季铵盐改性聚偏氟乙烯膜抗污染性能及其对厌氧膜生物反应器微生物的潜在影响研究

将季铵盐(QAC)改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜运用于厌氧膜生物反应器(AnMBR),评估了其抗污染性能,探讨了厌氧微生物在QAC/PVDF膜上短期暴露时的活性变化情况。结果表明,QAC/PVDF膜在AnMBR中清洗周期较长,说明QAC/PVDF膜可延缓AnMBR的膜污染形成;将厌氧微生物短期暴露于QAC/PVDF膜的环境中,QAC/PVDF膜对厌氧生物处理相关酶活性影响较小,不会引起厌氧微生物细胞破损或产甲烷性能下降。但随着直接接触的QAC浓度上升,厌氧微生物细胞破损比例上升,相关酶活性和产甲烷性能下降。     

表面改性GOT/PVDF超滤膜的制备及对水中微污染物的去除

以氧化石墨烯-二氧化钛(GOT)纳米复合物作为亲水化改性剂,通过动态过滤法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行改性,得到GOT/PVDF改性膜。分别选用腐殖酸(HA)、磺胺嘧啶(SDZ)作为水中微污染物的代表物质,研究了改性膜在不同光照条件下对HA及SDZ的去除行为,同时考察了膜表面GOT的稳定性。结果表明:GOT/PVDF改性膜能提高对水中天然有机物的去除并控制膜污染;在光催化条件下,GOT/PVDF膜能够去除98.3%的SDZ,远高于黑暗条件下31.8%的去除率。     

原油对纳米SiO2/聚偏氟乙烯离子膜的污染及清洗技术研究

聚偏氟乙烯(PVDF)膜的疏水性限制了其在水处理领域的应用.采用纳米SiO2/PVDF离子膜电渗析对含原油高矿化度污水进行膜污染试验.结果表明,纳米SiO2/PVDF离子膜抗油珠污染的能力较强于PVDF膜.乳化油珠在电场的作用下向阴离子膜表面迁移,并在阴离子膜表面浓集、聚并,形成油膜,堵塞离子通道,少量原油以憎水膜的形式覆盖于活性基团上.扫描电镜和能谱分析表明,膜面有机污染物主要是石油类污染物,无机污染物主要是CaCO3等无机物污垢.原油污染的纳米Si02/PVDF离子膜的较佳清洗方法为碱-表面活性剂法.     

PVDF/PMMA与PVDF/TPU共混膜抗污染性能研究及应用

观察新型五孔PVDF共混改性纤维膜SEM形貌特征,采用逐级通量法测定PVDF/PMMA和PVDF/TPU共混改性膜的临界通量,研究在次临界和超临界通量下A(PVDF/PMMA)与B(PVDF/TPU)2种管式膜组件的过滤和抗污染性能,并在次临界通量下处理地表水。结果表明,PVDF共混改性膜具有优良的微观结构,且膜B性能较好;膜A、B的临界通量分别为12 L/(m2.h)和10 L/(m2.h);膜组件B比膜组件A抗污染性能好。次临界通量下膜组件的运行比超临界通量下的稳定。与采用单独超滤处理某市地表水相比,2种膜组件采用混凝+超滤工艺的运行处理效果更好,且膜组件B比膜组件A处理效果佳。     

PVDF/PVA改性超滤膜抗污染特性的微观作用力评价分析

使用动态过滤法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行改性,得到PVDF/聚乙烯醇(PVA)改性膜。系统考察了改性前后PVDF超滤膜表面的微观结构变化,使用原子力显微镜结合自制的—COOH、—OH官能团探针,定量测定了改性前后超滤膜与官能团之间的作用力变化特点,并进行了富含—OH、—COOH官能团的典型有机物海藻酸钠(SA)及腐殖酸(HA)的膜污染实验。结果表明,与PVDF基膜相比,PVDF/PVA改性膜表面粗糙度增大,接触角有效降低;—COOH、—OH官能团与PVDF/PVA改性膜之间的作用力远远小于—COOH、—OH官能团与PVDF之间的作用力。在相同的膜污染运行时间内,改性膜的通量衰减速率及衰减幅度皆小于相应PVDF膜的通量衰减速率及衰减幅度。说明改性膜有效降低了膜-污染物之间相互作用力,提高了膜的抗污染能力,微观作用力评价方法可利用于揭示膜污染本质。     

TiO_2/PVDF编织管改性复合膜的制备及性能

以PET编织管为内支撑层,以PVDF为膜基材、纳米TiO_2粒子为亲水化改性剂,利用涂覆-浸没凝胶相转化法制备得到具有高强度高通量的PVDF-PET编织管改性复合膜。考察PVDF含量对涂覆及膜表面形貌和膜性能的影响。以水通量、抗污染性等为评价指标,确定改性膜中纳米TiO_2颗粒的最佳投入比。结果表明:PVDF-PET编织管中空纤维膜在PVDF耗量、过滤面积和机械强度上较传统中空纤维膜具有更大优势。当铸膜液中PVDF含量在10%~14%时,膜表面平整光滑,涂覆均匀;PVDF含量为12%时,复合膜孔隙率最大。由QCM-D检测分析可知,PVDF/TiO_2膜与纯PVDF膜相比,牛血清蛋白(BSA)吸附量减少;TiO_2含量为1%时复合膜通量衰减率最低,抗污染性最强,通量最大,复合膜整体性能更为优异。     

氧化石墨烯改性PVDF/PET复合膜的制备及其抗污染性能

采用PET编织管作为复合膜的结构层,将PVP和氧化石墨烯(GO)分别作为制孔剂和改性剂与PVDF基材混合,通过涂覆-浸没凝胶相转化法制备得到具有亲水性的高强度PVDF/PET编织管复合膜。观察复合膜的断面结构和表面形貌,测定其纯水通量、表面基团以及接触角等性能参数,并将不同浓度GO改性复合膜应用于序批式膜生物反应器(SMBR)中。利用原子力显微镜(AFM)及自制的污染物胶体探针测定了溶解性微生物产物(SMP)与膜面之间的微观作用力,考察改性复合膜的抗污染特性。在40 d的反应器运行实验中,GO改性复合膜的清洗周期较改性前延长了20%~40%,该结果说明改性复合膜能够有效抑制膜面对污染物的吸附,且GO质量分数为0.5%时清洗周期最长。AFM测试结果显示,复合膜中GO质量分数为0.5%时,SMP与膜面之间的黏附力最小,抗污染能力最强。     

纳米SiO2改性聚偏氟乙烯离子交换膜对单组分电解质溶液的脱盐性能研究

对纳米SiO2改性聚偏氟乙烯(SiO2/PVDF)离子交换膜电渗析处理单组分电解质溶液进行了试验研究。结果表明,在不同操作条件下,SiO2/PVDF离子交换膜的极限电流密度和脱盐率均大于未改性聚偏氟乙烯(PVDF)离子交换膜。SiO2/PVDF离子交换膜的极限电流密度随着淡水流量和电解质浓度的增加而增加;随着电流强度的增加,SiO2/PVDF离子交换膜的脱盐率也相应增加;随着淡水流量增加,脱盐率会逐渐降低。为使SiO2/PVDF离子交换膜用于电渗析过程获得良好的脱盐效果和节约能量,NaCl质量浓度为500mg/L时电流密度应控制在1.17mA/cm2。     

MFC-电催化膜反应器中PPy-PVDF/碳纤维膜的污水处理性能

为解决膜分离技术在水处理中存在膜污染和高能耗的问题,通过电氧化聚合法将聚吡咯(polypyrrole,PPy)沉积在PVDF/碳纤维膜上,制备高活性的PPy-PVDF/碳纤维膜;研究不同沉积时间对电催化膜催化活性的影响及微电场环境对PPy-PVDF/碳纤维膜污染的影响;并构建MFC-电催化膜反应器,测试反应器在处理污水时的产能效果。结果表明,恒电位(0.8 V)聚合10 min时,PPy10-PVDF/碳纤维膜的催化活性最高,PPy的最佳沉积密度为0.75 mg·cm-2。抗污染通量测试结果表明,在0.4 V·cm-1的微电场下,PPy10-PVDF/碳纤维膜的稳定通量(317 L·(m~2·h)~(-1))比无电场时(212 L·(m~2·h)~(-1))提高了约49.5%,说明MFC-电催化膜反应器中的微电场可以有效减缓膜污染。在MFC-电催化膜处理污水的过程中,反应器对COD去除率高达96%以上;反应器产能最大功率密度为166 mW·m-3,与空白PVDF/碳纤维膜(产能密度为99 mW·m-3)相比提高了约67%。PPy10-PVDF/碳纤维膜在MFC-电催化膜反应器表现出较高的污染物去除率、能源回收效率及对膜污染的有效控制。     

超亲水石墨烯/二氧化硅复合膜的制备优化和表征

膜表面亲水性是主导膜污染发生的关键因素,亲水膜的抗污染能力较强。基于氧化石墨烯(GO)和氨基修饰的纳米SiO_2之间的自组装反应,分别通过真空抽滤、多巴胺辅助抽滤、热辅助法以及高温煅烧辅助抽滤法制备了多种GO/SiO_2复合膜,结合纯水接触角测定、表面官能团分析以及电镜观察等,对制备方法和条件进行了优化。结果表明:高温煅烧法制备的超亲水GO/SiO_2复合膜,其初始接触角为6.1°,并于2 s内,在膜表面实现完全铺展,表现出超亲水特性;此外,所制备的GO/SiO_2超亲水膜的纯水通量分别是传统PVDF超滤膜、超亲水SiO_2/PVDF复合膜和0.22μm有机商业膜的3.21、11.10和1.22倍,显示出良好的应用潜力。     

La_(1-x)Ce_xCu_yMn_(1-y)O_3/HZSM-5催化剂低温去除柴油机碳烟和NO_x

为实现对柴油机碳烟和NOx的低温同步去除,采用柠檬酸络合法制备分子筛负载钙钛矿型金属复合氧化物催化剂,应用X衍射分析仪(XRD)和电镜扫描仪(SEM)对催化剂性能进行表征,并在微型固定床反应器中对催化剂低温去除碳烟和NOx进行活性评价。利用程序升温反应(TPR)技术,进行催化剂活性评价、柴油机负荷和排放等特性实验。结果表明,A位用适量Ce部分取代La,B位用适量Cu部分取代Mn,可使碳颗粒燃烧温度降低,CO2选择性好,NOx转化率升高。La0.4Ce0.6Cu0.2Mn0.8O3/HZSM-5催化剂的最大NOx转化率为81.0%,Ti、Tm和Tf分别为250、350和475℃,表明该催化剂具有较好的催化活性,能在低温条件下去除碳烟和NOx。     

UV/H2O2/Fe-FeOxH2x-3和UV/H2O2工艺降解水中富里酸的研究

采用硼氢化钠还原法制备核-壳结构的Fe-FeO_xH_2x-3复合材料，研究了富里酸在UV/H₂O₂和UV/H₂O₂/Fe-FeO_xH_2x-3两种不同反应体系下的降解情况。结果表明，核-壳结构Fe-FeO_xH_2x-3的存在，提高了UV/H₂O₂降解富里酸的反应速率，TOC去除达到84%。采用XAD树脂吸附法对反应前后的富里酸进行化学分级表征，结果表明，富里酸经反应后憎水酸（HoA）、弱憎水酸（WHoA）和憎水中性物质（HoN）都有所减少，进而转化为亲水性物质（HiM）；用超滤膜法对富里酸进行物理分级表征，考察了富里酸在反应前后分子量分布的变化情况。同时，富里酸经过反应后生成的中间产物降低了三氯甲烷生成趋势。     

除氟活性铝氧化物(AlO_xH_y-F_n)的吸附除砷性能

以活性铝氧化物AlOxHy处理某高氟地下水的中试实验获得的吸附剂废料AlOxHy-Fn为对象,考察其对三价砷(As(Ⅲ))和五价砷(As(Ⅴ))吸附去除性能,并对吸附机理进行了探讨。研究显示,AlOxHy-Fn为多孔无定型且具有不规则表面的絮状结构,比表面积为218.88 m2/g,零电荷点pHZPC在pH为8左右;AlOxHy-Fn可快速吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ),且反应24 h后的平衡吸附量分别为0.60和3.41 mg/g,朗格缪尔模型可以很好地描述As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在AlOxHy-Fn表面的吸附,且As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最大吸附容量分别为13.63和63.27 mg/g;AlOxHy-Fn在pH=4~10范围内对As(Ⅴ)去除率在90%以上,As(Ⅲ)在中性和弱碱性pH范围内吸附效果较好,但去除率仍在32%以下。AlOxHy-Fn表面性质、砷形态分布特征等对As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的吸附有重要影响,电负性As(Ⅴ)较电中性As(Ⅲ)更容易吸附在AlOxHy-Fn表面。AlOxHy-Fn吸附除砷过程中,在pH为6时氟溶出量最低(0.40 mg/g),过高或过低pH均会导致氟溶出量增大;氟溶出量与As(Ⅴ)吸附量之间有明显正相关关系(R2=0.97),但与As(Ⅲ)吸附量无相关关系;铝溶出量在pH为4~10范围内均很低。将AlOxHy-Fn回用作为除砷吸附剂去除工业含砷废水的砷具有良好的技术经济可行性,且将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)是提高去除效果的重要手段。     

ZnO/Lix Ni1-xO光催化降解甲基橙的研究

采用溶胶凝胶法制备LixNi1-xO和ZnO粉体,利用球磨法制备ZnO/LixNi1-xO复合粉体,以紫外光为光源,通过降解甲基橙,研究了锂掺杂及n-p复合对氧化镍的光催化性能影响.结果表明:当投放量为0.1 g/L,x≤0.075(摩尔分数)的锂掺杂氧化镍均比未掺杂氧化镍的光催化活性高.当锂掺杂摩尔分数为0.025,...     

Oxidative dealkylation of five phenylurea herbicides by the fungus CunninghamellaechinulataThaxter

Microorganisms isolated from soil degrade phenylurea herbicides via two major pathways: (i) direct hydrolysis by an amidase leading to N,O-dimethylhydroxylamine, CO₂ and aniline¹ and (ii) N-dealkylation, which has been described as the first step in urea herbicide degradation by a variety of organisms including mammals, plants and microbial systems (for a review see reference 2).Until now no attempts have been made to investigate the mechanism of N-demethylation of substituted ureas in soil microorganisms, due to the instability of the N-hydroxymethyl intermediates. This reaction mechanism has only been described in detail in green plants^3–5. As among soil fungi Phycomycetes are known to demethylate phenylurea herbicides^6,7 this study has been made to identify intermediate hydroxymethyl compounds from urea herbicides, when incubated with the fungus $\text{Cunninghamella echinulata Thaxter}$.     

H4SiW12O40/TiO2/beads光催化降解亚甲基蓝的研究

以钛酸四丁酯为原料，空心微珠为载体，采用溶胶凝胶法制备TiO₂/beads光催化剂载体，然后浸渍法制备出H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads表面负载修饰型复合光催化剂，并运用SEM、XRD、FT-IR和DRS对催化剂进行表征和分析。研究了H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads对亚甲基蓝降解的光催化活性，考察了光强度、pH值、曝气量、底物浓度和催化剂用量等对催化效率的影响。实验结果表明，在中性条件下，H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads催化剂的投加量为0.25 g/L，浓度为7.5 mg/L的亚甲基蓝溶液在250 W的紫外灯和600 W的可见光灯下光照60 min降解率分别可达到94.5%和55%。     

Fe2O3-Cr2O3/TiO2系列催化剂的结构和脱硝性能

研究以纳米TiO2为载体,浸渍负载过渡金属氧化物,以CO为还原剂的脱硝催化剂的脱硝性能。实验中以计算量的Ni(NO3)2和Fe(NO3)3混合溶液浸渍纳米TiO2粉末,室温下搅拌30 min至混合均匀,放入旋转蒸发器中,70℃下至水分蒸干为止;所得粉末在550℃下、空气气氛中焙烧4 h即得所需催化剂。用以上方法分别制备2%Fe2O3-10%Cr2O3/TiO2、4%Fe2O3-8%Cr2O3/TiO2、6%Fe2O3-6%Cr2O3/TiO2、8%Fe2O3-4%Cr2O3/TiO2与10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2等5种催化剂样品。实验结果表明,制备的催化剂具有较好的结构,分散较为均匀。对于CO+NO反应,Fe2O3-Cr2O3/TiO2系列催化剂具有较好的催化活性,NO的转化率都达到了100%。其中,10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2样品具有最好的低温活性,H2-TPR结果表明,这是由于10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2催化剂更易于被CO预还原。