绿色甲醇生产技术比较研究

随着绿色低碳发展理念在交通运输等领域日益受到重视,绿色甲醇逐渐引起关注,国内外能源企业正积极布局相关生产装置。绿色甲醇生产技术路线包括电甲醇、生物甲醇等,目前均处于工业化应用初期,比较优势仍需要探讨,从而使企业能够结合自身特点做出技术选择。利用多目标决策法,从原料可获性、技术成熟度、政策支持性、技术经济性、碳排放水平等多维度对各技术路线在2030年、2050年的发展前景进行比较。原料可获性始终是绿色甲醇技术选择中最受关注的问题,其次为技术成熟度。现阶段,电甲醇和生物甲醇仍需攻克技术难题,生物甲醇综合优势更强,但原料方面存在不确定性。未来,电甲醇发展更快,原料优势更加明显,到2050年将更具优势。

有色金属行业含铊废水治理技术及工业应用

在含铊有色金属矿产资源开发过程中,未经有效处理的矿山酸性废水和冶炼厂的烟尘沉降等均会导致大量铊进入环境,对人类及生态环境造成严重威胁。对铊污染物相关的国家和地方标准、含铊废水治理技术及工业应用进行了详细阐述,并对有色金属行业铊污染物治理发展方向进行了展望。有色金属行业应从源头控制、过程监管、末端治理和完善的铊污染应急处置预案等方面采取积极措施,减少铊污染。

生物电芬顿系统在废水处理中的研究进展

随着工业化进程加快,废水的类型和排放量日益增加,对自然环境和人类社会造成了严重危害,因此亟需开发经济高效的废水处理技术。生物电芬顿(BEF)系统是将生物电化学系统与芬顿氧化工艺耦合的水处理技术,其因高效、绿色、节能的特点而受到广泛关注。本文综述了BEF系统的基本原理,讨论了阳极和阴极性能的主要影响因素(微生物胞外电子传递过程、阳极材料、阴极材料、芬顿反应催化剂和系统运行条件),总结了BEF系统在各类废水(染料废水、制药废水、垃圾渗滤液、煤化工废水、养猪废水等)处理中的应用,最后指出BEF系统当前面临的挑战及未来的研究方向,包括开发高效的电极材料和催化剂、耦合其他水处理工艺、降低膜材料成本和开展中试研究等,旨在为BEF系统的进一步发展提供参考。

WPT电磁生物安全性研究现状及展望

生物电磁安全性是无线电能传输技术实用化和产业化需要解决的首要问题。本文首先对生物电磁效应进行简要介绍,然后系统梳理了目前电场式和磁场式无线电能传输技术生物安全性的研究现状,最后指出无线电能传输生物电磁安全性方面几个需重点关注的问题。

康复机器人与智能辅助系统的研究进展

我国正面临日益严重的老龄化问题和数量庞大的残疾人群,康复机器人与智能辅助系统的研究开发和应用有望为解决养老、失能辅助和康复问题提供部分技术手段.康复机器人与智能辅助系统涉及医学、信息、机械、电子、材料、力学等多个学科领域,其研究与开发也面临诸多挑战和困难,本文从"康复机器人及多种康复训练模式"、"智能辅助系统与生机电技术"、"康复与辅助相关的多模态传感与控制方法"、"外骨骼和可穿戴系统、智能假肢与人机安全性"等方面介绍和讨论康复机器人和智能辅助系统的问题和研究进展,以期为未来康复机器人和智能辅助系统的研究与开发提供些许借鉴.

高级氧化技术处理难降解有机废水的研发趋势及实用化进展

工业生产活动产生的难降解有机废水需要有效处理,否则对生态环境和人类健康造成极大危害。高级氧化技术具有处理速率快、降解效率高、适用范围广等优点,是处理难降解有机废水最具应用前景的方法之一。但目前高级氧化技术仍存在高耗能、高成本等缺点,为了降低处理成本,近年来,以高级氧化技术为主结合生物处理方法的耦合/复合处理技术得到广泛研究。在综述高级氧化法处理难降解有机废水最新技术如等离子体高级氧化法、太阳光催化氧化和Bio-electro-Fenton氧化法等的基础上,重点介绍了高级氧化法复合处理技术和高级氧化法与生物法耦合处理技术,并结合高级氧化技术实用化发展方向,总结了复合/耦合高级氧化技术扩大化处理实例。本文还对高级氧化技术的研究方向和实用化的前景进行了展望。

生物膜电极反应器降解对氨基二甲基苯胺的研究

4-Amino-dimethyl-aniline hydrochloride is one of the main components of the wastewater from vanillin production plant. So it is used for the target contamination to be degraded by microorganism, electrochemical oxidation and bio-electro reactor in this paper. We found out a economical, efficient and non-polluted methods for the treatment of wastewater from vanillin production plant. The results indicate that there are a lot of special microbes and bacteria eating 4-amino-dimethyl-aniline hydrochloride in the activated sludge after 20 days′ incubation, at the same time, a stable bio-filmed electrode was formed. Under the condition of 25 ℃, pH=6—7. The use of bio-electro reactor not only increased the biodegradability and decreased the electrical energy consumption, but also solved the problem which the second pollution of organic compounds containing chlorine in the process of indirect electrochemical degradation on the organic pollutants.

电-生物强化技术在水处理中的应用

介绍了电-生物强化技术的机理及该技术的主要影响因素和电生物反应器的发展,总结了该技术在废水处理中的应用情况并针对在基础研究和工程应用中存在的主要问题,提出了未来研究方向。

电流和碳氮的量比对生物电极脱氮速率影响的模拟

研究了脱氮过程中生物膜内的物质运动和反应机理,在已建立的生物电极模型的基础上,对以下3种情况下生物膜内反应物浓度分布以及电流和有机物对脱氮速率的影响进行了研究:只利用水电解产生的氢气作为电子供体;只利用醋酸作为电子供体;氢气和醋酸同时作为电子供体。研究结果表明:增加电流和碳氮的量比都能提高脱氮速率,但只增大电流或碳氮的量比,脱氮速率的提高程度不大,且随着碳氮的量比的增大,出水中硝酸氮浓度不断降低,残留醋酸浓度也随之提高,影响出水水质;当同时通电和添加醋酸时,脱氮速率显著加快;但过大的电流和碳氮的量比反而不利于脱氮的进行,因此,存在碳氮的量比和电流的最佳组合,在此条件下,出水中残留醋酸浓度最低,脱氮速率最高。当碳氮的量比为0.7,电流为100mA时的脱氮速率比只通电时的脱氮速率增大了约1倍。

昆虫的生物光电效应与虫害治理应用

农业虫害的治理需要依据为害昆虫的特性提出与环境适宜、生态兼容的技术体系和关键技术。为害昆虫表现了对敏感光源具有个体差异性和群体一贯性的趋光性行为特征,并通过视觉神经信号响应和生理光子能量需求的方式呈现出生物光电效应的作用本质。利用昆虫的这种趋性行为诱导增益特性,一些光电诱导杀虫灯技术以及害虫诱导捕集技术广泛地应用于农业虫害的防治,具有良好的应用前景。

膜电生物反应器深度处理垃圾渗滤液研究

研究了管式膜膜电生物反应器对垃圾渗滤液的深度处理,考察膜电生物反应器的pH、水温、溶解氧和污泥浓度变化对垃圾渗滤液处理效果的影响,同时考察膜出水通量、COD和电导率。结果表明,采用膜电生物反应器进一步处理垃圾渗滤液,膜通量较稳定,出水COD(350～650mg·L-1)随原液COD(500～800mg·L-1)呈大体相同趋势变化,在试验后期,COD去除率在25%～45%之间。

生物电极膜内脱氮速率模型

通过研究生物电极脱氮过程中膜内物质运动和反应机理,建立了能够表现生物膜内脱氮反应过程的动力学模型。在本模型中,氢气和醋酸同时作为电子供体参与反应,在生物膜内反硝化细菌的作用下,硝酸氮被还原为氮气从而彻底将其去除。模型综合考虑了膜内物质迁移、扩散等对脱氮过程的影响,得到了氢气和醋酸同时作为电子供体参与反应时去除硝酸氮的动力学方程。在模型建立过程中,假定生物膜厚度和反硝化菌脱氮活性不受生物浓度、时间和电极位置影响,并且认为生物膜内各反应物质的有效扩散系数约为其在水中分子扩散系数的80%。采用Runge Kutta法和ShaotingMathal法对模型进行求解,模型计算结果和实验结果较吻合。

电-生物反应塔处理含多种重金属离子的废水

经Cd2+、Pb2+及Zn2+驯化所得的功能混合菌,在陶瓷小球表面挂膜后置于电-生物反应器内。在间歇实验中,Pb2+和Zn2+的最佳处理电压在3～4V之间,而Cd2+在4.5～5.5V之间。吸附60min时,Pb2+和Zn2+达到了平衡,Cd2+在120min时达到平衡。随着初始浓度的增加,3种重金属离子的去除率都呈现明显的下降趋势。连续实验开始15h后,反应器对重金属离子的吸附达到稳定。同间歇处理废水方法相比,连续流程去除的重金属离子总量大大增加,但达到平衡的时间较长,且处理效果较差。

氧化硫硫杆菌作用下黄铜矿-MnO2同时发电浸出的机制

采用双电池体系研究发电浸出过程和生物发电浸出过程中放电量、Fe^2＋和Mn^2＋浸出率与时间的关系。结果表明：生物发电浸出的Cu2^＋和Fe^2＋浸出率比单纯发电浸出提高近2倍，发电量和Mn^2＋浸出率提高近3倍。对发电浸出产物进行XRD和SEM分析表明，经历发电浸出过程，晶体的形貌与反应前相似，发电浸出产物单质硫和杂质PbS大量存在；经历生物发电浸出过程，杂质PbS被氧化成PbSO4，沉积在残渣表面。对氧化硫硫杆菌作用下CuFeS2-MnO2发电浸出机制研究表明，黄铜矿的发电浸出和生物发电浸出都存在表层的黄铜矿离解产生Cu^2＋、Fe^2＋和单质硫的过程，而生物发电浸出中还进行了单质硫部分被A．t菌氧化的后续过程，且生物氧化过程为控制步骤。MnO2的浸出在本研究的系统中是被动的，如果黄铜矿的浸出还能进行，MnO2的浸出就能持续。

基于SnO2／Ti阳极的难生物降解有机物电催化氧化动力学

通过理论推导得到填充型电化学反应器出水化学需氧量(COD)的预测模型,并通过处理DSD酸生产废水进行了验证。结果表明,反应过程中电压和电流的关系并不完全遵循欧姆定律,添加TiO_2和曝气下进行反应能够增强处理效果;较高的电压、较大的TiO_2添加量或高曝气强度均能获得较高的反应速率常数。利用该预测模型能够较为精确地预测DSD酸生产废水处理出水的COD值。

生物发电浸出中黄铁矿阳极的交流阻抗

文章采用双电池体系研究了生物发电浸出过程中黄铁矿阳极电极电位随时间的变化,并用电化学三电极体系研究了黄铁矿碳糊电极体系在氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)中的界面过程,建立了黄铁矿生物发电浸出过程的模拟等效电路,通过交流阻抗分析软件对黄铁矿电极在不同电极电位下交流阻抗Nyquist图进行了拟合和分析。研究结果表明:反应初期黄铁矿阳极电极电势迅速增加,反应6小时后,阳极电极电势在0.6V附近趋于平稳;电极电势从0.4V增加到0.7V,A.f菌在黄铁矿表面都能氧化单质硫;电极电势为0.4V和0.5V时,微生物作用还不显著,黄铁矿浸出过程由电化学极化和浓差极化混合控制;电极电势为0.6V和0.7V时,黄铁矿浸出主要由生物电化学极化反应控制。

用阴极放大的电-生物膜固定床反应塔处理含Zn^(2+)废水

经Zn2+驯化所得的功能混合菌,在陶瓷小球表面挂膜后置于电-生物反应器内.考察该反应器在间歇实验与连续实验过程中对于Zn2+的去除效果,并对吸附时间、Zn2+初始质量浓度和溶液pH值等实验条件对Zn2+吸附率的影响进行了分析.结果表明:在间歇实验中,当Zn2+初始质量浓度较高时,吸附很快达到饱和,吸附率随之下降,低初始质量浓度下生物膜对重金属离子的吸附未达到饱和,对吸附率影响不大;pH值在7～9范围内时,吸附效果最好;连续实验进行44 h后,出水口处重金属离子吸附率达到了稳定;同间歇处理废水方法相比,连续流程处理的重金属离子总量大大增加,但达到稳定平衡所需时间较长,处理效果较差.

电生物膜处理重金属离子有机废水

开发了电生物膜方法处理重金属离子有机废水的全套工艺,研究了前期培养驯化微生物对处理含有Pb2+和苯酚高浓度废水的影响,并通过长期的连续实验研究了微生物生长代谢的营养源以及生物膜的脱落更新。结果表明:培养驯化能够使高活性、耐毒性的微生物菌群成为生物膜生长代谢的主体;毒性物质影响微生物活性生物量是反应器处理效率下降的主要原因,废水中的毒性有机物苯酚,经过培养驯化能够成为微生物生长代谢的碳源和能源,生物膜成长后期的脱落更新是保证连续高效净化重金属离子有机废水的关键。

电极—生物膜法反硝化脱氮的特点和研究进展

阐述了国内外有关电极—生物膜法反硝化脱氮研究的发展概况,对其基本原理和影响因素进行了一些理论探讨,并对该法的继续深入研究作出了展望。

生物微机电系统研究进展

简要回顾了用于生物医学领域的微型机电系统 (生物微机电系统 :BioMEMS)的发展历程 ,侧重介绍了其目前的主要研究状况 ,对用于实现BioMEMS的主要共性关键技术进行了分析。同时 ,对BioMEMS的应用前景也进行了讨论 ,认为BioMEMS在生命科学、医学等领域中必将获得巨大的应用 。