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化学修饰炭黑在微生物燃料电池中的生物产电行为

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)60880-4

研究发现微生物燃料电池从启动到稳定运行的过程中往往存在一种现象，就是在高电流密度下，微生物燃料电池的输出电压会出现逆转，从而限制了微生物燃料电池的规模化应用，以及它在污废水处理、脱盐等方面的功能.
　　前期研究发现，微生物燃料电池的性能逆转现象与阳极材料的电容性能有关.电极材料的电容越大，越有利于微生物燃料电池的产电性能稳定，换言之，阳极材料电容不足导致产电性能逆转.但是超级电容活性炭的制作工艺繁琐，成本高，且导电性弱，不能满足微生物燃料电池的应用需求.炭黑的导电能力强、化学稳定性高、成本低，但作为微生物燃料电池的阳极则产生产电性能逆转现象.
　　化学修饰(如酸、碱活化或者添加具有赝电容性质的金属氧化物等)可以提高材料的电容性能.低温条件(80 oC)下，对低电容材料—炭黑进行HNO3和KOH的化学活化处理，并在此基础上，进一步用5%Fe3O4修饰，采用辊压工艺，以质量分数为60%的聚四氟乙烯乳液为粘结剂，制作微生物燃料电池的阳极，与空气阴极构建单室微生物燃料电池系统.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、比表面积测试、材料表面pH和X射线能量分析光谱(EDX)等手段表征炭黑活化前后的物理、化学性质；接触角润湿性测试表征活化前后电极表面的亲疏水性.电化学循环伏安法测试活化前后，电极的电子存储能力.
　　与蒸馏水的pH相比较，材料表面pH分析表明炭黑材料经化学活化处理后，其表面pH无明显变化； FTIR和EDX测试表明化学活化处理使得炭黑表面引入含O(N)官能团；吸附-脱附曲线分析表明化学活化后，炭黑的比表面积减小，微孔与介孔的体积比增加；接触角测试表明炭黑阳极活化处理后，电极表面亲水性增加；循环伏安测试证实，化学活化后的炭黑阳极电容得到0.1–0.8 F/cm2的增长.结合燃料电池的产电性能测试，发现只有当炭黑阳极电容不小于1.1 F/cm2时，微生物燃料电池的产电逆转现象才会消失.炭黑阳极的化学活化方法为微生物燃料电池的性能稳定提供了一种简便、低成本的方法.

关键词: 微生物燃料电池 , 化学活化 , 四氧化三铁 , 阳极电容 , 产电行为

基于海水淡化的生物电化学脱盐技术研究进展及应用前景

彭新红 , 初喜章 , 单科 , 黄鹏飞

应用化学 doi:10.11944/j.issn.1000-0518.2015.02.140114

生物电化学脱盐技术是一种在生物电化学基础上发展起来的微生物脱盐池与传统海水淡化技术的耦合,为海水淡化提供了一种全新的低能耗的方法.本文综述了自2009年微生物脱盐池问世以来的研究进展.简要介绍了生物电化学脱盐的基本原理和系统评价参数;比较了生物电化学脱盐系统构型对脱盐效率的影响;探讨了生物电化学脱盐过程中的限制因素;展望了生物电化学脱盐技术在海水淡化方面的应用前景.

关键词: 生物电化学 , 微生物脱盐池 , 海水淡化 , 耦合

镍离子对氧化亚铁微螺菌和喜温嗜酸硫杆菌活性的影响

赵雪淞 , 石倩倩 , 李彩霞 , 张孝松

硅酸盐通报

氧化亚铁微螺菌和喜温嗜酸硫杆菌是浸矿细菌的一种两种常见的浸矿细菌,为了测定重金属镍离子对它们活性的影响,设置了不同浓度镍离子的摇瓶实验,在温度为45℃,转速为150 r/min的条件下开展实验.结果表明:镍离子浓度在小于2g/L时,氧化亚铁微螺菌和喜温嗜酸硫杆菌的活性不受影响;镍离子浓度在4 g/L时,细菌的活性受到影响,活性降低,但通过自身的调节作用,还可以继续生长;镍离子浓度大于8g/L时,细菌几乎不生长.

关键词: 氧化亚铁微螺菌 , 喜温嗜酸硫杆菌 , 活性 , 镍离子

喜温嗜酸硫杆菌YN12菌株的鉴定及其镉抗性能

丁建南 , 朱若林 , 康健 , 张成桂 , 吴学玲 , 邱冠周

中国有色金属学报

自云南酸性热泉水样中分离出一株中度嗜热硫氧化菌YN12.对其形态特征和生理生化特性以及16S rDNA序列分析结果证明,该菌株归属于喜温嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus).重金属抗性实验表明,YN12菌株对3CdSO4-8H2O具有超强抗性,其最高初始Cd2+耐受浓度达4.8 g/L.在此基础上,不断提升3CdSO4-8H2O浓度,其最终Cd2+耐受浓度可达31.5 g /L(相当于3CdSO4-8H2O 210 g/L).在该最终Cd2+耐受浓度下,经过连续3代的适应性生长,YN12菌株的生长速度和硫氧化活性均能得到较好的恢复.

关键词: 喜温嗜酸硫杆菌 , YN12菌株 , 镉抗性 , 最高耐受浓度

离心倾液法与初晶Si的生长

王渠东 , 于文江 , 金俊泽

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.1998.01.020

本文首次提出了一种研究晶体生长的新方法--离心倾液法.用该方法获得了过共晶Al-Si合金初晶的Si的生长形貌,发现了初晶Si存在位错台阶生长机制,并且,借助该生长机制成功地解释了初晶Si的分枝和初晶Si包裹共晶组织的形成机理.此外,观察到了共晶体包裹初晶Si生长的过程.

关键词: 离心倾液法 , 固-液界面 , 初晶Si , 台阶生长

汽轮机初凝区腐蚀机理分析

朱志平 , 黄可龙 , 周艺 , 周琼花

腐蚀科学与防护技术

从汽轮机初凝区的存在物质着手，通过电中性与物料平衡公式推导了在NH3、CO2、HCl、CH3COOH共存时其pH值的精确计算方程式，计算了4种物质的浓度在0.1 mg/L～0.5 mg/L之间变化时初凝水滴的pH值，由10幅图形表示计算结果，并分析了初凝区的腐蚀过程机理，及应该采取的措施.

关键词: 初凝水滴分配系数酸腐蚀

汽轮机初凝区腐蚀机理分析

朱志平 , 黄可龙 , 周艺 , 周琼花

腐蚀科学与防护技术 doi:10.3969/j.issn.1002-6495.2006.01.006

从汽轮机初凝区的存在物质着手,通过电中性与物料平衡公式推导了在NH3、CO2、HCl、CH3COOH共存时其pH值的精确计算方程式,计算了4种物质的浓度在0.1 mg/L～0.5 mg/L之间变化时初凝水滴的pH值,由10幅图形表示计算结果,并分析了初凝区的腐蚀过程机理,及应该采取的措施.

关键词: 初凝区 , 初凝水滴 , 分配系数 , pH值 , 酸腐蚀

铝电解质初晶温度测定装置及初晶点数模的研究

任凤莲 , 李海斌 , 蔡震峰 , 游玉萍

冶金分析 doi:10.3969/j.issn.1000-7571.2005.03.003

电解质初晶温度是铝电解生产过程中的一个重要参数,本文研究了直接测定铝电解质初晶温度的装置.整套装置由进样系统、高温炉、炉温控制系统、计算机测控系统组成.采用新装置可以在线实时读取数据并自动绘制温度曲线,获取结果方便准确,减少了人为误差.同时采用均匀设计法进行试验设计,考察了Na3AlF6-Al2O3-MgF2-CaF2-LiF五元体系的初晶温度,并由此建立了该体系初晶温度的数学模型.由此模型得出的预报值与实测值之间的绝对误差在±5 ℃以内.

关键词: 初晶温度 , 测量 , 铝电解质 , 装置 , 数学模型