活性炭阴极电化学法回收废水中Ni(Ⅱ)的研究

研究了采用活性炭阴极电化学法,回收废水中的Ni(Ⅱ)生产硫酸镍的工艺。着重探讨了电流密度、Ni(Ⅱ)的初始浓度、溶液的pH值与反应温度对Ni(Ⅱ)回收率的影响。在电流密度为0.05A/cm2,废水中Ni(Ⅱ)的含量为250 mg/L,溶液pH值为6.0、温度为30℃及反应时间为150min条件下,废水中的Ni(Ⅱ)回收率达99.2%。

活性炭空气阴极微生物燃料电池的放大和串并联组合研究

采用体积分别为28 mL(mL-MFC)和4.5 L(L-MFC)的单室空气阴极微生物燃料电池,考察了扩大化对活性炭空气阴极性能的影响。mL-MFC的最大功率密度为30 W/m3(1 200 mW/m2),L-MFC的最大功率密度为7.3 W/m3(435 mW/m2),扩大化后活性炭空气阴极性能下降是致使L-MFC功率降低的主要原因。电化学阻抗(EIS)分析表明,L-MFC中阴极性能下降主要是由于工作水压增大,导致了阴极扩散电阻增大和氧气还原速率降低。通过串联或并联方式组合L-MFC,可明显提高电池的输出电压或电流;串并联组合后电池的功率密度有所下降,主要由电池连接时的接触电阻引起。

载铁ACF/Ni阴极电化学体系除藻效能与机制

采用化学浸渍法将Fe@Fe2O3纳米线负载在活性炭纤维/泡沫镍上组成Fe@Fe2O3/ACF/Ni复合阴极,以钛基铂(Pt/Ti)为阳极,考察载铁量、初始pH值和不同电化学体系对除藻效果的影响,探究无供氧条件下Pt/Ti-Fe@Fe2O3/ACF/Ni电化学体系除藻的效能;基于⋅OH间接检测、铁离子浓度、H2O2浓度及pH值的分析和⋅O2-的检测研究Pt/Ti-Fe@Fe2O3/ACF/Ni中性电化学体系反应机制.结果表明,当制备阴极阶段投加0.03g FeCl3⋅6H2O,初始藻浓度为0.7×10^9~0.8×10^9个/L,电流密度为75mA/cm2,初始pH6.2时,电解60min,该体系除藻率可达到92.3%.在Pt/Ti-Fe@Fe2O3/ACF/Ni电化学体系中,Fe@Fe2O3/ACF/Ni阴极可通过电化学反应产生大量⋅OH和⋅O2-,使藻细胞破裂死亡;该体系除藻的主要机理是非均相电Fenton反应.

KOH活化活性炭提升辊压空气阴极微生物燃料电池性能

目前阴极性能是限制微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)输出功率的主要瓶颈。为进一步提高MFC的性能,利用固体KOH在400~800℃下对活性炭活化并将其制成辊压空气阴极。最终筛选出碱炭比1∶1,活化温度500℃样品AC-500为最佳处理条件。以乙酸钠为底物,MFC最高功率密度为1 894 mW·m^(-2),比未处理AC(1 481 mW·m^(-2))提高了28%。活性炭经过熔融KOH的刻蚀活化,孔径分布和表面元素发生变化可能促进了阴极内部的传质过程,提高了空气阴极的催化性能。

活性炭纤维阴极增强E-PS/PM体系去除水中CBZ

探究了电-活性炭纤维-过硫酸盐体系(E-PS-ACF)及电-活性炭纤维-高锰酸盐体系(E-PM-ACF)对水体中卡马西平(CBZ)的降解效果,基于拉曼光谱仪、FTIR及XPS分析了反应前后活性炭纤维(ACF)的理化特性。结果表明,施加阴极电场使PS-ACF及PM-ACF体系降解CBZ的效果显著增强,E-PS-ACF体系引入Fe^(3+)后降解能力提升,但均是将CBZ分解为小分子有机物,进一步处理效果不佳。与E-PS-ACF相比,E-PM-ACF体系对CBZ的降解效果更优,反应过程中CBZ先被降解成溶于水的小分子有机物,5 min后小分子有机物被进一步去除。不对PS及PM体系施加阴极电场时ACF参与反应,其表面被严重破坏;而在阴极电场条件下反应效果显著提高,ACF阴极特性稳定。E-PM-ACF体系降解CBZ效果较好的主要原因是Mn(Ⅶ)在阴极获得电子,产生的Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)可快速、高效地去除水体中的CBZ。

AC-GO空气阴极对微生物燃料电池产电性能的影响

考察了氧化石墨烯(GO)修饰活性炭(AC)空气阴极(AC-GO阴极)对微生物燃料电池(MFC)产电性能以及有机物去除率的影响。实验结果表明,向AC阴极中掺杂一定量的GO可以降低阴极的内阻,提高阴极电化学反应速率。其中,GO掺杂量为0.5 mg·cm-2的AC-GO0.05阴极性能最好,该AC-GO0.05阴极MFC体系的最大功率密度(Pmax)为767 m W·m-2,是空白AC阴极体系Pmax(459 m W·m-2)的1.7倍,化学需氧量(COD)去除率和库伦效率(CE)均明显高于空白AC阴极体系。