生物燃料电池处理生活污水同步产电特性研究

以某生活污水处理厂缺氧池活性污泥为接种体,以葡萄糖为模拟生活废水,构建双室型微生物燃料电池。利用微生物燃料电池(MFC,Microbial fuel cell)实现生活废水降解与同步产电。研究基质降解动力学及温度对MFC电极过程动力学的影响,明确微生物电化学活性、阳极传荷阻抗、阳极电势、电池产能之间的关系,考察库伦效率及COD去除率。研究结果表明,电池功率输出与基质浓度关系遵循莫顿动力学方程:P=Pmaxc/(ks+c),其中,半饱和常数ks为138.5 mg/L,最大功率密度Pmax为320.2 mW/m2。葡萄糖浓度较小时,反应遵循一级动力学规律:-dcA/dt=kcA,k=0.262 h-1。操作温度从20℃提高到35℃,生物膜电化学活性不断提高,传荷阻抗从361.2Ω减小到36.2Ω,阳极电极电势不断降低,同时,峰值功率密度从80.6 mW/m2提高到183.3 mW/m2。45℃时,产电菌活性降低,峰值功率密度减小到36.8 mW/m2。葡萄糖浓度为1 500 mg/L,温度为35℃时,MFC电化学性能最佳,稳定运行6 h后库伦效率为44.6%,COD去除率为49.2%。     

基于电磁拓扑的多腔体屏蔽效能快速算法

提出基于电磁拓扑理论计算开孔多腔体屏蔽效能的快速方法.首先给出双腔体等效电路和电磁拓扑信号流图,并推导孔缝节点处的散射矩阵,给出拓扑网络的散射矩阵方程和传输矩阵方程,获得双腔体的广义Baum-Liu-Tesche(BLT)方程.在此基础上研究了开孔三腔体,包括串型级联三腔体和串并型混合级联三腔体的广义BLT方程.对于串型级联三腔体,其电磁拓扑网络和广义BLT方程在双腔体基础上直接扩展即可获得.而对于串并型混合级联三腔体,通过将位于三腔体公共面上的孔缝等效为三端口网络节点,并根据三端口网络散射参数定义推导获得该节点的散射矩阵,最终得到串并型混合级联三腔体的广义BLT方程.本文方法对双腔体的计算结果与文献结果和实验结果相符合,对3组不同类型和尺寸开孔腔的屏蔽效能的计算结果与时域有限差分法计算结果符合较好.该算法不仅效率高,通过对所有计算结果和实验结果的误差统计分析,表明该算法具有较高的计算准确度.     

2.5THz量子级联激光器的研制

基于束缚态到连续态跃迁有源区能带结构,实现了2.5THz量子级联激光器的连续波工作。激光器的输出频率随电流可在2.45~2.47THz之间可调,在连续波工作模式下的最高输出功率大于6.0mW,最高连续波工作温度为60K,阈值电流密度为120A/cm2,经Si透镜整形后的输出光斑为高斯分布。     

SOI环形光波导谐振腔双层石墨烯调制器（英文）

在片上光互连系统中,电光调制器起到将电信号调制为光信号的作用,是光互联系统中的核心部件之一。调制器的3dB带宽决定着载波所能携带的最大信息量,是衡量调制器性能的核心参数。利用石墨烯和高Q环形谐振腔设计成具有CMOS结构的新型调制器,其集成了石墨烯的宽带吸收、载流子迁移率高等材料优势和高Q值环形光学谐振腔的光程放大的结构优势,通过理论计算,其3dB调制带宽可以达到100GHz。同时,基于微环谐振腔的石墨烯电光调制器结构可以方便的与光互联系统中的波分复用器相集成,从而提升片上光互联系统的集成度和降低技术复杂性。     

对硝基苯酚分子印迹聚合物最佳功能单体的筛选及其水样固相萃取中的应用

以对硝基苯酚(4-NP)为对象,采用非印迹聚合物(NIP)库筛选法选出乙烯基咪唑为最佳功能单体,通过实验选出乙腈为最合适的聚合溶剂、三甲氧基丙基三甲基丙烯酸酯(TRIM)为交联剂制备分子印迹聚合物。对固相萃取进行了优化,用pH=2.5的磷酸盐缓冲溶液上样、体积比为45∶55的乙腈和磷酸盐缓冲溶液淋洗、甲醇洗脱条件下,聚合物具有最佳印迹效果。4-NP分子印迹聚合物的表观吸附量达到5.8 mg/g。该印迹聚合物对4-NP及其结构类似物苯酚和对氯苯酚的萃取回收率分别为96.0%、78.8%和77.8%,表明具有较高的选择性,还成功地用于自来水样品中4-NP的固相萃取,回收率达到93.1%。由此可得该方法快速、有效,可用于分子印迹聚合物优化制备。     

微流控技术筛选酶抑制剂的研究进展

随着近年新合成或提取的化合物大量涌现,药物筛选朝着快速、高效、高通量方向发展。微流控分析技术具有的分析微型化、高通量化、可集成化和良好的生物相容性等特点,为药物的筛选提供了新的方法和技术平台。本文简要介绍了酶抑制剂筛选,重点评述基于微流控技术筛选酶抑制剂的研究进展。     

XANES技术探究酸处理对义马煤中硫形态及其热变迁行为的影响

利用XANES技术研究了酸处理对义马煤的比表面积、体相及表面硫形态分布和热解过程中硫变迁行为的影响。结果表明,由于酸处理过程中部分镶嵌于有机质中的矿物质被脱除导致部分闭合孔打开,煤的比表面积有所增大。HCl-HF和HCl-HF-HNO_3处理脱除了煤中大部分矿物质和无机硫,由于HNO_3的强氧化性,YMN中亚砜和砜硫化物的相对含量均高于YMR和YMD。相比煤样体相,酸处理过程对表面形态硫的分布产生了更为明显的影响。酸处理煤样热解含硫气体释放量减少,但由于大部分碱性矿物质的脱除和煤中易分解形态硫相对含量的增加,含硫气体释放率增加。不同形态硫之间的内部转化使得酸处理煤焦中主要形态硫的分布更为均匀。通过HCl-HF-HNO_3处理可以有效地脱除煤中矿物质及无机硫,并改变煤中形态硫分布,从而为高灰分、富含黄铁矿的高硫煤的利用提供指导。     

固液界面的力?电?化学耦合及在电催化体系中的应用

目前许多新型高效金属催化剂在设计制备中都考虑到表面力学因素, 例如层状结构、核壳结构等, 其表面高活性原子受到不同程度的应变作用. 应变可直接改变金属的能带带隙, 对催化剂表面的电化学反应产生显著影响, 是一种有效提升材料催化活性的新思路和制备高性能催化剂的新途径, 因此受到了科研工作者的广泛关注. 传统的材料应变工程手段存在着活性物质层的应变值难以精确定量, 并缺少实时调控以及制备工艺繁琐等难题, 导致应变与电催化活性相关性规律识别方面的理论和实验研究进展缓慢. 相比于传统的材料手段, 交变载荷产生的应变具有幅值和频率的可变性以及连续的调控性, 在实验中可以完全排除噪声、缺陷、空位、基底效应等其他外部或材料本征的影响因素. 该综述从经典固液界面热力学表述出发, 简要介绍了电催化体系中的力?电?化学耦合效应, 归纳总结目前电催化体系中应变施加的实验手段和分析方法, 并基于目前相关研究着重讨论在交变载荷作用下应变对金属表面电催化反应的作用机理, 最后从力学角度展望了表面力学在电催化体系中的研究重点及发展趋势.      

基于广义模糊集合的红外微弱目标图像自适应增强算法

在广义模糊集合及局部自适应增强算法研究的基础上,提出一种针对红外微弱目标图像的实时模糊域自适应增强算法,利用反正切函数作为映射,将空间域的灰度图像变换为对应的广义隶属函数.实验结果证明,该算法不仅能有效地提高图像灰度动态范围,使各区域之间层次更加清楚,而且同时能自适应地增强图像局部区域不同灰度层次的边缘和细节,使边缘和细节明显地突出.     

近红外传感器在无线遥控计数系统中的应用

利用反射式近红外传感器、无线电收/发模块及四合一功能组合计数集成电路等器件,研究了无线遥控红外线计数器。当有产品通过红外线检测区域时,就会有一部分红外光信号经产品反射回来,被与红外线发射管同排安装的光敏接收管收到并转换成同频率的电信号,再经红外传感器模块内电路进行放大、比较处理,输出高电平信号,启动发射机工作。接收机收到发射机发来的无线遥控编码信号后,再经解调、解码电路处理,输出编码脉冲,对此脉冲信号进行计数,就实现了对产品的统计。整个系统为模块化结构,具有安装容易、抗震能力强、传输距离远、工作稳定、计数准确、高亮度数字显示等特点。可用于重工业、轻纺工业、食品工业、农牧业一些设备或流水线上对产量或流量进行遥控计数。