炭膜及其在环境领域中的应用

介绍了一种新型的无机分离膜——炭膜，讨论了炭膜的孔结构等基本性质，综述了这种新材料在气体分离、饮用水净化和废水处理等方面的应用，并结合目前炭膜的研究开发现状，分析了制约其发展的因素及相应的解决方法。     

生物质基炭膜的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附

以生物质二层牛皮为原料,在控制热分解条件下制备了生物质基炭膜。利用TG/DTG、XRD、FT-IR、SEM、TEM和低温N_2吸附-脱附等方法对在不同炭化温度下(550~950℃)制备的生物质基炭膜形貌特征、孔隙结构及其表面化学性质进行了表征。考察了炭化温度、反应时间、溶液pH、加入量等因素对炭膜吸附溶液中铅离子的影响。表征结果表明:随着炭化温度的升高,生物质基炭膜碳微晶趋于石墨化发展,总孔容积持续增大,孔隙结构变得更加发达。实验结果表明:随炭化温度升高,生物质基炭膜对铅离子的吸附效果明显变好;在初始铅离子质量浓度为50 mg·L~(-1)、溶液pH为5.5、吸附剂加入量为1.5 g·L~(-1)、吸附时间为6 h的条件下,950℃下所制炭膜对铅离子有较好去除效果,去除率可达99.9%,吸附容量为32.76 mg·g~(-1)。     

煤气发生炉炉渣改性和吸附性能

以工业中生产煤气时产生的煤气炉炉渣为原料,采用手工分选法将炉渣中的炭及残渣分离,再采用酸碱浸渍方法对炉渣残渣进行改性,研究了改性后的炉渣残渣及炉渣中分离出的炭对溶液中苯酚的吸附性能。吸附实验结果表明,分离炭的吸附性能最好,其次为碱改性炉渣残渣和酸改性炉渣残渣,未改性炉渣残渣吸附性能最差。改性的炉渣残渣及分离炭对苯酚吸附过程符合二级吸附动力学模型。吸附等温线研究表明,改性炉渣残渣及分离炭对苯酚的吸附符合Lang-muir吸附等温式。     

简青霉-生物炭联合吸附处理染料废水

利用简青霉菌丝球固定生物炭制得一种新型生物吸附剂,吸附处理亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)两种染料,考察了接触时间、菌丝球和生物炭用量、p H、染料初始浓度等影响因子对处理效果的影响。结果表明,菌丝球固定生物炭不仅保留了两者的吸附能力,而且易于固液分离。含炭菌丝球对亚甲基蓝的吸附效果优于甲基橙。甲基橙和亚甲基蓝的吸附平衡时间分别为48 h和60 h。亚甲基蓝在碱性条件下的吸附去除效果更好,甲基橙的吸附最适p H范围为5~6。Langmuir等温模型比Freundlich等温模型更适合模拟含炭菌丝球对亚甲基蓝和甲基橙的吸附行为。实验结果可以为微生物和生物炭的联合应用提供科学依据。     

碳纳米管特性对有机分离膜性能改进的综述

碳纳米管由于其独特的物理化学性质在有机分离膜技术中引起了极大关注。综述了碳纳米管的形貌、物理化学性质、碳纳米管的功能化及与其他材料的复合对有机分离膜性能改进的研究进展。碳纳米管形貌产生的快速传输效应有效提高了有机分离膜的过滤通量;碳纳米管良好的物理化学性质为改进有机分离膜的分离性能、机械稳定性、抗污染能力均提供了有利条件;碳纳米管的功能化更是为解决有机分离膜通量和选择性的权衡效应问题发挥了重要作用;碳纳米管和其他材料的复合进一步拓宽了碳纳米管对有机分离膜性能改进的范围。     

微乳状液膜与乳状液膜分离废水中Cr(Ⅵ)的对比研究

利用正交优化试验所得最优配比方案,以三正辛胺(TOA)、仲辛醇和磷酸三丁酯(TBP)为载体,Span-80为表面活性剂,正丁醇为助表面活性剂,煤油为膜溶剂制备微乳状液膜;以TOA、仲辛醇、TBP为载体,酸性兰-113为表面活性剂,煤油为膜溶剂制备乳状液膜.通过单因素扩大试验比较了微乳状液膜与乳状液膜对废水中Cr(Ⅵ)的分离效果.结果表明,在相同条件下微乳状液膜对Cr(Ⅵ)具有更高的分离率.随着乳液用量的减少,微乳状液膜对Cr(Ⅵ)的分离率下降不明显,而乳状液膜对Cr(Ⅵ)的分离率明显下降,说明微乳状液膜具有更好的稳定性.     

超细TiO2粒子的超滤分离及回用特性

针对TiO2超细粒子的超滤分离特性进行了试验研究,探讨了操作压力、膜面流速、TiO2投量、pH、电解质等参数条件对膜通量的影响规律及作用机理,证实了浓差极化及滤饼层阻力是影响通量变化的主导因素,在此基础上确定了适宜的超滤工艺条件及膜清洗方式.以甲基橙为降解基质分别测试了经混凝与超滤分离后的TiO2光催化活性,结果表明,超滤不仅可实现TiO2粒子与水的彻底分离,且分离后TiO2催化活性与初次使用相当.研究表明超滤用于悬浮光催化体系的固液分离及催化剂再用是可行的.     

膜气体吸收技术分离VOCs/N2混合气性能的研究

以C6H6/N2混合气为代表,疏水性聚丙烯中空纤维膜为气液接触膜,n-甲酰吗啉(NFM,n-formyl morpholine)水溶液为吸收剂,研究了膜气体吸收法分离 VOCs/N2 混合气性能.考察了吸收剂流量、吸收剂体积分数、进口气流量、进口气浓度和膜组件结构等诸因素对分离性能的影响.结果表明,在吸收剂流量为 20～100 mL/min,进口气流量为 40～300 mL/min,进口气浓度为 10.2 ms/L的条件下,苯的去除率为 65.0%～99.6%,总体积传质系数为 0.0157～0.08412 s-1.实验证明,采用疏水性多孔膜气体吸收法,NFM 水溶液吸收分离 VOCs/N2 混合气具有较高的分离效率和较快的传质速率.     

炭法烟气脱硫技术现状与趋势

介绍了炭法烟气脱硫在脱硫剂、脱硫工艺和设备等方面的应用现状和研究进展 ,分析了制约炭法烟气脱硫技术发展的原因 ,并提出 :开发新材料、新工艺 ,变传统的炭吸附法脱硫技术为炭催化法脱硫技术是炭法脱硫技术的发展方向     

中空纤维膜吸收甲苯气体

采用疏水性聚偏氟乙烯(PDVF)中空纤维膜为气液接触膜,n-甲酰吗啉(NFM)水溶液为吸收剂,研究了膜吸收技术分离甲苯/空气混合气的性能。考察了进气气体浓度、气体停留时间、吸收液体积分数和吸收液流量等诸因素对分离性能的影响。研究结果表明,膜吸收技术可以有效地分离甲苯/空气混合气,甲苯去除率可达90%;提高NFM吸收液的浓度和流量可同时增加甲苯的去除效率η和总传质系数K;气体停留时间的减小导致η降低,K反而增大;进气甲苯浓度的增加导致η下降,同时降低总传质系数K。     

TiO2/活性炭复合纳米纤维膜对亚甲基蓝的吸附研究

摘要以自制的TiO2/活性炭复合纳米纤维膜作为吸附剂,以亚甲基蓝为目标污染物,研究了亚甲基蓝初始浓度、温度、TiO2/活性炭复合纳米纤维膜投加量、pH等对TiO2/活性炭复合纳米纤维膜吸附去除亚甲基蓝的影响,并研究了TiO2/活性炭复合纳米纤维膜的Zeta电位、接触角、光催化再生性能.结果表明:(1)静态吸附时,随着亚...     

湿法再生吸附剂制备及用于大气CO2的直接捕集

基于湿法再生吸附技术，利用强碱性季铵盐树脂材料制备了异相吸附剂薄膜，应用于大气中极低CO2的直接分离，以对抗全球变暖。通过滴定法分析吸附剂材料的电荷密度和吸附容量，利用SEM分析不同工况下制备出来的膜材料的表观结构，并对膜材料进行CO2吸附性能的测试。结果发现，热处理能够明显提高膜材料的吸附性能，还研究吸附剂制备对吸附速率，吸附量和机械强度等性能的影响，发现粒径小于43μm的树脂粉末，按60％质量分数制成的500μm厚膜材料具有较优的综合性能。     

Effects of soiling and cleaning on the reflectance and solar heat gain of a light-colored roofing membrane

A roof with high solar reflectance and high thermal emittance (e.g., a white roof) stays cool in the sun, reducing cooling power demand in a conditioned building and increasing summertime comfort in an unconditioned building. The high initial solar reflectance of a white membrane roof (circa 0.8) can be lowered by deposition of soot, dust, and/or biomass (e.g., fungi or algae) to about 0.6; degraded solar reflectances range from 0.3 to 0.8, depending on exposure. We investigate the effects of soiling and cleaning on the solar spectral reflectances and solar absorptances of 15 initially white or light-gray polyvinyl chloride membrane samples taken from roofs across the United States. Black carbon and organic carbon were the two identifiable strongly absorbing contaminants on the membranes. Wiping was effective at removing black carbon, and less so at removing organic carbon. Rinsing and/or washing removed nearly all of the remaining soil layer, with the exception of (a) thin layers of organic carbon and (b) isolated dark spots of biomass. Bleach was required to clear these last two features. At the most soiled location on each membrane, the ratio of solar reflectance to unsoiled solar reflectance (a measure of cleanliness) ranged from 0.41 to 0.89 for the soiled samples; 0.53 to 0.95 for the wiped samples; 0.74 to 0.98 for the rinsed samples; 0.79 to 1.00 for the washed samples; and 0.94 to 1.02 for the bleached samples. However, the influences of membrane soiling and cleaning on roof heat gain are better gauged by fractional variations in solar absorptance. Solar absorptance ratios (indicating solar heat gain relative to that of an unsoiled membrane) ranged from 1.4 to 3.5 for the soiled samples; 1.1 to 3.1 for the wiped samples; 1.0 to 2.0 for the rinsed samples; 1.0 to 1.9 for the washed samples; and 0.9 to 1.3 for the bleached samples.     

纺织废水的脱色技术进展

印染废水的治理涉及去除COD、BOD、pH值,重金属和卤代烃以及色素。本文详细论述了臭氧氧化法、凝聚法、氯化法、膜技术以及电化学法在印染废水治理中的应用概况、存在问题和今后的发展趋势。     

混合固定化硝化菌和好氧反硝化菌处理焦化废水

对传统的聚乙烯醇(PVA)固定化方法进行了改进，试制了加入麦秸粉末的固定化球和以活性炭纤维膜为载体膜固定化细胞产品。混合固定化硝化细菌和好氧反硝化细菌对经过厌氧折流板反应器酸化后的焦化废水进行脱氮，焦化废水在厌氧折流板反应器中经过18 h的酸化后，pH在8.0左右，开始进入好氧槽进行脱氮。在有效容积为5 L好氧槽中经过12 h的曝气处理，加入麦秸粉末的固定化球对氨氮的去除率高达94.3%；纤维膜固定化细胞产品对氨氮的去除率为85%。整个脱氮过程无NO^-₂-N和NO^-₂-N的积累，实现了好氧条件下的同时硝化和反硝化。     

活性污泥中EPS的2种测定方法及其对膜通量的影响

以动态膜生物反应器（DMBR）中养殖废水为研究体系,探讨活性污泥中细菌胞外多聚物（EPS）的2种测定方法,蛋白质多糖加合法（EPS PSP）、TOC法（EPS TOC）及其与膜通量之间的相关性研究。结果表明,EPS PSP与EPS TOC的相关性较好,相关系数R2为0.9183;EPS PSP约为EPS TOC的80%左右。EPS TOC和EPS PSP与膜通量的相关系数较低,仅为0.490和0.412,说明造成膜污染的因素很多,相比之下,EPS TOC比EPS PSP更适合说明膜生物反应器中的污泥状态,更能体现膜污染的状况。     

吸附-预沉淀MBR工艺处理生活污水及膜污染控制效果

膜污染是限制膜生物反应器（MBR）广泛应用的主要因素之一。针对MBR处理生活污水过程中存在的硝化效果不稳定与膜污染问题，提出了一种新型的MBR系统：通过吸附-预沉淀实现进水中碳氮的分离和单独处理，不仅提高了污染物去除效果，且能够有效控制膜污染。研究结果表明，吸附-预沉淀可以去除进水中约89.7%的有机物，系统出水COD、NH₄⁺-N平均浓度为24 mg/L、0.78 mg/L，去除率分别为95.9%和98.1%。MBR中碳氮比的降低和硝化细菌比例的增加大大降低了MBR内MLSS、EPS和SMP含量，平均浓度分别为5 185 mg/L、41 mg/g MLSS和2.62 mg/g MLSS。在膜通量为4 L/（m²·h）条件下，TMP可稳定保持在20 kPa左右。通过吸附-预沉淀过程可有效控制MBR中的膜污染。     

低温下膜-生物活性炭工艺深度处理回用水的试验研究

开展低温下膜-生物活性炭工艺深度处理回用水的试验研究，探讨该工艺低温运行的可行性及作用机制。结果表明，采用HRT为3h的膜-生物活性炭反应器对回用水中有机物具有良好的去除效果，CODcr，UV254、UV410的去除率分别稳定在33％、35％、40％；对NH3-N的去除效果不明显，其平均去除率在15％左右，主要受原水浓度过高的影响。同时与其他工艺进行对比研究，结果表明，由于该工艺结合了膜分离、活性炭吸附、生物降解三者的综合作用而表现出明显的优势。     

微污染水源水的控制技术

饮用水水源的污染日益严重,对人类的健康和传统净水工艺都构成了较大的威胁,更加剧了水资源的危机,文中阐述了近年来我国处理微污染水源水的主要技术,强化混凝处理技术,臭氧活性炭联用深度处理技术,生物活性炭深度处理技术,光催化氧化法技术,膜法深度处理技术,吸附预处理技术,生物预处理技术等,并给出了各种处理方法的优缺点。     

厕所污水回用脱色方法及机理研究

采用投加粉末活性炭对经膜生物反应器处理的厕所回用水(膜出水)进行脱色.对厕所回用水中色度物质的成分及分子量分布,对选定高效适用的活性炭及活性炭对厕所回用水中色度物质的去除机理进行了探讨.试验结果表明,使膜出水显色的物质是一类在紫外区有明显吸收或有特征吸收峰的有机物,且大部分物质分子量分布在6～60 KD的范围内.在选定有高效脱色效果的活性炭时,要综合考虑活性炭的亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率2个指标,其中焦糖脱色率有着更重要的意义.厕所回用水脱色是对其各个分子量区间颜色物质去除效果的总和.