enhanced by EDTA was more efficient than that by the organophosphonates, accumulation of cadmium was observed in the vicinity of the anode. The average removal efficiencies of cadmium from the soil after approximately 5 days of electrokinetic extraction enhanced by 0.1 mol·L-1 NTMP(22.8%) and EDTMP(22.4%) were higher than that by 0.1 mol·L~(-1) EDTA(15.1%).