面向国家能源战略需求的卓越工程人才培养新体系构建与实践

行业特色高校由其办学属性决定,在培养卓越工程师等高端人才方面具有得天独厚的优势。中国石油大学(北京)作为一所油气能源特色高校,面对保障国家能源安全和能源战略转型发展双重使命挑战,坚持“强优、拓新、创一流”的学科建设思路,构建了学科发展新格局,以此为龙头,依托产学研合作办学优势,打造“思政引领、创新驱动、融合发展”的工程人才培养新模式,并建立了“内部保证、外部认证、智能赋能”的教育教学质量保障体系,取得了显著的人才培养成效,其创新成果具有较大的应用推广价值。

焦化废水生化尾水特征及其深度处理技术进展

焦化废水污染负荷高、有机污染物组成复杂、生物毒性强,是一类非常难处理的煤化工废水。经传统的“物化+生化”工艺处理后,其生化尾水中仍残留部分难降解有机物与一定的生物毒性,COD难以达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171—2012)的限值要求,需进一步处理。分析了焦化废水生化尾水中的残余有机物和生物毒性特征,归纳总结了混凝、吸附、膜过滤等分离技术,Fenton、催化臭氧氧化、电磁强化氧化、过硫酸盐氧化与电化学氧化等转化技术及分离转化协同工艺对生化尾水中难降解有机物的去除效能和不同有机组分及生物毒性的变化规律,指出在认识水质特征与生物毒性转化规律的基础上,兼顾有机物高效去除和处理出水的生物安全性,开发协同组合工艺与短流程技术是焦化废水生化尾水深度处理技术的发展方向。

零价铁活化过氧乙酸降解水中双酚A的效果与机制

双酚A(BPA)是含酚工业废水中代表性污染物,采用零价铁(ZVI)活化过氧乙酸(PAA)去除水中BPA,探究了ZVI和PAA投量、pH以及工业废水中典型共存阴离子对PAA活化和BPA降解的影响,并通过探究反应活性物种和活性位点解析了ZVI活化PAA的反应机制。在投加50 mg/L ZVI,1.00 mmol/L PAA和初始pH为3.4的最优工艺条件下,ZVI/PAA体系反应30 min可去除水中99.24%的BPA;HCO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)对BPA降解具有抑制作用,Cl^(-)(0~20.0 mmol/L)则加速BPA降解。反应中ZVI及其表面氧化层分别释放溶解性Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ),溶出的Fe(Ⅱ)活化PAA贡献26.46%的BPA降解,非均相ZVI活化PAA对BPA降解起主要作用;淬灭实验表明,ZVI/PAA体系存在CH_(3)C(O)OO·、CH_(3)C(O)O·、·OH和FeⅣO^(2+),其中CH_(3)C(O)OO·和FeⅣO^(2+)是降解BPA的主要活性物种。本研究可为工业废水中双酚A的有效去除提供理论和数据支撑。

炼化企业停工大检修污水水质特性综合表征

炼化企业停工大检修期间无组织排放大量高浓度污水,对综合污水处理厂的正常运行构成严重冲击。将宏观污染指标与微观污染组成相结合,从污染负荷、体系稳定性、污染组成及生物毒性4方面,对清洗污水和清洗-钝化混合污水两类典型大检修污水进行水质特性综合分析。清洗污水和清洗-钝化混合污水均表现出极高的有机污染负荷、悬浮态和胶体态污染物、体系稳定性以及较强的急性生物毒性。清洗污水和清洗-钝化混合污水的有机污染组成复杂,两者的极性污染物组成均以OxS1类为主,前者以O3S1类污染物相对丰度最高,推测源自磺酸盐类表面活性物质;后者以O4S1类污染物相对丰度最高,推测源自烷基硫酸盐类或硫酸酯盐类表面活性物质。两者的弱极性污染物组成差异较大,清洗污水以醇醚类、醚类和石油烃类为主,而清洗-钝化混合污水则主要是小分子杂环类、芳香烃类和酚类。对两类典型大检修污水水质特性的分析研究可指导大检修污水预处理工艺开发,为炼化企业大检修期间综合污水处理厂的稳定运行提供支持。

炼化碱渣湿式氧化预处理过程DOM的化学转化特征

湿式氧化工艺(WAO)是炼化企业预处理高浓度碱渣的有效手段。基于3D-EEM、GC-MS以及Orbitrap MS组合分析,在分子水平上研究了碱渣中溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)在WAO过程的化学转化特征。研究发现:WAO过程主要发生加氧去氢(+1O−2H和+2O−2H)、加氧(+3O)以及脱烷基化(−C_(2)H_(6))反应,芳香性DOM分子结构由高环(≥5环)向低环(3环/4环)转化;弱极性DOM由硫基苯甲醛、3,4-双(乙氧基甲基)噻吩等转化为硫酸盐、噻吩甲酸和硫醚等小分子化合物;强极性DOM则由具有较低不饱和度(DBE_(wa) 3.727)和O/Cwa(0.386)的O_(2)~4类和O_(3)S_(1)类化合物转化为具有较高不饱和度(DBE_(wa) 5.911)和O/Cwa(0.537)的O_(5~9)类和O_(4~9)S_(1)类化合物。WAO预处理后极性DOM种类由1792种增至4909种,水质的可生化性提升了35%。

推进油气领域国际化高层次人才培养的探索与实践

高等教育国际化水平和国际竞争力是“双一流”建设的核心。伴随我国石油工业走出去战略的深化实施,如何推进国际化油气领域高层次人才培养已成为我国石油高校的核心任务。在服务海外油气战略国际化人才培养过程中,中国石油大学(北京)剖析了国际化高层次人才的内涵,通过分类构建人才培养新模式,健全国际合作育人机制、深化产教融合等途径,探索构建并实践了“分类培养+多边合作+资源拓展”的油气领域立体式国际化高层次人才培养新体系。

微生物燃料电池影响因素及作用机理探讨

以生活污水为初始接种体,以醋酸钠水溶液为原料,构建了一个无媒介体、无膜的单室微生物燃料电池,考察了溶液的浓度、外电阻、温度和氧气的加入等因素对电池性能的影响,监测了电池外电压和两极电极电势的变化过程,分析了微生物燃料电池的运行机理.研究结果表明:(1)阳极吸附的微生物的活性是影响电池输出电压(输出功率)的关键因素.营养液初始浓度越高,微生物活性越高,输出最大电压越高,输出电压与浓度之间的关系符合MONOD方程;溶液中溶氧的存在使微生物活性明显降低,但溶氧浓度降低到一定程度后,活性逐步恢复;随着电池温度的升高,微生物活性快速上升,但温度突变到50℃后,微生物活性明显降低;(2)电池换水后,由微生物活性所决定的阳极电势迅速达到平衡,而阴极电势需要较长的时间才能达到极大值;(3)随电流密度的变化,两极电极电势相应发生变化,其变化趋势符合原电池的基本规律;(4)随外电阻的变化,电池输出功率出现极大值,即当外电阻为200Ω时,电池输出功率达到346mW/m2.

微生物燃料电池及其应用研究进展

简单叙述了微生物燃料电池(MFC)的基本结构及运行原理,从MFC的阳极微生物、阴极结构等方面介绍了MFC的发展现状和研究重点,分析了MFC在替代能源、生物传感器和开发新型水处理工艺等方面的应用前景,指出进一步的研究重点应放在改善电极电化学性能、提高电池输出功率密度和降低电池成本等方面。

高锰酸钾作阴极的微生物燃料电池

构建了一个以醋酸钠水溶液为阳极原料、高锰酸钾为阴极氧化剂的双室微生物燃料电池,考察了阴极溶液浓度、阴极流动状态、外电阻和pH值等因素对电池性能的影响,监测了电池外电压和两极电极电势的变化过程,并分析了阴极极化的原因和限制微生物燃料电池(MFC)的关键因素.研究结果显示:(1)MnO2在碳纸表面的沉积是阴极极化的主要原因,而溶液流动可以明显降低极化程度;将高锰酸钾溶解在缓冲溶液中可以进一步降低阴极H+浓差极化;(2)根据极化曲线可以推断,影响电池输出功率的决定性因素应是微生物代谢反应速度和微生物与电极之间的电子传递速率;(3)随外电阻的变化,电池输出功率出现极大值824mW/m2,相应外电阻为300Ω左右,这与通过I-V关系曲线推导得到的电池内阻(284±18)Ω相吻合;(4)pH值和高锰酸钾浓度对电池阴极电极电势的影响符合Nernst方程.

无中间体无膜微生物燃料电池的构建与运行

微生物燃料电池(MFC)是一种以微生物为阳极催化剂,将化学能直接转化成电能的装置。构建了一个无中间体、无膜的微生物燃料电池,电池以生活污水为初始接种体,以葡萄糖水溶液为原料,考察了溶液浓度、外电阻、温度、氧气和苯酚加入等因素对电池性能的影响,分析了电池中微生物的生化反应动力学特征。结果显示:微生物燃料电池中电流的产生主要是依靠电极表面吸附微生物直接将代谢产生的电子传递给电极表面所致;电池适宜温度为35℃,氧气的存在不利于电池电流输出;在低浓度范围内(<500mg·L·1),电池电压输出与溶液浓度之间符合Monod方程;电池电压与外电阻之间呈直线关系(V=525-418i,相关系数r=0.998),由此可推出,电池内电阻为418°;而经过长期驯化,电池能适应苯酚的存在,但苯酚降解对电池电流的输出贡献较小。

部分水解聚丙烯酰胺降解研究进展

高分子量的水溶性聚丙烯酰胺 (PAM)在不同领域均有广泛的应用 ,但其分子量的降解行为直接影响到从生产、使用到最终处置的各个环节。本文将主要对各环节中涉及的降解作用研究进展进行综述 ,包括化学降解、生物降解、热降解和机械降解等。

剩余污泥热解及其残渣综合利用的研究进展

对国内外污泥热解工艺和热解机理进行了综述,从元素组成、孔结构分布和酸度3个方面总结了热解残渣的结构特点,介绍了其作为吸附剂用于吸附水中的金属离子、染料、COD及气流中的SO2和H2S等的研究进展,指出热解工艺是污泥资源化很有发展前景的一种处理方法。

聚丙烯酰胺水溶液的氧化降解作用研究

以K2S2O8和K2S2O8/FeSO4为诱发剂、以运动粘度为指标研究了聚丙烯酰胺(PAM)氧化降解的最佳工艺条件,考察了降解前后平均相对分子质量、化学需氧量(COD)和溶液有机组成等方面的变化。结果表明,K2S2O8浓度为100mg/L,FeSO4·7H2O浓度为20mg/L时,体系中PAM可以达到最大程度的降解,此时溶液COD值较降解前增大,平均相对分子质量明显降低,降解后主要产物为丙烯酰胺低聚体的衍生物。

利用溶剂从卤水中提取氯化钾的新工艺研究

本文研究了不同温度条件下甲醇对氯化钾、氯化钠单盐溶液饱和溶解度的影响，以及甲醇对氯化钾氯化钠混盐溶液饱和溶解度的影响，并提出了一种从卤水中提取氯化钾的新工艺方案。

绿色试剂——淀粉改性水处理剂的研究与应用

淀粉作为一种天然高分子物质,是比较理想的绿色试剂原材料,文中从近年来淀粉改性研究中涉及的化学反应入手,对在水处理方面应用的淀粉改性产品进行了分类综述。

微生物燃料电池处理丙烯腈生产废水的研究

构建了一个以丙烯腈生产废水为阳极底物的双室填料型微生物燃料电池,考察了电池输电性能及阳极溶液变化特征,分析了活性炭填料对电池性能的影响。结果发现,以腈纶企业污水处理厂厌氧污泥接种可以成功启动电池;电池进入稳定期后,阳极初始浓度对电池性能影响较小;MFC最大输出功率为211 W/m3,内阻为1 311Ω;阳极溶液中含氮芳香化合物被活性炭吸附后可以成为阳极微生物的底物而使电池长期稳定运行;电池阳极微生物主要发生了厌氧代谢过程,使含氮化合物降解成酰胺化合物、羧酸和氨气等。

微生物燃料电池中的微生物分析

考察了一个长期以葡萄糖为营养液的微生物燃料电池(MFC)对不同基质的适应性,通过形态学、生理生化特性和16SrDNA分析等手段对电池两极的优势微生物进行了分离、鉴定,并通过MFC方法确定了各微生物的电化学活性。结果显示:1)长期以葡萄糖为基质的MFC可以快速适应以其它单糖、二糖或糖类代谢产物为基质的环境,2)以代谢产物为基质时,电池输出最大电压、库仑效率均明显高于糖类物质;3)从电池阳极分离出三种微生物,经DNA分析可确定三种微生物分别为绿脓杆菌、地衣芽孢杆菌和肺炎克雷伯氏菌,并进一步经MFC分析可确定三种微生物均为电化学活性微生物。

微生物燃料电池的基础研究

构建了一个无中间体、无膜的微生物燃料电池,电池以生活污水为初始接种体,以醋酸钠水溶液为原料,考察了溶液浓度和电子受体等对电池性能的影响,分析了电池中微生物的反应动力学特征,并对电池中微生物的种属进行了鉴定。结果显示,微生物燃料电池中电流的产生主要是依靠电极表面吸附微生物直接将代谢产生的电子传递给电极表面所致;溶液COD的降解符合一级反应动力学特征;当溶液中存在O2和NO-3时溶液输出电压或电量均会降低,前者主要是发生好氧呼吸,后者主要是发生了反硝化作用。通过16 s rDNA的基因分析,确定了电池中的优势微生物为假单胞菌属。

我国聚合物驱采出水处理方法研究进展

聚合物驱采油技术为我国东部各油田的原油稳产奠定了坚实的基础,但因对聚合物驱油采出水的处理难度大而制约了油田的发展。对油田含聚污水的处理工艺、回注可行性以及HPAM降解方法进行了分析,综合论述了含聚污水处理的研究现状。

污水污泥裂解及其性能的研究

以碘吸附值为裂解残渣吸附性能的指标,通过单因素实验和正交实验,确定了制备裂解残渣的最佳工艺条件,并对残渣的表面元素组成、孔结构组成、晶相组成和吸附性能等性质进行了表征。结果显示:以浓度均为5 mol/L的ZnCl2和H2SO4作活化剂、复配比2∶1、活化温度600℃、活化时间1 h、固液比1∶2.5,制得的裂解残渣酸洗后碘值平均值可达892.8 mg/g;用制备的裂解残渣对苯酚废水进行处理,室温下振荡5 min,苯酚去除率即可达到87.9%,且符合Langmuir吸附等温线方程和Freundlich吸附等温线方程。