基于蓝藻生物炭粒子电极的3维电化学系统对磺胺甲恶唑的降解

遵循“以废治废”理念,以机械打捞后的太湖蓝藻这一典型固废为原料,采用高温热解和酸/碱处理的方法制备了环境友好的蓝藻基生物炭,并将其作为3维电化学系统(3DES)中的粒子电极,用于高效催化氧化降解去除水中的典型抗生素磺胺甲恶唑(SMX)。经过热解及酸/碱改性后,生物炭更大的比表面积和更丰富的孔道结构提高了SMX在粒子电极表面的富集能力;而蓝藻中原有的铁、氮等元素掺杂在热解生物炭中有效提高了体系中活性氧物种的产生量,使得体系对SMX的去除率和矿化率均显著提高。在最佳制备和运行条件下(粒子电极制备条件:700℃热解和碱改性;3DES运行条件:电流600mA、溶液pH为6、粒子电极用量1.00g/L、水流速300 mL/min、电解质Na_(2)SO_(4)浓度50mmol/L),SMX在120min内去除率可达96%以上;6h后,水体总有机碳(TOC)去除率可达94%。机理研究表明,3DES中,SMX降解的间接氧化作用(占比84.32%)大于直接氧化作用(占比15.68%);间接氧化中,HO^(·)和SO_(4)^(·-)在体系中均被检出,但是,未检测出超氧自由基和单线态氧;而相较于SO_(4)^(·-),HO^(·)对SMX的降解占主导地位(间接氧化中HO占比87.31%)。在连续循环使用6次后,3DES对SMX的去除效率仍能保持在85%以上。研究结果为基于蓝藻生物炭粒子电极的3DES在水处理领域的应用提供了技术支撑和理论依据。

质子交换膜电化学系统动态特性及控制策略研究进展

回顾了近年来质子交换膜(PEM)电化学系统瞬态温湿度场测量和性能评价的相关研究,以及循环启停及长期运行下的系统控制策略(包括PID、神经网络及模糊控制等)。由于PEM系统运行涉及传热传质、电化学反应等复杂过程,理论建模比较复杂;数据驱动模型能够有效结合理论模型及实验数据、且求解简单。近年来新发展的智能PID控制策略在多输入多输出系统中具有较好的抗扰性和响应速度。通过与数据驱动模型结合,被认为是准确预测PEM系统的性能和寿命、提升PEM电化学系统动态性能的有效方案。

电化学系统内Feammox/NDFO耦合工艺脱氮效能和机理

针对目前Feammox/NDFO耦合工艺启动慢、脱氮效能不理想等缺陷,提出基于电化学原理强化Feammox/NDFO耦合工艺的策略.实验室内搭建生物电化学系统(BES)序批式厌氧反应器(B组),同时以不加电化学系统的普通厌氧反应器(A组)为对照组.A、B两组反应器共运行100d,分析了两反应器Feammox/NDFO耦合工艺启动过程中的脱氮效能、脱氮路径验证及种群结构组成,并探讨了BES系统Feammox/NDFO强化脱氮的机理.结果表明,实验组(B组)内NH_(4)^(+)-N去除率显著提高,第76d去除率趋于100%,TN去除率达65.83%;而对照组(A组)在第100d时,对NH_(4)^(+)-N和TN的去除率分别为50.22%和43.01%.脱氮路径验证实验结果表明,A、B组反应器内均有Feammox、NDFO、Anammox反应发生;并且B组反应器内反硝化速率明显大于A组.高通量测序结果表明,B组中铁循环脱氮功能菌中Desulfobacterota菌门的相对丰度较A组提高了2.34%;Thiobacillus和Denitratisoma丰度较A组分别提高了1.13%和0.87%.BES反应体系加速富集铁循环脱氮功能菌群,并可通过BES电极进行胞外电子转移,从而达到增强脱氮效能.

新能源电站电化学储能系统辅助风电调频方法

风力发电的不确定性使电力系统可能会出现频率扰动的现象,危及电力系统的稳定运行。因此,提出新能源电站电化学储能系统辅助风电调频方法。分析含风电电力系统频率特性,建立相应的数学模型,探究储能系统调频特性;采用储能系统与风电机组联合调频模式,制定电力系统调频策略,实现储能系统辅助风电调频。实验数据表明,提出方法的电力系统频率调整响应时间为10 s,可以通过最少的电力系统频率调节有效减缓电力系统频率的波动,提出方法具备较好的应用性能。

电化学储能系统中电池保护系统的设计与优化策略研究

作为一种高效、可再生的能源存储技术,电化学储能系统在能源需求不断增长、环保意识日益提高的情况下备受关注。电化学储能系统是利用化学能将电能转换成电池、超级等其他形式储存起来,然后在需要的时候转换成电能释放出来,从而达到高效利用和储备能源的目的。针对电池保护系统的设计方法,并结合实际困难提出相应的优化策略,提出了一系列的保护措施和优化策略,以提高电池的安全性、稳定性和使用寿命,通过对电化储能系统中电池的工作特性和安全隐患进行分析。

植物-微生物电化学耦合降解底泥中氯硝柳胺的特性

以植物-底泥-微生物电化学系统中氯硝柳胺的降解为研究对象,研究了外加电压、植物(菖蒲(Acorus Calamus L.)和黑麦草(Lolium Perenne L.))以及生物表面活性剂(鼠李糖脂)对氯硝柳胺降解的影响。研究结果表明:外加适量的直流电压可以对底泥-微生物电化学系统中氯硝柳胺的降解产生一定的促进作用,1.2 V外加电压作用下的底泥-微生物电化学耦合系统中氯硝柳胺降解的半衰期比0.2 V减少了11.59%;植物对底泥中氯硝柳胺降解具有促进作用,1.2 V电压作用下的菖蒲和黑麦草微生物电化学耦合系统氯硝柳胺降解半衰期比无植物时分别减少7.43%和1.58%;外加适量的鼠李糖脂对于底泥中氯硝柳胺的降解具有促进作用,外加1.2 V电压,在且菖蒲-底泥-微生物电化学耦合系统中加入0.50 g·kg^(-1)鼠李糖脂,氯硝柳胺降解半衰期最小,比不加入鼠李糖脂减少26.45%。耦合系统中的氯硝柳胺通过生成2-氯-4-硝基苯胺、5-氯水杨酸等中间产物逐渐降解,最终生成CO_(2)、H_(2)O等。

电化学系统噪声分析进展

综述了电化学系统中噪声的起源 ,噪声信号的测量以及在时频域内噪声信号的分析方法 .

电化学储能系统标准对比分析

基于电化学储能技术和产业发展,介绍并分析了国外和国内电化学储能系统标准的现状。针对国内外电化学储能系统现有的标准体系,提出了标准制定的需求以及制定标准的路线图,并对我国电化学储能系统标准未来的方向和标准制定提出了建议。

微型电化学系统中的微电流测量

介绍了一个微型电化学系统中的微电流测量技术.在电路面积和元件精度受限的情况下,通过电流-电压转换电路的设计,实现了高灵敏度和大量程.通过单片机中的数字校准,补偿了模拟元件带来的误差.该系统对于微电流测量的分辨率达到pA量级,精度达到0.1%,是一套适合工业应用的高集成度和高精度的系统.

集成芯片毛细管电泳电化学检测系统

研制了一种新颖的集成芯片毛细管电泳电化学检测装置。此装置基于柱末安培检测法 ,将检测池集成在芯片上 ,以自制的 30 μm Pt微盘电极为工作电极 ,在几十秒钟内实现了多巴胺、5

基于LabV IEW的电化学测控系统的设计与应用

采用 L ab VIEW方便的图形化程序设计环境开发出了三电极体系中电化学测控系统(ECMS) ,可对极化反应过程进行适时控制 ,并实时采集极化电流与极化电压 ,得出极化曲线 .在兰州大学金属物理实验室 Ni Ox Hy 电致变色薄膜的电沉积制备及其特性研究中得到了很好的应用 .

应用一种无膜生物电化学系统还原冶铋废水中Cu(Ⅱ)的研究

考察了将一种放大的无膜生物电化学系统(Membrane-freeBioelectrochemical Systems,MF-BES)应用于阴极还原实际铋冶炼废水中Cu(Ⅱ)的可行性.在选定的预处理条件下(pH=2.47—3.27),废水中Fe3+沉淀分离的去除率最高达到(99.60±0.04)%,同时Cu2+的损失率可控制在(9.31±0.06)%.循环伏安分析显示,酸性废水(pH=2.0)中的Fe3+/Fe2+等离子使Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)的还原峰负向移动,干扰铜还原反应的发生,加大了铜还原的难度.以含铜的铋冶炼工艺废水作为阴极液,Cu(Ⅱ)还原去除过程为一级动力学反应(R2=0.985).120h内,MF-BES中的总铜质量由(87.56±4.38)mg降至(0.74±0.04)mg,去除率大于99%,出水含铜浓度(T[Cu]=0.15mg/L)符合国家污水综合排放(GB8978-1996)一级标准.Cu(Ⅱ)被还原为晶体单质Cu,Cu2O和CuCl,并沉积在阴极板上.

生物电化学系统硝基酚降解与其结构关系研究

实验构建了有隔膜的生物电化学系统(BES)系统,考察一硝基酚的3种同分异构体,邻硝基酚(ONP)、间硝基酚(MNP)和对硝基酚(PNP)的降解与其结构的关系。分析了在不同阴极电位和水力停留时间下的降解情况,比较了硝基酚的电子云密度、前线轨道能量和氢键角度。结果表明,同等阴极电位和阴极水力停留时间下3种物质的降解程度不同,但降解顺序呈现出统一的趋势,即ONP最容易发生降解,PNP最难。得电子能力最强的是ONP,最弱的是PNP。PNP的最高已占轨道能量最低,能极差最大,说明PNP所受束缚最大,轨道最难发生变化;而ONP的能级差最小。这都说明了硝基酚的降解顺序为ONP>MNP>PNP。

生物电化学系统还原二氧化碳产甲烷研究进展

生物电化学系统还原CO2合成燃料或有机化工产品近年来已成为环境微生物学的研究热点。首先就生物电化学系统的工作原理、生物电化学系统还原CO2产甲烷的阴极功能微生物、生物电化学系统还原CO2产甲烷的机制、生物电化学系统的反应器及影响生物电化学系统还原CO2产甲烷的因素等方面的研究进展进行了综述,然后分析了生物电化学系统还原CO2产甲烷存在的问题,并讨论了其今后的重点研究方向,以期为生物电化学系统还原CO2产甲烷研究提供参考。

微生物电化学系统处理含氮废水研究进展

作为全球性的水体污染物,近年来氮素的去除受到越来越多的重视。传统的脱氮工艺通常有不同程度的脱氮费用较高、容易产生二次污染、需要后续处理工艺等缺点。近年来,基于微生物电化学系统(BES)的脱氮过程因具有能耗低,剩余污泥产生量少,以及可同时脱氮脱盐等多种优势,正越来越被各界关注。作者从BES反应器结构、电极材料选型以及不同操作条件(pH、DO、碳源类型和C/N)等三个方面进行阐述,并提出这一领域未来可能的研究方向。

电化学储能系统电池柜散热的影响因素分析

电化学储能系统是“双碳”目标实现的有利抓手,安全是电化学储能系统发展的生命线。由于大量电池存放于储能电池柜,因此对其散热性能的研究具有重要的意义。针对磷酸铁锂锂离子电池系统机柜:构建了电池系统数值模型,获得了电池柜内的温度场和气流组织,试验结果验证了模型的合理性;研究了进口风速、单体电池间距以及电池组间距对电池柜散热性能的影响规律,支撑储能机柜的设计和运维管理;结果表明,电池柜在低倍率运行情况下可采用自然对流冷却,高倍率运行情况下需要强制风冷策略;机柜最高温度和最大温差都随着单体间距增加呈现先减小后增大的趋势;电池组间距对电池柜散热性能影响不显著,因此可通过减小电池组间距来节省安装空间。

综合电化学分析系统的研制

介绍了 2 0 0 0A型综合电化学分析系统。该系统在软件及硬件结构设计方面突出了模块化、组装式、易扩展和易升级的特点 ,可作为电分析化学实验室的工作平台 ,与相关仪器或技术联用。

一种基于双工作电极-双通道的毛细管电泳电化学检测系统

报道了一种双工作电极 -双通道毛细管电泳电化学检测系统 ,实现电导和安培同时检测或者安培与安培检测联用 ,使两种方法相互补充 ,发挥各自的优势 .其中 ,工作电极与检测池的制作工艺简单 ,操作简便 ,通过不锈钢针管和毛细管作为套管 ,无需三维微调装置即可简单实现双工作电极的准确放置及分离毛细管与工作电极的准确对接 ,并根据分析体系的需要采用不同类型的工作电极和检测器 ;同时采用复式滤波电路解决了不同检测器之间的电场叠加对输出信号的干扰问题 .采用该装置可以同时检测复杂体系中的电活性和惰性物质 ,或同时测定只能氧化或只能还原的物质 ,还可以对具有氧化还原性质的物质进行纯度的确证 .将该装置应用于实际样品的测定 ,节约了分析时间 ,提高了分析速度 ,扩大了检测范围 ,结果令人满意 .

罗氏全自动电化学发光免疫分析系统检测大小鼠甲状腺激素水平的实验研究

目的探讨罗氏全自动电化学发光免疫分析系统检测大、小鼠血清甲状腺激素水平的稳定性、可靠性,以及比较不同品系大、小鼠血清甲状腺激素水平的差异。方法 2016年11月—2017年3月,选取7～8周龄昆明小鼠60只和SD大鼠30只;7～8周龄昆明小鼠30只(随机分为实验性甲状腺激素增多组、实验性甲状腺激素减少组和甲状腺功能正常组,各10只),7～8周龄SD大鼠30只(随机分为实验性甲状腺激素增多组、实验性甲状腺激素减少组和甲状腺功能正常组,各10只);10周龄远交系SD大鼠、近交系BN大鼠、远交系昆明小鼠、近交系C57BL/B6N小鼠各20只。采用全自动电化学发光免疫分析系统检测总三碘甲状腺原氨酸(TT_3)、总甲状腺素(TT_4)、游离三碘甲状腺原氨酸(FT_3)、游离甲状腺素(FT_4)。结果昆明小鼠、SD大鼠血清甲状腺功能指标批内变异系数分别为0.697%～1.853%、0.946%～1.253%,昆明小鼠、SD大鼠血清甲状腺功能指标批间变异系数分别为1.389%～2.670%、1.150%～2.834%。昆明小鼠、SD大鼠实验性甲状腺激素增多组TT_3、TT_4、FT_3、FT_4水平高于甲状腺功能正常组,实验性甲状腺激素减少组TT_3、TT_4、FT_3、FT_4水平低于甲状腺功能正常组(P<0.05)。各品系实验动物血清甲状腺功能指标变异系数均>5.000%,近交系实验动物血清甲状腺功能指标集中趋势优于远交系。结论罗氏全自动电化学发光免疫分析系统检测大、小鼠甲状腺激素水平的结果稳定性较好,能够较好地区分实验性甲状腺激素增多组、实验性甲状腺激素减少组及甲状腺功能正常组甲状腺功能的差异。

有机污染物作为生物电化学系统电子供体研究进展

有机废水成分复杂,处理成本高,是污水处理研究领域的难题。不同于常规废水生化处理法,以有机污染物作为电子供体为特征的生物电化学系统能够有效降解有机污染物,同时回收有机污染物化学键中的化学能,实现废水能源化处理。综述了有机污染物作为生物电化学系统电子供体的研究进展,电子供体包括常规有机污染物、有毒有机污染物和新型污染物,并对其不足与发展前景进行了分析。