TiO2改性聚偏氟乙烯膜的性能研究

采用纳米TiO2水溶胶改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜,并用改性膜过滤蛋白质溶液和乳化油废水,探讨了纳米TiO2水溶胶加入量对膜通量恢复率和清洗周期的影响.实验结果表明,当TiO2质量分数为0.10%时,改性膜PVDF-1的膜通量恢复率最高,过滤蛋白质溶液时膜通量恢复率达90%以上,过滤乳化油废水时膜通量恢复率达82%以上.与PVDF膜相比,改性膜的清洗周期均有不同程度的延长,PVDF-1改性膜过滤蛋白质溶液和乳化油废水时的清洗周期最长,分别达370 min和400 min.水滴与PVDF膜的接触角为93.,与PVDF-1改性膜的接触角为45.,说明改性膜的亲水性能已经明显提高.     

纳米SiO_2及PVP-g-SiO_2对PVC/PPSU共混超滤膜性能的影响

分别将纳米SiO_2及其改性物纳米聚乙烯吡咯烷酮接枝SiO_2(PVP-g-SiO_2)作为添加剂对聚氯乙烯(PVC)/聚苯砜(PPSU)共混超滤膜进行亲水化改性,并对其改性效果进行了对比研究。实验结果表明:添加纳米SiO_2使PVC/PPSU共混膜的纯水通量大幅增加,而添加纳米PVP-g-SiO_2质量分数达3%以上时纯水通量也增加;添加纳米SiO_2及PVP-g-SiO_2使PVC/PPSU共混膜的截留率、亲水性、耐污染性能及废水通量均得到较大程度的提高;与纳米SiO_2相比,纳米PVP-g-SiO_2对PVC/PPSU共混膜的亲水化改性效果更好。     

N掺杂TiO_2光催化剂的制备及其H_2O_2改性的研究

以钛酸四丁酯为前驱物,采用水解沉淀法制备了N掺杂TiO_2光催化剂和H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂.实验表明,H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂的最佳制备条件为:氨水(质量分数28%)加入量20 mL,焙烧温度500 ℃,H_2O_2(质量分数30%)加入量2.0 mL.日光下,N掺杂TiO_2光催化剂及H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂在反应90 min时的活性红紫去除率达99%,它们对活性红紫的去除率远高于P_(25)TiO_2光催化剂.H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂中N质量分数比改性前明显提高,制备的两种催化剂中不仅含有N元素,同时还含有C和H元素.     

纳滤膜处理核苷酸生产中的碱盐废水

采用纳滤膜处理核苷酸生产中树脂再生工段的碱盐废水,研究了操作压力和废水温度等对膜性能的影响。实验结果表明,适宜的膜操作压力为1.5M Pa,废水温度对碱盐透过率及COD去除率均无明显影响。在室温、1.5M Pa条件下,COD的平均去除率大于98%,碱盐平均透过率大于97%,平均膜通量大于30.0L/(m2.h)。使用后的纳滤膜经质量分数为2%的柠檬酸溶液清洗后,膜通量完全能恢复到实验前的水平。透膜碱盐溶液可直接回到树脂再生工段。     

薄膜负载型TiO_2光催化降解乙酸

利用TiCl_4水解法在玻璃表面制备纳米TiO_2光催化膜,考察了TiO_2光催化膜对乙酸光催化降解过程的影响因素.实验结果表明:使用活化温度为460℃、镀膜4次、表面积168 cm~2的TiO_2光催化膜处理500 mL0.667 mmoL/L的乙酸350 min时,乙酸降解率为80.0%,与等量TiO_2粉末相比光催化膜活性显著增加;当乙酸初始浓度c_0小于0.667 mmoL/L时,光催化降解过程可用Langmuir-Hinshelwood动力学方程来描述;TiO_2膜连续使用5次(30 h)时的光催化活性基本不变;用质量分数为5%的HCl溶液浸泡失去活性的光催化膜1 h,TiO_2光催化膜的活性可完全恢复.     

超滤膜处理油田采出水及污染膜的微观分析

采用纳米Al2O3改性聚偏氟乙烯超滤膜处理油田采出水,分析了污染膜的结构和污染膜上的主要污染物.实验结果表明,超滤膜具有很好的通透性,稳定运行时膜通量达150 L/(m2·h).超滤出水中COD去除率大于90%,其他各项指标去除率均大于98%,超滤出水达到了低渗透油田回注水水质标准(SY/T 5329-94<碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法>).污染膜因污染物的存在而使其孔径和孔深度都比新膜减小.污染膜上的主要污染物为含有一定长碳链的烃类衍生物,主要是油田采出水中的油类物质.污染膜上的主要无机元素为Ca、Mg和Al,还有少量的Si、S及Fe.     

微波诱导水解法制备纳米TiO_2及光催化降解盐酸四环素

采用微波诱导水解法快速制备了纳米TiO_2光催化剂,通过XRD、TEM、SEM、BET和EDS技术对其进行了表征。该方法可在10 min内制备出平均粒径约7.5 nm的锐钛矿相纳米TiO_2。采用该催化剂(加入量0.5 g/L)对盐酸四环素(TC,100 mg/L)进行紫外光催化降解,40 min时降解率高达92.9%,60 min时TOC去除率为81.7%,明显优于市售P25纳米TiO_2。这主要归功于所制备纳米TiO_2表面残留的有机物提高了光生电子-空穴对的分离能力,以及纳米粒子的小尺寸效应和较大的比表面积。溶液p H为9时TC的降解率更高。该催化剂具有较好的光催化稳定性。活性基团捕获实验表明,纳米TiO_2光催化降解TC过程中空穴起主要作用。     

纳滤膜处理含锰废水

采用纳滤膜处理电解锰生产过程中产生的含锰废水,考察了操作压力、阻垢剂和反冲洗等因素对膜通量和各金属离子截留率的影响。实验结果表明:操作压力越大,膜通量越大,且膜通量随运行时间延长下降得越快;在操作压力为2.0 MPa的条件下,纳滤膜对Mg2+的截留率为90.69%,对Mn2+的截留率为89.72%,对Ca2+的截留率最高,达100%;加入阻垢剂后,纳滤膜的膜通量比未加入阻垢剂时的膜通量略大;反冲洗4次后,膜通量均可完全恢复。     

三元乙丙橡胶超细纤维复合膜的制备及其截留性能

以四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,配制三元乙丙橡胶(EPDM)纺丝液,通过静电纺丝技术制备了EPDM超细纤维,进而以聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜为基膜制备了EPDM超细纤维复合膜。采用红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对EPDM超细纤维的结构和形态进行了表征。考察了复合膜对苯乙烯废水的截留效果和复合膜通量的变化情况。实验结果表明:EPDM超细纤维具有类似无纺布形式的多孔纤维网状结构,其直径在0.2~2.0μm之间;复合膜在操作压力为0.1MPa的条件下,处理质量浓度为100μg/mL的模拟苯乙烯废水,膜通量约为5.90mL/(cm2.h),苯乙烯去除率可达89.7%。     

活性碳纤维负载纳米TiO_2光催化材料的制备

采用浸渍液中添加环氧树脂黏结剂并高温热处理的方法,制备出活性碳纤维(ACF)负载纳米TiO2光催化材料。对光催化材料的表面形貌和TiO2晶相进行了表征,发现所制备的光催化材料很好地保持了m(锐钛矿型)∶m(金红石型)为79∶21的混晶结构。评价了光催化材料对亚甲基蓝溶液的光催化降解性能。结果表明,当浸渍液中黏结剂质量浓度为5g/L时,ACF负载纳米TiO2光催化材料失重率较低,表明TiO2的负载强度较高。浸渍液中黏结剂质量浓度为15g/L时,ACF上TiO2负载率最高,为65%。当浸渍液中黏结剂质量浓度为25g/L时,ACF负载纳米TiO2光催化材料对亚甲基蓝的降解率最高,反应120min时,亚甲基蓝降解率均接近100%。     

超滤膜的清洗及污染防控

针对污水超滤过程中的膜污染问题,比较了不同清洗剂及清洗顺序对污染膜的清洗效果,考察了超滤运行条件对超滤膜污染的影响,为超滤膜污染的防控提供参考。实验结果表明:各种清洗剂对污染超滤膜清洗效果的优劣顺序为盐酸草酸柠檬酸,氢氧化钠次氯酸钠碳酸钠;强酸—强碱的清洗效果好于弱酸—弱碱;强酸—强碱顺序清洗的通量恢复率(91.88%)大于强碱—强酸顺序清洗的通量恢复率(90.05%);最优运行工艺为运行压力0.04 MPa,进水pH 8.0,膜面流速1.947 m/s,运行周期2 h。     

表面活性剂强化超滤法处理亚甲基蓝废水

采用无机陶瓷超滤膜和低浓度阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)处理亚甲基蓝(MB)模拟废水,考察了废水中SDBS、MB浓度及废水pH对超滤过程的影响.实验结果表明:SDBS浓度影响MB在最大吸收波长处的吸光度值;当废水中SDBS浓度为1.20 mmol/L(即25℃时的临界胶束浓度)、废水中MB浓度为1.00 mmol/L、废水pH为9.0时,超滤效果最好;在此条件下,透过液中SDBS浓度和MB浓度分别为0.06 mmoL/L和0.01 mmol/L,MB的截留率为99.2%,膜通量为309.6 L/(m~2·h).SDBS对MB超滤过程的强化机理主要为MB与SDBS形成结合体析出及SDBS胶束的增溶作用.     

无机陶瓷膜MBR处理己内酰胺生产废水

采用无机陶瓷膜分离装置对己内酰胺生产废水处理工艺中的初沉池出水进行泥水分离.实验结果表明:无机陶瓷膜分离装置能有效去除废水中的悬浮物和COD,悬浮物去除率达90％以上,出水悬浮物质量浓度在1 mg/L以下；COD去除率为70％以上,出水COD在100 mg/L以下；采用质量分数为5％的NaOH溶液能对无机陶瓷膜分离装置...     

膜蒸馏过程中污染膜的清洗

针对膜蒸馏法处理石化反渗透浓水的膜面污染物进行了分析及清洗工艺优化研究。在反渗透浓水温度为73℃、渗透侧真空度为-0.093 MPa的条件下进行膜蒸馏实验,实验后期膜通量衰减迅速,脱盐率基本保持在99.5%以上,产水p H基本稳定在6.5~7.0。膜面污染物的SEM表征结果显示,膜蒸馏的膜面污染主要为碳酸钙、硅酸钙、氢氧化镁结垢污染和氯化钠、氯化钾等盐类结晶污染。实验结果表明:分别以盐酸和去离子水为清洗液静态浸泡清洗污染膜时,污染物的去除效果最好,Na OH溶液次之,草酸最差;分别采用盐酸和去离子水动态清洗污染膜,膜通量和脱盐率均能恢复到初始水平,随运行时间的延长,经去离子水清洗后膜的膜通量出现衰减。     

膜蒸馏用于气田采出水的深度处理

采用自制聚丙烯中空纤维疏水膜,开展了内压式真空膜蒸馏处理某气田采出水的实验研究,考察了膜通量、脱盐率、产水电导率及产水水质等随运行时间的变化,针对实验后期出现的膜污染情况对膜蒸馏浓水除硬后进行二段膜蒸馏,再对出水进一步做催化臭氧氧化处理。实验结果表明：105 h后,废水中各离子浓度随着废水的浓缩而急剧升高,同时废水的高硬度造成膜堵塞,产生膜污染;除硬后去除了膜结垢污染,改善了膜疏水性能,膜通量恢复到初始膜通量的73%;膜蒸馏出水经催化臭氧氧化处理后,出水COD、TOC和ρ（NH₄⁺-N）分别为49 mg/L、6.5 mg/L和11.0 mg/L,满足回用要求。     

渗透汽化复合膜分离废水中的低浓度甲醇

采用两种商品化渗透汽化复合膜--GKSS-GS膜和PDMS-P膜分离模拟低浓度甲醇废水,考察了操作温度、甲醇质量分数、废水流量对膜渗透汽化性能的影响.实验结果表明:随温度升高、废水中甲醇质量分数的增大,两种膜的渗透通量都呈增加趋势;GKSS-GS膜的分离系数变化较明显,而PDMS-P膜的分离系数变化较小;废水流量对渗透通量和分离系数的影响均较小.在最佳条件下,GKSS-GS膜的渗透通量为914.6 g/(m~2·h),分离系数为5.6;PDMS-P膜的渗透通量为1 887.2 g/(m~2·h),分离系数为4.8.     

反渗透膜污染预测模型的改进

在反渗透非平衡热力学模型的基础上,从膜表面污染层阻力和浓差极化阻力的角度对常见的膜通量模型进行了探讨与改进,推导出了新的反渗透膜污染预测模型,为准确预测膜污染进程提供了理论支持。采用卷式反渗透膜装置对氢氧化铁胶体溶液进行处理,对模型计算值与实测值进行相关性分析,相关系数大于0.95。由此认为,改进的反渗透膜污染预测模型可用于计算运行过程中的膜通量。     

超滤膜系统污染物的形貌及组成分析

通过SEM、能谱、FTIR以及电感耦合等离子体质谱的分析方法对被污染超滤膜面的无机污染物、有机污染物和微生物进行了识别和分析。研究结果表明:超滤膜面无机污染物主要为Fe(OH)3、Cu(OH)2、Al(OH)3和Si等胶体物和少量CaSO4;有机污染物主要为多菌霉素类化合物;微生物可能富含铁类化合物。同时污染膜的清洗液分析结果说明该超滤膜污染物主要为无机胶体和有机物。