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短程硝化过程中硝化速率与N_2O产生速率的关系

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化工学报 2015年第11期66卷 4652-4660页

作者：刘越李鹏章彭永臻北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京市污水脱氮除磷处理与过程控制工程技术研究中心北京100124

N2O是3种主要的温室气体之一,污水的生物脱氮过程是N2O产生的一个主要人为来源。通过对不同条件下生活污水短程硝化过程中N2O的产生情况进行研究,考察了短程硝化过程中硝化速率(AOR)与N2O产生速率(N2OR)之间的关系。结果表明:随着DO水... 详细信息

N2O是3种主要的温室气体之一,污水的生物脱氮过程是N2O产生的一个主要人为来源。通过对不同条件下生活污水短程硝化过程中N2O的产生情况进行研究,考察了短程硝化过程中硝化速率(AOR)与N2O产生速率(N2OR)之间的关系。结果表明:随着DO水平的提高,AOR逐渐上升,N2OR则呈现先增加后减少的趋势;最大N2OR出现在DO为0.6 mg·L-1时,为1.29 mg N2O-N·(g MLVSS)-1·h-1。低DO水平下AOR的提高会引起N2OR的增加;但高DO水平下较高的AOR不一定产生较多的N2O。不同条件下,N2O的产生途径不同,引起N2OR的变化。在DO较低时,N2O的产生以NH2OH/NOH途径为主,AOR的提高会促进N2O产生;随着DO的增加,N2O的产生途径主要为AOB的有氧反硝化作用,此时较高的DO水平会对这一反应造成抑制,虽然反应过程中AOR较高,但N2OR处于较低水平。

关键词：短程硝化硝化速率 N2O产生速率温室气体环境数值分析

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思政元素融入“大学物理实验”教学初探

教育教学论坛 2023年第8期 118-121页

作者：杨微李鹏章田传进景德镇陶瓷大学机械电子工程学院江西景德镇333403 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333403

“大学物理实验”课程是理工类高校进行科学实验训练的重要基础课程。目前,“大学物理实验”课程着重强调知识传承,较少体现育人功能。课程思政融入专业课教学是我国高校教学改革的重要方向之一,如何合理地将思政元素潜移默化地融入“... 详细信息

“大学物理实验”课程是理工类高校进行科学实验训练的重要基础课程。目前,“大学物理实验”课程着重强调知识传承,较少体现育人功能。课程思政融入专业课教学是我国高校教学改革的重要方向之一,如何合理地将思政元素潜移默化地融入“大学物理实验”课程教学过程是亟须深入研究的课题。从教师思想认知深化、教学模式改进及评估方式优化等方面阐述思政元素融入“大学物理实验”课程的实践路径,实现知识传承与立德树人的和谐统一。

关键词：课程思政大学物理实验教学改革立德树人

Lan+1NinO3n+1阴极材料的制备及其在SOFC中的应用研究

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Lan+1NinO3n+1阴极材料的制备及其在SOFC中的应用研究

作者：李鹏章哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

将固体氧化物燃料电池(SOFC)的操作温度降低至中低温区(500-800o C)是克服其高温运行所带来的诸多问题及实现商业化的必然趋势。Ruddlesden-Popper(简称RP)型类钙钛矿材料由于其自身的诸多优点引起人们的关注,并被试图用于IT-SOFC阴极... 详细信息

将固体氧化物燃料电池(SOFC)的操作温度降低至中低温区(500-800o C)是克服其高温运行所带来的诸多问题及实现商业化的必然趋势。Ruddlesden-Popper(简称RP)型类钙钛矿材料由于其自身的诸多优点引起人们的关注,并被试图用于IT-SOFC阴极。所谓RP结构,实质上是由n层ABO3型钙钛矿层与AO型岩盐层交替而构成的复杂层状结构。本文对Lan+1Nin O3n+1系列材料的物性和电化学性能以及在SOFC单电池中的应用进行了系统研究,以期获得新型高性能中温阴极材料。首先,利用sol-gel法在1100oC煅烧合成了Lan+1Nin O3n+1(n=1,2,3,4,5)纯相,研究了其与常用电解质Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)的化学相容性,之后在1100o C条件下共烧4h后SDC的衍射峰向低角度方向发生了移动,这是因为La3+向SDC扩散,导致晶格膨胀。采用直流四端法进行电导率测试发现在同一温度下随着钙钛矿层数n的增加其单导率明显增大,在低温段,Arrhenius图几乎为线性,主要导电机制符合小极化子跳跃机制,并且La5Ni4O13和La6Ni5O16两种材料在室温到800oC的整个温度区间内电导率均在100Scm-1以上,满足SOFC阴极材料对电导率的要求。热膨胀性能分析表明La2Ni O4具有最大的TEC,约为14.79?10-6K-1,随着钙钛矿层数n的增加其TEC逐渐降低的趋势,降低幅度在1.9%-4.2%。其次,为了研究材料的电化学性能,用合成的五种阴极材料分别制备阴极浆料,以SDC为电解质制备半电池,利用常规的三电极法对阴极进行交流阻抗谱测试,700o C的阻抗谱研究发现La3Ni2O7阴极材料具有最小的极化阻抗,达到0.28Ωcm2,随着n由2增加到5,极化阻抗逐渐增大并且增大趋势趋于平缓。为了研究Lan+1Nin O3n+1(n=1,2,3)三种阴极电化学反应的控制步骤对半电池在不同氧分压下进行阻抗谱测试,700o C阻抗谱拟合分析发现低频弧代表氧的吸附解离过程,高频弧代表三相反应区的电荷转移过程,高频部分曲线始终处于低频曲线的上方,这表明高频部分所对应的过程是影响电极性能的主要过程,即电极反应的速率控制步骤为氧离子在TPB区的电荷转移过程。半电池断面SEM图显示五种半电池阴极牢固的附着在SDC电解质片上,没有出现裂纹或电极卷边脱落的现象。最后,制备了电解质支撑Ni-SDC/SDC/Lan+1Nin O3n+1单电池,并在双气室中进行测试,将700o C的输出性能进行了对比,五种样品的开路电压都处于0.8-0.85V之间,最大功率密度分别为49.49、37.63、46.03、38.77和44.73 m Wcm-2。综上所述,Lan+1Nin O3n+1阴极在电导率及阴极电化学性能上具有较好的性能,可以通过调节材料的合成条件和微观形貌来进一步改善材料性能,但这还需进一步进行深入研究。

关键词： Lan+1NinO3n+1 IT-SOFC 电化学性能 Ruddlesden-Popper氧化物电导率

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分子筛的表面改性及其吸附性能的研究

分子筛的表面改性及其吸附性能的研究

作者：李鹏章山东理工大学

学位级别：硕士

本文以MCM-41和SBA-15两种分子筛为基体,分别对它们进行氨丙基、膦酸酯基和金属离子螯合三步改性制备了各种吸附剂。使用傅立叶红外光谱、热重和氮气吸附等手段对改性前后的吸附剂进行表征,探讨了MCM-41和SBA-15改性后的性能变化。随后... 详细信息

本文以MCM-41和SBA-15两种分子筛为基体,分别对它们进行氨丙基、膦酸酯基和金属离子螯合三步改性制备了各种吸附剂。使用傅立叶红外光谱、热重和氮气吸附等手段对改性前后的吸附剂进行表征,探讨了MCM-41和SBA-15改性后的性能变化。随后研究了各种吸附剂对磷酸根离子和DNA的吸附能力,考察了多种因素对磷酸根和DNA吸附效率的影响。主要研究结论有：经表面改性的MCM-41和SBA-15分别记为A13+-MCM-41、La3+-MCM-41、 Zn2+-MCM-41、Ce3+-MCM-41和A13+-SBA-15、La3+-SBA-15、Zn2+-SBA-15.Ce3+-SBA-15。实验结果表明,所提出的表面改性方法可行;改性后的分子筛比表面积、孔容和孔径都有所降低,但仍保留着介孔材料的特征。改性分子筛对磷酸根的吸附效率很高,四种金属离子与磷酸根作用力大小为Al3+>La3+>Zn2+>Ce3+。A13+-MCM-41和A13+-SBA-15对磷酸根的吸附效率都在90%以上。所有吸附剂在30 min内均能达到吸附平衡;最佳标准液pH为6左右;磷酸根吸附效率随温度的升高而降低。吸附数据均符合Langmuir和Freundlich吸附模型。此外,所有被吸附的磷酸根都能用0.5 mol/L的NaOH溶液进行解吸,再生吸附剂的吸附效率有不同程度的降低。未经改性的MCM-41和SBA-15对DNA的吸附能力很弱;经过改性后,DNA吸附效率明显增加。四种金属离子中Al3+是分子筛改性的最佳选择,经过Al3+改性的MCM-41和SBA-15对DNA的回收率都在80%以上,吸附符合Langmuir吸附模型,线性相关系数均在0.98以上,说明DNA吸附是单分子吸附。使用不同浓度和pH的NaCl洗脱液可对吸附剂进行洗脱,用于回收DNA。研究发现洗脱液浓度为3-4 mol/L,pH为6左右时DNA回收率较高。

关键词：分子筛改性吸附磷酸根 DNA

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景观水体表观污染的表征方法研究

景观水体表观污染的表征方法研究

作者：李鹏章苏州科技学院

学位级别：硕士

所谓水体的表观污染,就是水体的某些特征引起人们感官不悦的现象,例如水体发黑发臭、水华等。人们对水体的感官表述有很大的主观性,即使对同一种水体的感官状况,不同的人也会有不同的描述;而对于一种或几种不同感官的水体,取其一小部分... 详细信息

所谓水体的表观污染,就是水体的某些特征引起人们感官不悦的现象,例如水体发黑发臭、水华等。人们对水体的感官表述有很大的主观性,即使对同一种水体的感官状况,不同的人也会有不同的描述;而对于一种或几种不同感官的水体,取其一小部分水样观察,其水色等感官状况也会变浅,与水体感官相差甚大。寻求一套科学的水体表观污染的表征方法,可对水体表观污染程度进行正确客观评判,这种评判不以人的主观因素为转移;也可以对水体感官变化状况进行科学记载。本研究首先对已有的水体表观污染的极端情况—黑臭的判定方法做了的可靠性研究,然后对水体吸收光谱曲线以及曲线、表观性状与水体综合感官的关系进行了研究,得出以下结论: (1)通过黑臭指数关系式的试验研究表明,黑臭指数关系式对河流的同一感官不同的黑臭指数判别式有不同的判别结果;每一种判别式对水体感官黑臭的判定结果与水体实际感官出入均较大,不可靠。建立一种合理、科学、普遍适用的水体表观污染表征方法是极其必要的。 (2)通过水体吸收光谱曲线的试验研究表明,不同表观性状的吸收光谱曲线虽然总体走势相同,但曲线最大吸光度、平均吸光度、出现最大吸光度处所对应的波长、起始点与曲线趋于平缓点之间的水平距离、曲线平缓处相对x轴的垂直距离均不相同。对于黑色、黄色、绿色3种常见颜色水体的在可见光范围(400nm—760nm)内的吸收光谱曲线观察可知,这3种相差较大颜色的吸收光谱曲线形状皆不相同,均有自己的特征,但同种颜色水体吸收光谱曲线相似。可以用可见光范围内吸收光谱曲线区分这3种颜色感官的水体。 (3)不同感官水体吸收光谱曲线与感官良好水体(清洁水体、抽滤后水体、自来水)吸收光谱曲线相减后的间隔面积以及浊度均随水体表观变差而逐渐变大,水体的综合表观等级可以由曲线间隔面积以及浊度得到区分;用不同综合表观等级的水体其全光谱扫描的吸光度减去相应的抽滤后水样扫描的吸光度的间隔面积表征水体综合表观最为合理。

关键词：景观水体表观污染表征方法表观性状吸收光谱曲线

COD/N与pH值对短程硝化反硝化过程中N_2O产生的影响

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中国环境科学 2014年第8期34卷 2003-2009页

作者：李鹏章王淑莹彭永臻刘越北京工业大学环境与能源学院北京100022

利用SBR反应器,通过投加乙醇控制COD/N为0、1.5、3、4.5,调节pH值分别在6、7、8,反硝化初始投加NO2--N为30mg/L,考察了缺氧条件下COD/N与pH值对短程硝化反硝化过程中N2O产量的影响.结果表明:低COD/N可以造成N2O持续较高的逸出,N2O最大... 详细信息

利用SBR反应器,通过投加乙醇控制COD/N为0、1.5、3、4.5,调节pH值分别在6、7、8,反硝化初始投加NO2--N为30mg/L,考察了缺氧条件下COD/N与pH值对短程硝化反硝化过程中N2O产量的影响.结果表明:低COD/N可以造成N2O持续较高的逸出,N2O最大产生量为2.35mg/L;低pH值条件下增加了N2O的积累,pH值在6时的N2O积累量是pH在7、8时的800倍;高COD/N和高pH值下的N2O产生速率最小,而当pH=6,COD/N=0时,N2O产生速率最大,为2.35×10-3mgN/(mgMLSS·L·h).其原因是:N2O还原酶争夺电子的能力较弱,充足的电子供体有利于N2O的还原;低pH值可影响微生物的代谢,且在H+存在时产生的游离亚硝酸(HNO2)对N2O还原酶具有抑制作用.充足的碳源和碱性条件,是降低短程硝化反硝化过程中N2O产量的关键因素.

关键词：碳氮比 pH值短程硝化反硝化 N2O

短程硝化过程中NO_2^-对NH_4^+及NH_2OH氧化产生N_2O的影响

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化工学报 2015年第3期66卷 1133-1141页

作者：刘越彭轶李鹏章侯红勋彭永臻北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京市污水脱氮除磷处理与过程控制工程技术研究中心北京100124 安徽国祯环保节能科技股份有限公司安徽合肥230088

N2O是一种强效的温室气体,而污水生物脱氮过程是N2O产生的一个主要人为来源。在本研究中,向生物处理出水中投加NH+4、NH2OH及NO-2,研究了NO-2对NH+4及NH2OH氧化过程中N2O产生的影响。试验结果表明,NH+4及NH2OH氧化过程的最初30 min内(... 详细信息

N2O是一种强效的温室气体,而污水生物脱氮过程是N2O产生的一个主要人为来源。在本研究中,向生物处理出水中投加NH+4、NH2OH及NO-2,研究了NO-2对NH+4及NH2OH氧化过程中N2O产生的影响。试验结果表明,NH+4及NH2OH氧化过程的最初30 min内(总反应时间180 min)产生的N2O占总N2O产生量的25%以上。在NH4+或NH2OH氧化完成前的30 min内,N2O的净产生量仅有0.2 mg·L-1。NH2OH的氧化是短程硝化开始阶段产生N2O的途径,此后NH+4或NH2OH氧化为AOB提供还原NO-2电子,引起的反硝化作用是产生N2O的主要途径。在实际生活污水短程硝化试验过程中,由于部分COD的存在,在低氧条件下,可能会出现异养菌的反硝化作用。同时,由于氧气及NO-2对氧化亚氮还原酶(NOS)的抑制,使得在生活污水进行短程硝化时,N2O的净产量比上述出水试验时增加了17%以上,总产量最高达到了11.07 mg·L-1。这一途径对N2O产生的贡献也是不容忽视的。

关键词：短程硝化 NO-2 NH2OH氧化异养反硝化

生活污水生物脱氮反硝化过程中电子竞争对N2O产生的影响

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应用基础与工程科学学报 2015年第4期23卷 645-655页

作者：李鹏章王淑莹刘越彭永臻杨庆北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京100124

目前,已有研究主要认为较小的COD/N是导致污水反硝化过程中N2O产生的关键因素,但有少部分研究发现即使在较小的COD/N下也没有发生N2O的累积.本研究利用SBR反应器,以实际生活污水为研究对象,考察了不同COD/N下各类电子受体类型(NO-3、NO-... 详细信息

目前,已有研究主要认为较小的COD/N是导致污水反硝化过程中N2O产生的关键因素,但有少部分研究发现即使在较小的COD/N下也没有发生N2O的累积.本研究利用SBR反应器,以实际生活污水为研究对象,考察了不同COD/N下各类电子受体类型(NO-3、NO-2、N2O及其组合)中氮氧化物的还原情况,进而探索反硝化过程中N2O产生的机理.结果表明:(1)在反硝化过程中,NO-3还原酶(Nar)、NO-2还原酶(Nir)、NO还原酶(Nor)以及N2O还原酶(Nos)均会发生对电子的竞争;(2)4种氮素还原酶对电子的竞争既会出现在碳源充足时,也会出现在碳源受限时;(3)COD/N的增加能够提高电子受体的还原速率和电子消耗速率,但在电子竞争环境下,N2O是否会发生积累取决于电子在Nos上分布的多少而不是COD/N的高低.

关键词：反硝化氮素还原酶电子竞争 N2O

工业污水处理厂生化出水氨氮周年变化及原因分析

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化工进展 2018年第9期37卷 3691-3698页

作者：何尚卫张雷张超刘斌邵娟李鹏章南京大学盐城环保技术与工程研究院江苏盐城224002 江苏省产业技术研究院水环境工程技术研究所江苏盐城224002 盐城市环境监测中心站江苏盐城224000

化工园区工业污水处理厂生化出水氨氮呈现出显著的周年变化。对进水水质进行分析,发现进水p H、氨氮浓度、阴离子浓度、重金属离子浓度均不是影响冬春季该工业污水厂生化出水氨氮不达标的原因。实验室连续流小试试验表明,好氧池污泥浓... 详细信息

化工园区工业污水处理厂生化出水氨氮呈现出显著的周年变化。对进水水质进行分析,发现进水p H、氨氮浓度、阴离子浓度、重金属离子浓度均不是影响冬春季该工业污水厂生化出水氨氮不达标的原因。实验室连续流小试试验表明,好氧池污泥浓度、溶解氧也不是显著影响冬春季工业污水厂生化出水氨氮不达标的原因。进一步分析表明,温度显著影响该工业污水厂生化出水氨氮浓度,且存在不同的阈值。在夏季温度逐渐升高时,出水氨氮并没有逐渐下降,而是在当地最低气温达19~21℃时,出水氨氮才迅速下降并保持稳定;在冬季温度逐渐降低时,出水氨氮并没有逐渐升高,而是在当地最低气温达3~5℃时,出水氨氮迅速上升并保持稳定,且超出排放标准。温度较低时可以投加葡萄糖,提高对氨氮的去除能力。

关键词：化学工业园区生化出水氨氮影响因子温度