Preparation of high concentration polyaluminum chloride by chemical synthesis-membrane distillation method with self-made hollow fiber membrane

A method of direct contact membrane distillation (DCMD) with a self-made hollow polyvinylidene fluoride membrane was applied to prepare high concentration polyaluminum chloride (PACl) with high Al_b content based on chemical synthesis. The permeate flux and Al species distribution were investigated. The experimental results showed that the permeate flux decreased from 14 to 6 kg/(m²·hr) at the end of the DCMD process, which can be mainly attributed to the formation of NaCl deposits on the membrane surface. The Al_b content decreased slightly, only from 86.3% to 84.4%, when the DCMD experiment finished, correspondingly the Al_c content increased slightly from 7.2% to 8.5%, and the Al_a content remained at 7% during the whole DCMD process. A PACl with Al_b content of 84% at total aluminum concentration 2.2 mol/L was successfully prepared by the chemical synthesis-DCMD method.     

Chemical cleaning of fouled PVC membrane during ultrafiltration of algal-rich water

Cleaning of hollow-fibre polyvinyl chloride (PVC) membrane with di erent chemical reagents after ultrafiltration of algal-rich water was investigated. Among the tested cleaning reagents (NaOH, HCl, EDTA, and NaClO), 100 mg/L NaClO exhibited the best performance (88.4% 1.1%) in removing the irreversible fouling resistance. This might be attributed to the fact that NaClO could eliminate almost all the major foulants such as carbohydrate-like and protein-like materials on the membrane surface, as confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy analysis. However, negligible irreversible resistance (1.5% 1.0%) was obtained when the membrane was cleaning by 500 mg/L NaOH for 1.0 hr, although the NaOH solution could also desorb a portion of the major foulants from the fouled PVC membrane. Scanning electronic microscopy and atomic force microscopy analyses demonstrated that 500 mg/L NaOH could change the structure of the residual foulants on the membrane, making them more tightly attached to the membrane surface. This phenomenon might be responsible for the negligible membrane permeability restoration after NaOH cleaning. On the other hand, the microscopic analyses reflected that NaClO could e ectively remove the foulants accumulated on the membrane surface.     

Preparation and characterization of Pd/Fe bimetallic nanoparticles immobilized on Al2O3/PVDF membrane: Parameter optimization and dechlorination of dichloroacetic acid

Using a liquid–solid phase inversion method, a hybrid matrix poly(vinylidene fluoride)(PVDF) membrane was prepared with alumina(Al2O3) nanoparticle addition. Pd/Fe nanoparticles(NPs) were successfully immobilized on the Al2O3/PVDF membrane, which was characterized by Scanning Electron Microscopy(SEM) and Transmission Electron Microscopy(TEM). The micrographs showed that the Pd/Fe NPs were dispersed homogeneously. Several important experimental parameters were optimized, including the mechanical properties, contact angle and surface area of Al2O3/PVDF composite membranes with different Al2O3 contents. At the same time, the ferrous ion concentration and the effect of hydrophilization were studied. The results showed that the modified Al2O3/PVDF membrane functioned well as a support. The Al2O3/PVDF membrane with immobilized Pd/Fe NPs exhibited high efficiency in terms of dichloroacetic acid(DCAA) dechlorination. Additionally, a reaction pathway for DCAA dechlorination by Pd/Fe NPs immobilized on the Al2O3/PVDF membrane system was proposed.     

铝系混凝剂优势形态分析及其混凝特性

聚合氯化铝（PACl）是常用的水处理混凝剂,在应用过程中通常表现出比传统铝盐更为优异的效果.研究表明,这种优异性能主要得益于其特殊的组成,特别是高分子聚合物Al₁₃和Al₃₀独特的物化特性.Al₁₃和Al₃₀是铝离子水解过程中的中间产物,在地球科学和环境化学等领域有着重要的研究价值.于水处理而言,二者的结构和分子特性是研究者关注的重点,大量研究基于此展开,很多重要的发现为实际应用奠定了基础.基于对PACl及其组成性质的研究,本文对PACl的混凝特性及其优势形态分子的分析进行了综合阐述.     

Fouling distribution in forward osmosis membrane process

Fouling behavior along the length of membrane module was systematically investigated by performing simple modeling and lab-scale experiments of forward osmosis （FO） membrane process. The flux distribution model developed in this study showed a good agreement with experimental results, validating the robustness of the model. This model demonstrated, as expected, that the permeate flux decreased along the membrane channel due to decreasing osmotic pressure differential across the FO membrane. A series of fouling experiments were conducted under the draw and feed solutions at various recoveries simulated by the model. The simulated fouling experiments revealed that higher organic （alginate） fouling and thus more flux decline were observed at the last section of a membrane channel, as foulants in feed solution became more concentrated. Furthermore, the water flux in FO process declined more severely as the recovery increased due to more foulants transported to membrane surface with elevated solute concentrations at higher recovery, which created favorable solution environments for organic adsorption. The fouling reversibility also decreased at the last section of the membrane channel, suggesting that fouling distribution on FO membrane along the module should be carefully examined to improve overall cleaning efficiency. Lastly, it was found that such fouling distribution observed with co-current flow operation became less pronounced in counter- current flow operation of FO membrane process.     

膜法氨水吸收脱除烟气中CO2的研究

以氨水为吸收剂,对聚丙烯中空纤维膜分离烟气中CO2进行了实验研究.结果表明:随着气体流量和入口CO2浓度的增加,CO2去除率下降而传质速率增加;随着氨水浓度和氨水流量的增加,CO2去除率和传质速率均显著增加,但当氨水浓度大于2.5 mol·L-1,吸收液流量大于80m L·min-1后,膜接触器对CO2去除率和传质速率基本保持不变;膜接触器连续运行15 d后其吸收性能显著下降,CO2去除率、传质速率、总传质系数均下降约40%~50%.接触角测量、SEM及XPS表征结果表明:随着操作的进行,聚丙烯膜在吸收液环境中接触角逐渐降低,疏水性减弱,造成膜孔润湿;同时碳酸盐在膜孔形成结晶,堵塞膜孔,使得传质阻力进一步增加,从而造成膜接触器吸收性能的下降.     

超滤膜深度处理煤制气废水的化学清洗研究

用实验室自制超滤膜系统深度处理煤制气废水。采用扫描电镜和能谱分析比较了质量为一定浓度均为0．5％的NaC10溶液（有效氯为5％）、NaOH溶液,HCl溶液对污染膜丝内表面滤饼层的静态浸泡效果。为进一步确定不同清洗剂的化学清洗效果,选用质量浓度为0．25％的NaOH溶液和0．25％的NaCl0溶液对污染膜组件进行了手动化学清洗并通过过滤纯水确定清洗效率。结果显示,NaC10溶液和NaOH溶液对滤饼层分别具有溶解和剥离作用,从而对滤饼层起到了去除作用;能谱分析显示采用这两种清洗剂后的膜丝内表面元素组成与原膜较为接近,SEM分析则显示二者在去除滤饼层的同时对膜袁面性状均有一定程度的改变;而经HCl溶液浸泡后的膜丝滤饼层未见去除,能谱分析显示此时膜丝内表面的元素组成与原膜有显著差异。手动化学清洗结果进一步显示,0．25％的NaCl0溶液对膜组件的清洗效率可达到97％。     

印染废水反渗透脱盐系统运行性能及膜污堵特性

反渗透(RO)脱盐工艺对实现印染废水再生利用具有重要的意义.膜污堵却制约了RO工艺应用.对广东省某工业园区印染废水RO脱盐系统运行性能及膜污堵特性进行了研究.结果表明,印染废水生化处理出水经臭氧氧化-砂滤-超滤(UF)预处理后,RO进水COD平均浓度为12.4 mg·L~(-1),浊度1 NTU.RO系统脱盐率稳定在98%,RO产水高锰酸盐指数约为0.7 mg·L~(-1),浊度约为0.12 NTU.但RO系统运行3 a后,跨膜压差高达0.6 MPa,产水量下降至120 m~3·h~(-1),且不能通过化学清洗恢复,在RO膜面沉积了不可逆的污堵物.RO膜面的有机物占总污堵物干重的(53.5±0.2)%,无机物占(46.5±0.2)%,RO膜面有机污堵与无机污堵贡献相近.Si、Al与Ca是RO膜面主要的无机元素.碱液(Na OH溶液)对沉积在RO膜面的Si与Al及有机物提取效果较好.     

河流沉积物中有机磷提取剂(NaOH-EDTA)提取比例与机制研究

选择海河流域高磷污染河流滏阳新河沉积物为研究对象,利用液相31P核磁共振(31P-NMR)技术优化了沉积物中有机磷提取剂NaOH和EDTA的配比,探讨了提取剂对总磷(TP)、有机磷(P o)及金属离子的提取机制.结果表明,不同配比的NaOH和EDTA提取液提取同一沉积物,所提取的TP和P o的量差异较大,但P o的提取量均高于NaOH单独提取,主要原因为EDTA与Fe、Al等离子的结合促进了无机磷(P i)和P o的释放;TP在1.00 mol·L-1NaOH+75 mmol·L-1EDTA配比的提取液中获得最大提取量,为3.88 mg·g-1,P o在0.25 mol·L-1NaOH+50 mmol·L-1EDTA配比的提取液中提取量最大,为0.24mg·g-1;相同浓度NaOH提取液中金属离子Fe、Mn、Ca、Mg、Al提取量随EDTA浓度增大呈升高趋势,主要是通过螯合作用、金属离子与OH-形成化合物实现.其中,Fe、Mn、Ca提取浓度与提取液pH呈显著负相关(P<0.01),说明其与OH-形成沉淀化合物;Al离子由于既可以与OH-生成可溶性的偏铝酸盐又可以被EDTA螯合形成可溶性络合物,因此其浓度随提取液pH升高呈指数增长趋势(P<0.01);NaOH与EDTA混合提取剂核磁共振图谱优于NaOH提取液,在本研究中均可以检测到膦酸盐、正磷酸盐、磷酸单酯、磷脂、DNA和焦磷酸盐.综合考虑:对北方河流富含Fe和Al的河流沉积物,0.25mol·L-1NaOH与50 mmol·L-1EDTA可以作为理想的沉积物有机磷提取剂.     

道南膜技术测定Ca(NO3)2溶液体系中汞的化学形态

虽然道南膜技术(DMT)已经成功用于土壤/溶液中多种重金属自由态离子浓度的测定,但DMT技术测定Hg的形态尚未解决.采用DMT测定Ca(NO3)2溶液体系中Hg化学形态.实验结果表明,Hg在阳离子交换膜内的吸附除静电吸附外还存在结合力更强的化学吸附,Hg在阳离子交换膜内扩散成为Hg跨膜传输受阻的主要因素,限制道南膜技术用于Hg形态测定.Hg2+和Hg(OH)2都表现出在阳离子交换膜上的强烈吸附,供端(Donor)Hg损失达50%以上.缩短试验时间至8h以内,可在一定程度上降低Hg吸附.计算结果表明,由于大量的Hg滞留在阳离子交换膜内,在计算受端(Acceptor)Hg浓度时引入滞留系数补偿供端Hg的损失,较好地预测了Ca(NO3)2溶液体系中Hg的化学形态.     

错流膜生物反应器水力清洗特性研究

采用外压管式聚砜－聚丙烯腈共混超滤膜进行错流膜生物反应器水力清洗特性研究,结果表明,清洗时采用高膜面流速、低操作压力和限制透过液对流传递作用有利于错流膜生物反应器通量的恢复,这符合膜藏去除过程中的传质机理;适宜的膜面流速应稍大于临界流速ｖｋ＝１．９２ｍ／ｓ,清洗时间应控制在１０ｍｉｎ,适宜的清洗操作压力为０．０７ＭＰａ。     

聚合氯化铝中纳米Al13形态的分离纯化及形态表征

采用超滤法和层析法分离纯化聚合氯化铝(PAC)中的Al₁₃形态,并采用Al-Ferron逐时络合比色法、²⁷Al-NMR、TEM和粒度测定仪对分离纯化所得的Al₁₃形态进行了分析和表征.研究结果表明,超滤法分离纯化的效果受超滤膜的孔径及PAC浓度的影响,选择合适孔径的膜和PAC溶液浓度即可以获得高纯度的Al₁₃,在层析法中则随着洗脱时间延长按分子的大小依次洗脱下来,因此截取中间组分即可得到Al₁₃;Al-Ferron逐时络合比色法和²⁷Al-NMR的分析结果表明,采用上述2种方法分离提纯得到的样品中Al₁₃的含量分别可达到90%以上和100%.TEM和粒度测定结果表明,在B=2.5的PAC溶液中,Al₁₃极少以Al₁₂AlO₄(OH)₂₄(H₂O)⁷⁺₁₂的单体形态存在,而是呈两维结构的线性和枝状的聚集体,Al₁₂AlO₄(OH)₂₄(H₂O)⁷⁺₁₂的聚集体尺寸通常在几十至几百nm.     

碳化硅陶瓷膜管对PM_(2.5)捕集性能的实验研究

PM2.5因其粒径小、吸附能力强、输送距离远、环境危害大,同时捕集困难而成为世界各国共同关注的大气环境问题。以涂氧化铝膜的碳化硅陶瓷膜管(孔隙率28.16%,平均孔径20μm,过滤面积0.28 m2)为过滤元件,搭建了PM2.5捕集的实验装置,对膜管的过滤时间、通量与阻力降的关系以及捕集效率与时间的关系和膜污染控制方面进行了研究。结果表明:随过滤时间增加,通量逐渐减小,阻力降逐渐增大,捕集效率逐渐增大,对PM2.5捕集效率高达99.9%;对膜污染控制参数优化后反吹压强选定为0.8 MPa,反吹间隔时间为10 min,反吹时间为14 s。     

化学沉淀分离-置换法提纯Al13的工艺研究

采用AlCl₃溶液和Na₂CO₃粉末在不同温度下制备了不同浓度的聚合氯化铝(PACl). 以选定的中等浓度、高Al₁₃含量的PACl为原液,研究了Al₁₃与硫酸盐沉淀反应过程中SO₄/Al摩尔比、反应体系起始总铝浓度的影响以及Al₁₃硫酸盐与Ba(NO₃)₂置换反应过程中的Ba/SO₄摩尔比、超声、温度等因素的影响. 实验结果表明,在制备温度为50℃条件下,浓度在0.4～0.6　mol/L范围的PACl含有较高的Al₁₃. 沉淀分离反应的最佳SO₄/Al摩尔比为0.6∶1;生成的 Al₁₃硫酸盐沉淀物为正四面体状晶体. 在Al₁₃硫酸盐与Ba(NO₃)₂溶液置换反应过程中,Ba/SO₄的最佳摩尔比为1∶1,反应温度及超声作用对置换反应的影响较小;提高Ba(NO₃)₂的起始浓度可以得到相应较高浓度的纯化Al₁₃溶液. 所得Al₁₃纯度的统计平均值为92.1％.     

PVC合金超滤膜在油田采出水回用中的应用研究

试验采用改性的PVC合金超滤膜法对油田采出水进行深度处理,其处理出水水质达到榆树林油田特低渗透油层要求的回注水水质指标,通过超滤膜组件的运行,采用死端过滤,运行周期为12min,正冲线速度为0.4m/s,时间为10s,反冲洗通量为150L(/m2.h),时间为10s,进水压力为0.1MPa最佳;化学清洗时,采用表面活性剂+酸洗+碱洗,可以获得最佳的清洗效果。     

乳制品废水纳滤膜法工艺中污染膜清洗方法研究

乳制品废水用纳滤膜法回用处理时,会纳滤膜因为膜污染而使膜通量下降,采用化学清洗可使膜通量恢复。文章研究了单种清洗剂、组合清洗的清洗效果,考察了清洗时间和清洗剂浓度对膜通量恢复率的影响。研究结果表明:采用单一清洗剂效果不显著,组合清洗效果明显,清洗剂浓度和清洗时间均存在最佳值。且当用清水清洗10min,用35~40℃、pH=10.5NaOH溶液清洗30min,用0.3%H2O2碱液清洗20min,最后用2%柠檬酸清洗30min后膜通量恢复率达到90%以上。     

基于散射结构的脉冲流场与清灰压力动态特性分析

针对传统脉冲清灰中存在清灰不均匀的问题,应用上部开口散射器改善滤筒内部流场特性,从而改善清灰效果。通过数值模拟方法研究不同工况下滤筒内部脉冲流场及清灰压力的动态变化规律,探究清灰压力峰值形成机理。结果表明:脉冲喷吹气流以压力波的方式进入滤筒并向侧壁传递,而侧壁处气流径向速度与相同测点的清灰压力随时间等比例同步变化,两者存在直接关联。由于散射器对脉冲喷吹气流的分流和导流作用,相对无散射器而言,滤筒上部径向速度提高,清灰压力相应增大,其峰值由484 Pa增至744 Pa,增加了53.7%;滤筒中、下部,散射器的存在使脉冲喷吹流量和轴向速度减小,降低了脉冲气流对滤筒内部气流的压缩作用,滤筒中下部压力降低,滤筒下部清灰压力峰值由2175 Pa减小至1468 Pa,减小了32.5%。因此增设散射器可以在满足清灰要求的同时明显提高脉冲清灰的均匀性。     

颗粒层除尘器过滤状态压力损失的研究

根据Ｍｅｈｔｅｒ等人提出的过滤状态下颗粒层除尘顺压力梯度比表达式，建立了压力损失数学模型，该模型表明过滤状态下的压力损失与初始压力损失，粉尘在颗粒层中的沉积率和积灰量有关。收石英砂颗粒层的压力损失的实验结果，确定了粉尘沉积率计算公式，最终得出了过滤状态下颗粒层压力损失随过滤时间和粉尘在颗粒层中积灰量的变化规律，从而为合理地选择过滤风速和确定清灰制度提供了依据。     

浸入式短流程超滤膜生产工艺过程膜污染的形成与控制

以江苏芦泾水厂膜技术改造工程为对象,从水质、膜工艺特征结合生产运行过程以及污染膜的清洗进行了分析,目的是了解膜污染的组分构成,评价不同清洗剂的清洗效果,获取较优的清洗顺序.结果表明,原水以憎水酸(HOA)和亲水组分(HIM)为主体,质量分数各占40.34%和28.48%.溶解性有机物(DOM)则以芳香性蛋白质Ⅱ类物质为...     

Al13形态的凝胶层析分离及分离级分特性对比

采用聚丙烯酰胺凝胶柱层析法分离纯化聚合氯化铝(PAC)中的Al₁₃形态,并采用Al- Ferron逐时络合比色法、透射电镜(TEM)和ZATESIZER测定仪对分离纯化过程中所得3个级分进行了分析表征和电荷特性的研究;采用烧杯实验法对3个级分处理实际和模拟水样的混凝效果进行了对比性研究.Al- Ferron逐时络合比色法和TEM结果表明,在层析法分离中级分随着洗脱时间延长按分子的大小依次洗脱下来,因此截取中间组分即可得到含量95 %左右的纳米Al₁₃形态;电荷特性和混凝效果研究结果表明,第3个级分其他两者具有更好的除浊、除腐殖酸和脱色效果,并且具有更强的电中和能力,因此Al₁₃形态是一种具有较高正电荷和较高的水解稳定性以及宽的pH适用范围,在给水和废水处理中是一种较为有效的Al形态.