改性钛基PbO2电极的制备及其对COD的快速检测

通过制备Ti/α/β-PbO₂、Ti/Ag/β-PbO₂这两种含有不同中间层的钛基二氧化铅电极来探究电催化氧化技术快速测定葡萄糖模拟废水中有机物(COD)含量的可行性。为了评估两种电极的各项性能,首先采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对电极进行形貌表征,其次进行电化学性能测试包括线性伏安曲线(LSV)、塔菲尔曲线(Tafel)、循环伏安曲线(CV)以及交流阻抗测量分析。结果表明,Ti/α/β-PbO₂电极表面晶体结构更加均匀,晶粒尺寸偏小,具有更大的电活性表面积。Ti/α/β-PbO₂电极的析氧电位为1.77 V,为·OH的产生提供良好条件。在Tafel、CV测试中,Ti/α/β-PbO₂电极的交换电流密度i₀及比电容C_p分别为0.0995 A·cm^-1、0.004098 F·cm^-1均高于Ti/Ag/β-PbO₂电极,说明Ti/α/β-PbO₂电极的耐腐蚀性以及释放电子的能力优异。最终选用Ti/α/β-PbO₂电极为工作电极。Ti/α/β-PbO₂电极检测COD的最佳条件为：氧化电位1.30 V、电解时间150 s、电解液浓度0.03 mol·L^-1 硝酸钠(NaNO₃)。电化学法与比色消解法测定COD的相关系数可达0.9909,同时具有良好的重现性与相关性,COD的检测范围为0 mg·L^-1 ~ 500 mg·L^-1。在误差允许的范围内可以替代标准的重铬酸钾法,为实现COD的在线快速检测提供参考价值。     

隔膜式电解槽生物膜阴极降解苯酚的过程及其条件的优化

以炼油废水中的主要污染物苯酚为目标污染物, 采用不同生物膜电极反应器对苯酚进行降解, 从而寻找出降解苯酚的最佳反应途径. 研究结果表明, 运用隔膜式电解槽生物膜阴极区域对苯酚废水进行处理, 其苯酚的去除效果虽然没有在生物膜阴极与阳极相混合的混合式反应器中处理效果好, 但在18 h内苯酚浓度降解到0, 并且其化学需氧量(COD)去除率最高, 在16 h内COD去除率达到80%. 对于隔膜式电解槽生物膜阴极区域的降解条件优化后发现, 电流设定为5 mA, 初始苯酚质量浓度低于200 mg/L, 温度为35 ℃时, 苯酚降解效果最佳.     

纳米结构钛酸盐电极快速测定水体COD

分析了纳米结构钛酸盐电极快速测定COD的基本原理及COD标准物质定值方法。通过对纳米结构钛酸盐表征分析,钠型钛酸盐电极具有较高的灵敏度,外加0.7 V工作电位,测定COD溶液标准物质的线性相关系数大于0.995,误差在±8%以内;与国标方法比较,测量同一水样的误差在±15%以内。纳米结构钛酸盐电极可用于测量水体COD。     

Experimental design approach for petrochemical waste water treatment using solar assisted photo Fenton process

In this study, the effect of photo-Fenton process on the treatment of petrochemical waste water treatment was investigated. The influence of process conditions were determined by factorial design. Optimization of the process conditions were performed by central composite design. Under, optimized conditions lab scale and solar assisted pilot scale of petrochemical waste water treatment was performed. Three factors namely initial pH, H₂O₂ concentration (mM) and Fe²⁺ concentration (mM) executed the essential role in petrochemical waste water treatment. Central composite design resulted in the prediction of optimized value as 6.5 initial pH, 15.65 mM of H₂O₂ concentration and 2.09 mM of Fe²⁺ concentration. Under these conditions, the reduction in chemical oxygen demand (COD) percentage reached about 68.67 ± 2.8% after 280 min in pilot scale of solar assisted photo Fenton process of petrochemical waste water treatment. Thus, experimental design combined with advanced Fenton process can become a feasible unconventional method for petrochemical waste water treatment.     

基于连续光谱法联合测定NH3-N、COD方法研究

针对地表水中Ⅰ—Ⅴ类水域、地下水、工业废水对氨氮及化学需氧量准确快速联合测定的需求,融合光谱分析法中的连续光谱法与顺序注射技术（SIA）,基于地表水国家检测标准,以氨态氮（NH₃-N）、化学需氧量（COD）原位水质参数为检测对象,设计了一种小型微量原位水质NH₃-N、COD高效快速检测仪。该系统主要依据自主设计的基于紫外灯照射消解与加热密闭消解方法同时进行的消解池结构以及基于光谱扫描设计的的检测池结构,达到快速消解稳定检测的目的。同时系统基于分光光度法优化了检测流程,测定开始COD消解的同时,待检测池中的NH₃-N指数显色后的配位化合物进行光谱扫描测定,消解后,进行COD的测定,整个检测过程相比国标检测法缩短至少60 min,可以实现25min内自动完成NH₃-N及COD的测定,大大节约时间成本。绘制经光谱扫描显色反应后配位化合物的吸光度与连续波长曲线可得：NH₃-N、COD分别于690和445 nm处具有明显吸收峰,经读取峰的吸光度值,采用最小二乘法分别建立NH₃-N、COD回归建模,拟合回归方程并计算相关系数,绘制相应参数的吸光度-浓度工作曲线。实验结果表明：在0~2 mg·L-1浓度范围内,NH₃-N标准工作曲线相关系数r≥0.998 7,且浓度与吸光度成正相关。重复性相对标准偏差为1.36%~1.68%,加标回收率为97%~102%;在0~50 mg·L-1浓度范围内,COD标准工作曲线相关系数r≥0.997 8,浓度与吸光度呈负相关。重复性相对标准偏差为2.14%~2.48%,加标回收率为97.6%~102.95%。系统的测定结果准确、直线性与稳定性良好,具有较高的可行性与可靠性。基于SIA与连续光谱法联合测定NH₃-N、COD的方法研究,为拓宽光谱法在水质快速检测领域的应用、提高检测效率等方面的研究具有重大价值。     

CdSe/泡沫镍薄膜电极对结晶紫的光电催化降解

采用恒电位电沉积法,以泡沫镍为基底电极,制备了CdSe/泡沫镍薄膜电极,采用扫描电子显微镜、紫外可见漫反射光谱和能谱分析表征了CdSe薄膜的形貌及其组成。应用该电极研究结晶紫溶液在光电催化降解过程中的COD去除率。结果表明,以白炽灯(100 W,2只)为光源,采用电沉积30 min所得的CdSe/泡沫镍薄膜电极为工作电极,外加偏压为0.4 V(vs.SCE),0.01 mol/L NaCl为电解质,光电催化降解浓度为0.001 g/L的结晶紫溶液120 min,COD去除率达到84.3%。     

基于全光谱分析的水质化学耗氧量在线监测技术

针对水体中化学需氧量在线监测的迫切需求,设计了一种基于全光谱分析的水质化学耗氧量监测系统.该系统通过测量已知化学耗氧量的水质吸收光谱,利用最小二乘法建立吸光度与化学耗氧量的传输方程;针对待测水样,通过已建立的传输方程来反演水体化学耗氧量的浓度.通过模拟复杂水样进行化学耗氧量值测量,并将测量值与实验室结果进行比较,验证了该系统的可靠性.结果表明,该全光谱法水质监测系统不需要消耗任何试剂,无二次污染,测量准确度高、速度快,可广泛应用于水质化学耗氧量的实时、现场监测分析.     

COD速测仪测定工业废水中CODCr

采用标准回流法和仪器法（用ＣＯＤ速测仪）对工业废水化学需氧量进行对照测定，结果发现，用ＣＯＤ速测仪测定工业废水，简便、快速、精密度好、准确度高。     

基于腔面非注入区的半导体激光器的热特性分析

利用Ansys有限元分析软件模拟了宽条形激光器腔面在不同生热率条件下对有源区温度的影响,并对带有腔面非注入区的激光器结构进行了热分析,比较了不同长度的非注入区结构的器件的温度特性。腔面的温升对器件可靠性影响极大,计算结果表明随着非注入区宽度的增加,芯片前腔面有源区的温度明显降低。结果为采用非注入区结构提高COD阈值功率提供了设计参考。     

水体透射光谱结合主成分分析(PCA )改进化学需氧量(COD)含量估算研究

化学需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）是水体有机污染的一项重要指标,化学需氧量越高,表示水污染程度越严重。 为了解决传统的COD测量方法耗时较长,不利于快速、实时地获取水体中COD的信息等问题。本文提出了基于透射光谱测量结合主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)改进水体COD含量估算模型。具体的,采集100组COD水体光谱信息,分别使用3种不同的高光谱数据预处理方法对光谱数据进行预处理,分析不同预处理方法对模型精度的影响,并基于不同的预处理方法分别建立高斯过程回归模型(Gaussian Process Regression, GPR)和BP神经网络模型,分析不同预处理方法对模型精度的影响;并对各模型结合PCA数据降维方法进行模型的改进,通过比较模型的精度选择最优模型进行水体COD含量的检测。结果显示,相比于原始光谱数据建立的GPR模型和BP神经网络模型,数据预处理后的模型精度明显提升;且结合PCA对预处理后的数据进一步降维处理后,模型精度得到了进一步的提升。其中,基于标准正态变量变换特征结合PCA改进BP神经网络模型基于PCA改进的BP神经网络模型R^2高达0.9940,均方根误差RMSE为0.022540。证明了基于PCA改进的BP神经网络数据降维方法对预处理后的光谱数据进行降维处理,有利于去除光谱中的冗余信息,提取特征信息,可以实现高光谱检测方法可以实现COD含量估算模型的优化,从而为传统COD测量方法存在的问题提出了一种新的解决思路。