凹凸棒复合滤料生物过滤去除NH_4~+-N

采用凹凸棒复合滤料部分替代石英砂,利用凹凸棒复合滤料良好的吸附和生物挂膜性能对普通滤池进行生物强化。试验研究表明:降低滤速可以提高生物过滤对NH4+-N的去除率,最佳滤速为4 m/h。水温越高,NH4+-N的去除率越高,但在水温较低时生物过滤对NH4+-N仍能保持一定的去除率。原水中COD浓度越高,生物过滤对NH4+-N的去除率越低。凹凸棒复合滤料生物过滤对于突发性重金属污染亦有较好的缓冲能力。     

香烟PM_(2.5)模拟大气PM_(2.5)过滤性能可行性研究

该文分别以香烟和大气尘为PM_(2.5))源,采用4种不同过滤级别的聚丙烯纤维滤料对这2种PM_(2.5))进行过滤性能考察,探讨香烟PM_(2.5))作为大气PM_(2.5))模拟物的可行性。对于选用的4种不同过滤级别的聚丙烯纤维滤料,香烟PM_(2.5)和大气PM_(2.5)的初始浓度对其过滤效率没有显著影响.在1~8 cm/s的工程滤速范围内,4种滤料对香烟PM_(2.5)和大气PM_(2.5)过滤效率都随滤速增加而线性降低。在特定滤速下,4种滤料对香烟PM_(2.5)与大气PM_(2.5)的过滤效率有很好的线性相关性。滤速分别为1、3、5、7 cm/s时,4种滤料对大气PM_(2.5)与香烟PM_(2.5)过滤效率的斜率比值分别为1.02、1.05、1.07、1.09,滤速越大、回归系数k值越大。研究结果表明:在该文实验条件下,香烟PM_(2.5)适宜作为大气PM_(2.5)模拟物,通过测试滤料对香烟PM_(2.5)过滤效率和回归系数k值可以预测该滤料对大气PM_(2.5)的过滤效率,为准确评价空气净化滤材过滤大气PM_(2.5)的性能提供科学理论依据。     

涤纶高弹丝纤维球滤料过滤特性研究

采用自主研制的涤纶高弹丝纤维球滤料对景观水进行过滤试验,研究其过滤特性及相关因素对过滤性能的影响. 结果表明,在不投加任何絮凝剂,滤速为30 m/h,平均进水浊度为87.5 NTU时,纤维球滤料过滤周期达16.5 h左右,出水浊度维持在3～5 NTU.当PAFC投加量为12 mg/L,滤速为30～50 m/h,进水浊度为50～70 NTU时,过滤出水浊度可以维持在1 NTU以下,过滤周期达6 h以上,周期截污量为30～45 kg/m3. 采用气冲－气水联合反冲－水冲的反冲洗方式,当气冲强度为25 L/(s·m2),水冲强度为8 L/(s·m2)时,纤维球滤料积泥量约占滤料质量的4.53%.      

石榴石滤料的过滤性能及反冲洗试验研究

石榴石作为一种新型矿物滤料在净水处理方面具有强大的竞争力和广阔的应用前景.通过对石榴石滤料进行过滤及反冲洗试验,研究其截污除浊性能、水头损失变化规律及对有机物的去除效果,并与传统的石英砂滤料做对比,同时探讨了石榴石滤料的适宜反冲洗强度范围及气水反冲洗运行参数.结果表明:在滤速为8 m/h的条件下,与石英砂滤柱的过滤效果相比,石榴石滤柱滤后水的平均浊度下降0.3 NTU,有机物平均质量分数下降5%,但其平均水头损失增长率为1 cm/h;在截污除浊及去除有机物方面,石榴石滤柱在60 cm滤层厚度处与石英砂滤柱在85 cm滤层厚度的去除效果十分接近,因此其能有效减少滤料体积,从而节省滤料及节约设备投资.在不同滤速下,水头损失是限制石榴石滤柱过滤周期的主要因素;石榴石滤料适宜的气反冲洗强度范围为14~16 L/（s·m2）,水反冲洗强度范围为5~7 L/（s·m2）,其气水反冲洗的最佳运行参数为气洗强度16 L/（s·m2）、水洗强度7 L/（s·m2）、气水联合反冲洗4 min、单独水漂洗7 min.其中,气反冲洗强度对石榴石滤料的反冲洗效果影响最大.研究显示,相较于传统石英砂滤料,石榴石滤料具有高过滤性能、低滤料体积的特点,在水处理滤料的应用方面显示出一定的优势.      

高效纤维滤料过滤纳米颗粒物时的反弹效应

经典过滤理论未考虑纳米颗粒物在纤维表面反弹并降低过滤效率的可能性. 选择不同等级的HEPA(高效空气过滤)玻璃纤维滤料,使用SMPS(扫描电迁移率粒度分析仪)测量粒径在10~500 nm内3种颗粒物——直角立方体MgO、圆角立方体NaCl和球形PSL(聚苯乙烯)固体颗粒的过滤效率,通过比较不同滤料状态下过滤效率的差别分析反弹效应的影响. 结果表明:①硅油熏蒸法制备的湿态滤料可以模拟过滤的理想状态. ②过滤时颗粒物反弹效应大小与其自然运动规律有关,NaCl颗粒的反弹率约为MgO颗粒的66.7%,PSL颗粒的反弹率比非球形颗粒小一个数量级左右. ③颗粒物反弹率也受到滤速的影响,在1.0~5.3 cm/s滤速范围内,反弹率与滤速成正比;滤速在5.3 cm/s时颗粒物的最大反弹率在0.363%~2.667%之间,不同颗粒物的最大反弹率不同,但最大反弹粒径相差不大. ④可以将干态滤料在5.3 cm/s滤速下对MgO颗粒的过滤作为HEPA滤料反弹效应试验的计算基准,根据形状参数(S)和过滤介质透过率的动力学模型对其他滤速和形状的颗粒物反弹率进行修定. ⑤反弹效应对透过率的影响较大,在MPPS(最易透过粒径)附近,非球形颗粒反弹效应对实际透过率的贡献可达30%~40%. 研究表明,HEPA过滤需要考虑颗粒物反弹效应对过滤效率的影响.      

钢铁行业袋式除尘用滤料孔径与微细粉尘捕集特性关系研究

选用钢铁行业袋式除尘用滤料,采用泡点法进行孔径及孔径分布测试,并进行了除尘滤料冷静态过滤性能测试。通过对实验数据分析得到:针刺滤料平均孔径为22.22~26.83μm,孔径分散程度较高;覆膜针刺过滤材料平均孔径仅为1.0μm左右,孔径分布较为集中;针刺滤料的孔径会影响到其透气性,透气性随着最大孔径的增加而增加;针刺滤料孔径及孔径分布对过滤效率有直接的影响,孔径越大,孔径分布分散程度越高,过滤效率越低,过滤阻力越小;过滤风速为1.0 m/min时覆膜滤料对微细颗粒物的捕集效率达到80%左右,约为普通针刺毡滤料的2~4倍,阻力约为普通针刺毡滤料的14~32倍。     

覆膜方法对纳米纤维膜除尘滤料动态过滤性能的影响

为解决聚四氟乙烯(PTFE)覆膜滤料使用中阻力增长快且膜易破损问题,基于静电纺丝技术制备了涤纶(PET)纳米纤维膜,通过直接覆膜法、热处理覆膜法及一步共纺覆膜法将PET纳米纤维膜作为表面膜与聚苯硫醚(PPS)针刺毡滤料进行复合,并对比研究3种覆膜方法制备的PET纳米纤维膜滤料、PPS滤料以及PTFE覆膜滤料的动态过滤性能,结果表明,与PTFE覆膜滤料相比,3种覆膜方法制备的PET纳米纤维膜滤料均表现出优异的过滤性能.稳定过滤阶段,一步共纺覆膜法制备的PET/TPU纳米纤维膜滤料完成单个周期所需时间是PTFE覆膜滤料的2倍,粉尘剥离率为99.79%,其阻力增长速率低、完成单个周期所需时间平稳,降低能耗并减少了气流对膜造成的磨损,在工业除尘领域具有较大应用潜力.     

深床过滤颗粒截留机理研究

对深床过滤过程中颗粒物与滤料之间的相互作用进行了理论分析,讨论了两者间的相互作用及影响因素对微絮凝深床过滤进行了中试研究,考察了1～l0μm粒径颗粒在500cm滤床中的截留情况,并连续65h监测滤柱水头损失的变化;在滤速为24m/h情况下,计算了1～10μm粒径颗粒所受的水流剪切力;利用理论分析,分别讨论了表面电位为-25mV及-125mV、粒径为1～10μm的颗粒与滤料之间的物理化学作用力.理论计算值对实验结果进行了很好的解释,说明可以通过颗粒与滤料间的作用力分析来研究均质滤料深床过滤运行规律.     

g-C3N4/rGO/TiO2光催化材料降解模拟污水中氨氮

以自制的g-C₃N₄和氧化石墨烯（GO）及TiO₂为原料,通过静电吸附组装、水热还原等反应过程制备以还原氧化石墨烯（rGO）为光生电子传输介质的g-C₃N₄/rGO/TiO₂光催化材料,并通过冷场发射扫描电镜（SEM）、X射线衍射光谱（XRD）、紫外-可见光漫反射光谱（UV-Vis-DRS）、光电流密度测试等方法对催化剂形貌结构和光学性能进行了表征.选择含氮浓度为50mg/L的氨氮溶液作为模拟原水,调节氨氮溶液的pH值至9~10,研究了该光催化材料在氙灯照射下的氨氮去除效果.结果表明,g-C₃N₄/rGO/TiO₂光催化材料的SEM照片显示其为TiO₂包覆结构,复合材料的XRD图谱同时出现了TiO₂和g-C₃N₄的衍射峰,DRS光谱则体现出复合材料在可见光区的光吸收能力明显增强;对氨氮的去除实验表明原材料GO：g-C₃N₄=1：10的复合光催化材料有较好的光催化降解氨氮的性能,氨氮平均去除率为97%.通过采用电子顺磁共振（EPR）测定反应过程中的活性自由基,推测降解机理为：复合光催化剂在氙灯照射下生成的超氧阴离子自由基和羟基自由基直接在材料表面对吸附的NH₃进行氧化,而rGO则作为光催化材料的传输介质起到了传导光生电荷的作用.     

g-C3N4/rGO/TiO2光催化材料降解模拟污水中氨氮

以自制的g-C₃N₄和氧化石墨烯（GO）及TiO₂为原料,通过静电吸附组装、水热还原等反应过程制备以还原氧化石墨烯（rGO）为光生电子传输介质的g-C₃N₄/rGO/TiO₂光催化材料,并通过冷场发射扫描电镜（SEM）、X射线衍射光谱（XRD）、紫外-可见光漫反射光谱（UV-Vis-DRS）、光电流密度测试等方法对催化剂形貌结构和光学性能进行了表征.选择含氮浓度为50mg/L的氨氮溶液作为模拟原水,调节氨氮溶液的pH值至9~10,研究了该光催化材料在氙灯照射下的氨氮去除效果.结果表明,g-C₃N₄/rGO/TiO₂光催化材料的SEM照片显示其为TiO₂包覆结构,复合材料的XRD图谱同时出现了TiO₂和g-C₃N₄的衍射峰,DRS光谱则体现出复合材料在可见光区的光吸收能力明显增强;对氨氮的去除实验表明原材料GO：g-C₃N₄=1：10的复合光催化材料有较好的光催化降解氨氮的性能,氨氮平均去除率为97%.通过采用电子顺磁共振（EPR）测定反应过程中的活性自由基,推测降解机理为：复合光催化剂在氙灯照射下生成的超氧阴离子自由基和羟基自由基直接在材料表面对吸附的NH₃进行氧化,而rGO则作为光催化材料的传输介质起到了传导光生电荷的作用.     

热冲击对燃煤电厂袋式除尘滤料织物性能的影响

为研究不同温度的热冲击对PPS+PTFE复合滤料及其覆膜后的织物性能的影响,对比160,180,200℃条件下滤料热处理24 h后,滤料热收缩性、特征孔径、孔径分布以及过滤性能的变化。结果表明：经纬向热收缩率随着温度的升高而增加;且覆膜后低于未覆膜前;未覆膜时随着温度升高,中值孔径先减小后增加,最小孔径增加,在200℃时最小孔径增加至12.08μm;覆膜后,随着温度升高,中值孔径和最小孔径均先增加后减小;受特征孔径和孔径分布的影响,未覆膜时,未加热滤料的孔径分布最为集中,主要分布在12.54～13.25μm,其对0.7～2.5μm的PM_2.5分级过滤效率可达到70%以上,高于3组加热后的过滤效率;覆膜后,200℃下的孔径分布最为集中,分级过滤效率最高,对0.5～2.5μm的微细颗粒物分级过滤效率可达到80%以上。     

石英砂表面活性滤膜去除地下水中氨氮的试验研究

为研究石英砂滤料表面活性滤膜催化氧化地下水中氨氮的性能,采用已运行4年的中试石英砂滤柱,改变进水氨氮负荷并且长期持续过滤仅含氨氮的进水,考察该滤膜催化氧化氨氮的性能.结果表明:在进水氨氮浓度为0.8~1.3mg/L,水温为20~23℃,滤速为7m/h的试验条件下,滤料表面活性滤膜催化氧化氨氮的性能可长期保持稳定、高效;在溶解氧(DO)充足的条件下,氨氮的最大去除负荷为22.3g/(m³·h),且其与氨氮进水负荷正相关;氨氮的极限去除浓度受溶解氧的限制,且当DO不足时,滤速对溶解氧的消耗影响较大.     

有机固废燃烧烟气中PM2.5的过滤比较研究

垃圾焚烧是PM_2.5的重要来源之一,目前焚烧烟气系统中无有效去除PM_2.5的控制单元.在实验室探究了几种过滤介质对木屑、猪五花肉、污泥这3种有机质固体废物燃烧产生的PM_2.5的去除效果.这几种过滤介质包括：涤纶针刺毡、聚四氟乙烯（PTFE）覆膜滤料、偏聚氟乙烯（PVDF）微滤膜、石墨烯及其组合.PTFE覆膜滤料+PVDF微滤膜的组合对木屑燃烧产生的PM_2.5的过滤效果最好,可以达到97.45%.双层PVDF微滤膜对猪五花肉和污泥燃烧产生的PM_2.5过滤效果都最好,分别为99.39%和98.03%.根据实验结果和SEM-EDS分析,PVDF微滤膜对碳组成的颗粒有较高的选择性截留效果.叠加使用过滤介质可以提高对PM_2.5的过滤效率,但双层过滤可能会增加阻力,不利于对大量废气进行除尘处理.     

表面覆膜多层复合纤维滤料过滤性能的数值研究

根据Matlab软件和数值计算前处理软件Gambit中的Journal文件建立了多层复合纤维滤料模型,利用计算流体动力学(CFD)技术对沿气流方向具有不同纤维填充密度及直径分布的滤料内部的气-固两相流动特性进行了数值研究,计算了不同运行条件下滤料的压力损失及过滤效率,并将数值计算值和经典模型及实验关联式的计算值进行了比较.结果表明,压力损失的数值计算预测值和实验关联式计算值吻合较好,误差在2%以内.随着迎面风速的增加,压力损失呈线性增加.相对于填充密度,纤维直径对压力损失和过滤效率的影响更显著.不同结构滤料过滤效率的数值计算结果和理论模型的计算值变化趋势基本一致.不同迎面风速下,过滤效率都是先减小后增大,对于颗粒直径dp≤0.05μm的颗粒,随着风速的增大,过滤效率减小;对于dp≥0.5μm的颗粒,过滤效率变化趋势正好相反.迎面风速不同,过滤效率最低点出现的位置也不同.对于小颗粒,风速越小,扩散作用起主导作用;而对于大颗粒,风速越大,惯性作用越明显.过滤效率最低点出现在扩散作用逐渐弱化,惯性作用刚刚开始加强的区域.多层复合滤料在结构上采用纤维直径逐层加大的梯次结构时,能够获得较高的过滤效率.而在多层复合滤料表面覆膜后过滤效率平均增加约13%.     

rGO/TiO_2复合光催化剂的制备及光催化性能

用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),以柠檬酸作为钛酸四丁酯的水解抑制剂和氧化石墨烯的表面活性剂制备G0/TiO_2前驱体溶胶,经过干燥、热处理后用NaBH_4还原得到还原氧化石墨烯/TiO_2(rGO/TiO_2)复合光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、荧光光谱(PL)对其进行表征分析;研究了GO的引入量、光催化剂的投入量对甲基橙降解性能的影响.结果表明:柠檬酸的加入能有效改善纳米TiO_2在rGO表面的分散情况;rGO/TiO_2复合光催化剂的光催化活性明显高于纯TiO_2;GO的加入量为10%且催化剂用量为0.1g时催化效果最佳.     

凹凸棒复合滤料生物过滤去除Fe2＋性能研究

利用凹凸棒复合滤料良好的吸附和生物挂膜性能对普通滤池进行生物强化,研究生物过滤对原水中Fe2＋的去除效果及影响因素。实验结果表明：原水溶解氧在3 mg/L左右,Fe2＋的去除率达到90%以上;温度在13.9℃-22.3℃时,Fe2＋去除率达到93%以上;滤速越低,生物过滤对Fe2＋的去除率越高,4 m/h为本实验研究的最佳水力负荷;原水中Fe2＋浓度在2 mg/L以下时,出水的Fe2＋浓度可以达到0.15 mg/L以下。反冲洗对生物过滤去除Fe2＋的影响较小,去除率在冲洗2 h后能够恢复到冲洗前的水平。     

接触氧化过滤法处理含铁矿井水的中试研究

为了解决煤矿矿井水铁含量高,较难复用的问题,进行了接触氧化过滤法处理含铁矿井水的中试研究。结果表明:采用石英砂滤料的接触氧化过滤工艺处理含铁矿井水除铁效果明显。在气水比1:2、停留时间小于2~3 min和滤速12.0 m/h条件下处理2.0~2.5mg/L含铁矿井水,除铁率达到90%以上,出水铁含量0.3 mg/L,过滤周期达30 h;中试装置实现封闭时序式互冲洗功能,当冲洗强度11.5 L/(s·m2)、冲洗时间6 min时达到较好反冲洗效果。     

锰钴水滑石/石墨烯电极的制备及催化性能

采用水热法制备了以氧化还原石墨烯（rGO）为载体的锰钴水滑石（LDH）,即MnCo-LDH/rGO复合材料并研究其氧还原性能.在Mn/Co物质的量比为1：3的条件下,MnCo-LDH和MnCo-LDH/rGO的形貌和催化性能最为突出.与MnCo-LDH相比,MnCo-LDH/rGO在Na₂SO₄溶液中的氧化还原峰更加明显（-0.425V）,且峰电流更大,达到0.749mA/cm².将MnCo-LDH/rGO作为阴极,在120min内持续提供30mA/cm²的电流可使浓度为20mg/L的罗丹明B染料（RhB）降解98.6%,具备良好的降解性能.旋转圆盘（RDE）及自由基淬灭实验结果显示,反应中转移电子数为2,且主要自由基为·OH.     

新型PTFE熔融喷冲纤维微孔膜滤料制备及除尘机理研究

针对金属矿山粉尘治理常用的覆膜滤料清灰效果不佳及微细粉尘超低排放的的问题,研制了PTFE滤材浸染熔融改性法制备出适应范围广、低阻高效的熔融喷冲纤维微孔膜,采用PTFE熔融喷冲纤维微孔膜滤料制作工艺与FE-SEM纤维结构重组CFD-DEM耦合数值模拟仿真技术方法相结合的方式,分析该微孔膜滤料的制备工艺、过滤特征及除尘附着特性.结果表明:通过加压浸染及加热烘烤处理制作的纤维微孔膜滤料,药剂在PTFE喷丝骨架上生长出细丝绒毛结构,增大了滤料的填充率SVF和超微细粉尘的过滤效率,特别第三组配方的滤料,对微细粉尘(d≤10μm以下)颗粒物除尘效率由原来的95.5%提高到99.3%;数值模拟进一步验证了该滤料的物理特性,并结合FE-SEM微观附着粉尘状态分布,分析该新型滤料的微观除尘表现及粉尘附着状态分布.     

锰钴水滑石/石墨烯电极的制备及催化性能

采用水热法制备了以氧化还原石墨烯（rGO）为载体的锰钴水滑石（LDH）,即MnCo-LDH/rGO复合材料并研究其氧还原性能.在Mn/Co物质的量比为1：3的条件下,MnCo-LDH和MnCo-LDH/rGO的形貌和催化性能最为突出.与MnCo-LDH相比,MnCo-LDH/rGO在Na₂SO₄溶液中的氧化还原峰更加明显（-0.425V）,且峰电流更大,达到0.749mA/cm².将MnCo-LDH/rGO作为阴极,在120min内持续提供30mA/cm²的电流可使浓度为20mg/L的罗丹明B染料（RhB）降解98.6%,具备良好的降解性能.旋转圆盘（RDE）及自由基淬灭实验结果显示,反应中转移电子数为2,且主要自由基为·OH.