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。     

荷负电超滤膜同时去除水中天然有机物和铅离子

通过特定的化学反应对截留分子量为30 k D的再生纤维素(RC)超滤膜进行改性,得到荷负电超滤膜,并研究了其表面荷电性能。选用腐殖酸作为天然有机物的代表物质,研究荷负电改性膜同时去除溶液中腐殖酸和铅离子,主要考察了p H值和腐殖酸铅离子络合作用对两者截留率的影响,并对比了荷负电膜和未改性膜去除天然有机物和铅离子的研究结果。得到如下结论:(1)在酸性及中性溶液环境下,随着p H值的升高,荷负电超滤膜对腐殖酸和铅离子的截留率都提高。(2)铅离子与腐殖酸共存时,腐殖酸铅离子络合体的荷负电性相比于原腐殖酸分子降低,荷负电超滤膜对混合溶液中腐殖酸的截留率有一定程度降低,络合在腐殖酸表面的铅离子随着腐殖酸的截留而被截留,铅离子截留率得到一定程度提升。(3)由于腐殖酸与铅离子络合体带负电,其与荷负电膜之间存在静电作用,所以荷负电改性膜对腐殖酸和铅离子的截留率比未改性中性膜高。     

TiO_2光催化对微滤去除腐殖酸的膜污染控制研究

着重研究了不同紫外灯光源和照射时间条件下,TiO_2光催化(PCO)对微滤去除腐殖酸过程中的膜污染控制,并探讨了膜污染的控制机理。研究结果表明,TiO_2光催化能有效提高微滤对腐殖酸的去除,同时降低膜通量的下降,起到有效控制膜污染的作用。进一步的实验分析表明,TiO_2光催化控制膜污染的主要机理在于将腐殖酸降解为易于被TiO_2吸附的小分子量物质,吸附腐殖酸降解产物后的TiO_2聚合颗粒粒径增大,易于在膜表面形成更为松散的沉积层,并使膜污染从以膜孔堵塞和沉积层污染为主转化为以沉积层污染为主的可逆性污染。     

溶液对蛋白质污染膜的清洗效果分析

采用牛血清蛋白(BSA)代表有机物,自行开发了聚偏氟乙烯(PVDF)膜片,结合耗散型石英晶体微天平(QCM-D),考察不同NaCl浓度条件下BSA在PVDF膜面的微观解吸行为及吸附层结构特征;并使用原子力显微镜测定相应离子条件下与膜污染行为相关的微观作用力大小,综合膜性能恢复实验,解析NaCl溶液对有机物污染膜的清洗机理.结果表明:随着NaCl离子浓度的从1增加到300 mmol·L~(-1),PVDF与羧基官能团之间的相互作用力逐渐减小,BSA污染层松散度逐渐增大;同时引入大量的水合Na~+离子进入BSA污染层内部,破坏BSA污染层内部的静电吸引力和氢键,进而破坏吸附层结构,伴随着BSA污染膜的通量恢复率随着NaCl离子浓度的增加而大幅度提高。     

TiO2光催化对微滤去除腐殖酸的膜污染控制研究

着重研究了不同紫外灯光源和照射时间条件下，TiO2光催化（PCO）对微滤去除腐殖酸过程中的膜污染控制，并探讨了膜污染的控制机理。研究结果表明，TiO2光催化能有效提高微滤对腐殖酸的去除，同时降低膜通量的下降，起到有效控制膜污染的作用。进一步的实验分析表明，TiO2光催化控制膜污染的主要机理在于将腐殖酸降解为易于被TiO2吸附的小分子量物质，吸附腐殖酸降解产物后的TiO2聚合颗粒粒径增大，易于在膜表面形成更为松散的沉积层，并使膜污染从以膜孔堵塞和沉积层污染为主转化为以沉积层污染为主的可逆性污染。     

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。     

电絮凝─超滤协同去除水中的腐殖酸

采用电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)技术协同去除水中腐殖酸(HA),主要考察了电流密度、初始pH、初始HA浓度、初始电导率等因素对HA去除率的影响,解析了在这些影响因素下HA的去除机理,并对滤饼层特征和膜污染机制进行了研究。结果表明,在电流密度j=10 A·m~(-2)、初始pH=7、初始电导率σ0=1 000μS·cm~(-1)、电解时间为15 min的条件下,初始HA浓度为10 mg·L~(-1)时,EC-UF工艺对水中的HA的去除率可以达到97.3%,膜污染为可逆污染,被污染的膜经过清洗后通量可恢复到初始的94%。     

响应面法在超滤过程分析和评价中的应用

以天然水体中普遍存在的天然有机物腐殖酸(humic acid,HA)为模型污染物,采用PVC合金中空纤维超滤膜去除水中腐殖酸。以腐殖酸去除率和水透过系数作为评价指标,采用响应面法对超滤过程中溶液pH、溶液离子浓度和初始膜通量进行三因素五水平中心组合设计实验,并采用二次回归方程拟合影响因素与响应值之间的函数关系,建立回归方程。结果表明,在腐殖酸的超滤过程中,溶液pH值、溶液离子浓度、初始膜通量对腐殖酸去除率的影响显著性大小为:溶液pH值溶液离子浓度初始膜通量,对水透过系数影响显著性大小为:溶液p H值=初始膜通量溶液离子浓度。腐殖酸去除率和水透过系数方程的调整决定系数Adj.R2分别为为77.10%和88.12%,显著性水平分别为0.001504和0.0001,达到极显著水平,说明方程拟合良好,可用于超滤过程中腐殖酸去除率和水透过系数的分析和评价。     

苦咸水脱盐的纳滤技术的研究

着重考察纳滤装置对苦咸水中Cl-、Mg2+、Ca2+的去除作用以及影响纳滤膜工作的因素。结果表明:(1)0.60MPa为纳滤膜最佳的操作压力;(2)温度对产水通量和离子去除率有很大影响,宜控制在20℃;(3)纳滤膜运行周期为12h,影响纳滤膜产水通量的主要因素是苦咸水中的部分离子结垢;(4)纳滤膜对苦咸水中的Ca2+的去除率为90%,Mg2+的去除率为78%,Cl-的去除率为44%,可见纳滤膜对不同价态离子的去除效果不同,对二价和高价离子的去除率明显高于一价离子;(5)纳滤膜的酸洗效果远好于碱洗,同时酸洗可去除膜表面的无机盐离子且不会破坏纳滤膜的产水性能。     

高岭土对不同污染物微滤过程的影响

本研究采用原子力显微镜(AFM)结合自制的膜探针以及Zeta电位仪通过分别测量不同有机污染物,即腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)与微滤膜之间的粘附力以及相应污染物的Zeta电位,对高岭土在不同有机物微滤过程的影响进行了系统性研究。结果表明,高岭土对污染膜通量衰减的影响主要发生在膜过滤的初期阶段,其存在使HA污染膜的初期通量衰减幅度增加,BSA和SA污染膜的初期通量衰减幅度减缓;清洗后HA污染膜的通量恢复率降低,而BSA和SA污染膜的通量恢复率增大。而且,高岭土的存在使膜-HA之间的粘附力变大以及HA溶液的Zeta电位变小,膜-BSA、SA之间的粘附力变小以及相应污染物的Zeta电位都增大。因此,膜-污染物之间粘附力以及溶液的Zeta电位的变化可以指示膜污染的变化趋势。     

聚丙烯酰胺对活性污泥特性的影响研究

高分子混凝剂PAM投加是强化污泥造粒的有效方法,但PAM的投加对活性污泥中微生物群落以及对其生化降解性能的影响尚缺乏系统性研究。为此,通过实验室小型实验,在SBR中连续投加PAM,运用FISH等微生物检测技术,研究了PAM对活性污泥的影响。在PAM投量为3 mg/L的条件下,反应器中活性污泥的生长过程与对照反应器没有根本性差别,且PAM投加后MLSS浓度和单位重量污泥的生物量均有一定增大,污泥的沉降性能也得到改善。FISH检测的结果表明,与对照反应器相比,总细菌、亚硝化菌、硝化菌的个数分别由9.1×105、1.8×105和1.1×105CFU/mL增长到1.0×106、2.0×105和1.2×105CFU/mL,说明PAM没有对各种菌落的生长产生不利影响。连续运行80 d的结果也表明,投加PAM的反应器中COD和氨氮的去除均有所改善。     

紊动特性对污染物降解的影响研究

采用潜水泵作为紊动诱发装置，利用PIV测量了流场，研究了不同流量下紊动对污染物降解的影响规律。结果表明，紊动对污染物的降解有明显的影响，流量越大，紊动强度越大，污染物的降解率越高。对紊动强度与有无紊动水箱COD、NH4^＋-N、TN和TP降解增加量的变化曲线进行指数函数拟合，拟合结果良好，可以认为紊动对污染物降解的影响可以描述为“一级反应”理论。     

容积负荷对厌氧氨氧化反应器运行影响的研究

采用1套有效容积为3 L的厌氧复合床作为厌氧氨氧化反应器,用提高进水基质浓度和缩短反应器水力停留时间2种方式提高反应器的容积负荷,进而研究反应器最佳的进水浓度和水力停留时间。结果表明,在HRT为24 h的条件下,反应器最佳进水浓度NH4+-N与NO2--N在110 mg/L左右;通过调节HRT发现,当HRT大于8 h时,NH4+-N与NO2--N的去除率都在80%以上。     

铜对活性污泥微生物活性影响研究

通过人工投加铜离子对驯化污泥的破坏性实验,研究了各浓度铜离子对活性污泥氨氮、COD降解的影响及其TTC-脱氢酶活性、氧摄取速率(SOUR)、氨摄取速率(AUR)的影响。结果显示,0~5 mg/L的铜离子对处理系统有机物的去除率影响不大。铜离子浓度与活性污泥的TTC-脱氢酶活性、SOUR以及AUR之间呈现良好的相关性;低浓度的铜离子对TTC-脱氢酶活性和SOUR均有一定的促进作用,而对AUR则会产生一定的抑制作用。当铜离子浓度达到5 mg/L时,其对SOUR、TTC-脱氢酶活性以及AUR的抑制率均超过50%。在此情况下,采用TTC-脱氢酶活性、SOUR以及AUR等指标,能快速有效地表征铜离子对活性污泥微生物的毒害作用。     

甲基红在壳聚糖上吸附富集的研究

研究了pH、初始浓度、时间及温度对甲基红在壳聚糖上吸附富集的影响。结果表明，pH是影响甲基红吸附富集的重要因素，最佳pH3．4。其动力学行为更好地符合Lagergren准二级反应动力学模型，随着温度增加，平衡吸附量减少。吸附过程的表观活化能（Ea）为7．518kJ／mol。壳聚糖对甲基红的吸附过程较好地符合Freundlich吸附等温方程。计算得到吸附过程的热力学参数△G0、△H0。和△S0分别为-24．88kJ／mol（303K）、-22．15kJ／mol和8．783J／（mol·K），表明壳聚糖对甲基红的吸附是一个自发的放热过程。红外光谱分析得到，壳聚糖吸附甲基红的过程中，壳聚糖分子中存在的大量羟基和氨基发挥了主要作用。     

香菇菌渣对土壤微生态的影响

为研究香菇菌渣添加对土壤质量改善的效果和机制,在土壤中添加质量分数为0(对照)、1.5％、3.0％、4.5％的香菇菌渣进行培养处理,并定期检测土壤中各类微生物的数量与某些酶活性.结果表明:添加香菇菌渣对土壤微生物数量和酶活性都有不同程度的提高作用,其中真菌数量、放线菌数量、几丁质酶活性和脱氢酶活性均随添加量的增加而增大,说明香菇菌渣能够增加土壤中微生物群落的规模,从根本上有利于土壤质量的改善,同时还增强了土壤潜在的抑病能力；4.5％处理的平均真菌数量、放线菌数量、几丁质酶活性、脱氢酶活性分别为对照的1 399.00％、2 773.33％、1 309.36％、2 512.29％.     

Effect of ozone on growth of mosses on disturbed forest soil

Mixed forest floor organic matter and upper mineral soil from a 1580 m elevation conifer-hardwood stand in the Pisgah National Forest, NC, was placed in 4-cm diameter x 21-cm deep tubes and exposed to 0.00, 0.08, 0.16, 0.24 or 0.32 microl O3/liter air (ppm). Twelve tubes in each of three replications/treatment were fumigated in continuously-stirred tank reactors in a greenhouse for 6 h/day on 4 consecutive days/week. Soil was watered 3 days/week with deionized water amended with ions and adjusted to pH 4.3 with H2SO4 + HNO3 (70 meq SO4(2-): 30 meq NO3(-)). After 10 weeks the amount of soil surface covered by moss (predominantly Ditrichum pusillum, but also D. lineare, and Pohlia nutans) was estimated visually and assigned a rating on a scale of: 1 = 0-25%; 2 = 26-50%; 3 = 51-75%; 4 = 76-100%. Linear regression analysis revealed a significant (p < 0.001) negative relationship between coverage ratings and O3 concentration. Surface coverage in tubes exposed to 0.32 or 0.24 ppm was about half of that for 0.00 ppm (mean ratings of 1.1, 1.4 and 2.6, respectively). Coverage differences appeared to be due in part to O3 suppression of plant numbers. Linear regression analysis also revealed a significant (p < 0.001) negative relationship between heights of D. pusillum plants (measured after 12 weeks treatment) and O3 concentration.     

基于GT-Power柴油机颗粒捕集器捕集性能的仿真研究

利用GT-Power软件建立了柴油机颗粒捕集器(DPF)仿真模型,进行了仿真计算。研究了颗粒捕集器本身结构参数对其捕集效率与压降的影响。结果表明,影响颗粒捕集器捕集效率的主要参数有通道密度(CPSI)、过滤体孔隙率、过滤体微孔直径以及过滤壁厚度;影响颗粒物压降的主要参数有通道密度、过滤体渗透率、过滤体孔隙率以及过滤壁厚度。     

回流比对缺氧/好氧生活污水处理装置处理效果的影响

在缺氧／好氧工艺的不同回流比条件下，对处理效果特别是脱氮效果进行了研究。结果表明，混合液和污泥合并回流，当回流比从R=4到R=7时，均能获得良好的脱氮效果，TN去除率达到75．4％以上，出水TN〈10mg／L。而回流比的变化对BOD的去除效果影响较小。当BOD污泥负荷从0．096kg／（kg&#183;d）降低到0．063ks／（kg&#183;d）时，对TN和BOD的去除率影响都很小。     

基于甘蔗渣的生物过滤器长期运行研究

用甘蔗渣和蘑菇堆肥作为生物过滤器的填料,去除空气中的甲苯。生物过滤器长期连续运行,在无营养液和pH缓冲剂加入的条件下,研究了生物过滤器中填料含水量和pH的变化以及甲苯去除效率的变化规律,并对填料中的微生物菌属进行了初步鉴定。运行6个月后,填料含水量从56%降到约20%,pH从7.4降至4.5。生物过滤器可以保持4个月的...