水处理滤料润湿性的实验研究

基于Washburn方程用亲油亲水比(LHR)比较了无烟煤、沸石和石英砂滤料对油的润湿选择性,并对其表面结构进行了表征.结果表明,无烟煤、沸石和石英砂的LHR值依次为2.41、0.64和0.65,沸石和石英砂的亲水性明显好于无烟煤,而无烟煤的亲油性好于沸石和石英砂.这主要取决于滤料的表面化学组成,同时与其表面形貌有一定的关系,与SEM、XPS、FTIR分析结果基本吻合.     

毛细压力法对水处理滤料亲油亲水比的研究

基于Washburn方程,定义了滤料的亲油亲水比(LHR),利用毛细压力法测定了果壳、锰砂、陶粒、石英砂和瓷砂的润湿速率,计算了LHR值,并对滤料的表面微观结构进行了研究.实验表明,直线拟合程度较好,结果重现性较高.实验方法可行.数据可靠.其中果壳的LHR值最大,达到66.87,表现出了最强的亲油性,其次是锰砂、陶粒、石英砂,三者的亲油性略好于瓷砂,其LHR值分别为1.24、1.22、1.16和0.80,与XPS和FTIR分析结果一致,证实了滤料LHR值的差异主要取决于滤料表面微观结构的不同.     

白炭黑洗涤水用量影响因素研究

论文对表面改性剂(包括硅烷偶联剂如:A-172、KH-570、CG-550、KH-550等和表面活性剂如:壬基酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基氯化铵等)和操作条件(反应温度、搅拌转速、pH等)对白炭黑白炭黑洗涤水用量的影响进行了研究,并将实验所得的白炭黑的性能(吸油值、比表面积等)与文献值进行了比较,结果表明壬基酚聚氧乙烯醚在投加量为1.2 g、改性温度在50℃、改性pH在中性或偏弱碱性时硫酸钠含量最低,此时洗涤水用量最少。硅烷偶联剂对产品的理化性能的改性作用要好于表面改性剂,而表面活性剂对洗涤水用量的影响作用大于硅烷偶联剂。     

KH-550改性埃洛石对水中铀酰离子吸附性能的研究

利用硅烷偶联剂KH-550对埃洛石复合材料进行改性,获得了新型材料KH-550改性埃洛石,并对其进行了红外光谱和X-射线衍射图谱的检测,证明硅烷偶联剂成功嫁接在埃洛石上.同时,实验通过静态批式法探究了KH-550改性埃洛石对水中铀酰离子的吸附作用,分析了不同化学条件下,如浓度、p H值和离子强度等对改性埃洛石悬浮液吸附铀酰离子效果的影响.结果表明,KH-550改性埃洛石吸附铀酰离子的最佳埃洛石悬浮液浓度为1.0 mol·L-1,改性埃洛石对铀酰离子的吸附效果随离子强度的增大而减小,最佳p H值在7.5左右.用不同吸附模型对不同温度下的吸附行为进行拟合,发现用Langmuir模型拟合的效果更好(R2=0.998),最大吸附量为147.58 mg·g-1.用Lagrange准一级动力学和准二级动力学模型对吸附行为进行拟合,发现此吸附过程更加符合准二级动力学模型,最佳吸附时间为90 min.     

过滤器处理含聚采油污水滤料流失及改进技术研究

为解决石英砂过滤器处理聚驱污水过程中出现的滤料板结、反冲洗憋压、滤料流失问题,通过对石英砂过滤器进行了改造,利用搅拌装置破碎滤饼层,经现场测试,搅拌式石英砂过滤器反冲洗压力由原来的0.27~0.46Mpa降低到0.12~0.16 Mpa,滤料流失得以解决。在来水含油和悬浮固体平均41 mg/L和21 mg/L,总滤后水质含油达到5.8 mg/L以下,出水悬浮固体3.2 mg/L。油和悬浮固体去除率分别提高85%和86%。     

混合滤料的润湿性及其过滤处理含油废水性能

为了探究两种润湿性相反的特殊润湿性滤料的耦合作用,将超疏水超亲油石英砂滤料和超亲水水下超疏油石英砂滤料均匀混合,研究了混合滤料的润湿性以及过滤除油性能.结果表明,两种滤料混合组成的固体表面润湿性不满足每种滤料润湿性的加权平均关系,更符合二次曲线关系,决定系数高达0.9992;交替润湿性对过滤除油效率具有耦合增强作用.混合滤料的疏水亲油性越强,其除油效率、归一化附着效率和渗透系数都越大,反之亦然.滤料粒径越小,归一化附着效率的变化斜率越大,而滤速和床深对归一化附着效率的变化斜率影响不明显.滤料的疏水性具有增阻的效应,流速的增加有助于增大滤层的渗透系数.以上研究成果可为特殊润湿性混合滤料过滤处理含油废水提供研究思路和参考.     

漆酶改性玉米秸秆髓的制备及其吸油特性

采用绿色生物酶技术改性玉米秸秆髓（CSP）,在CSP表面由漆酶催化接枝十八胺,以提高材料的亲油疏水性能,制得高效吸油剂LCSP.研究了改性温度、改性时间、TEMPO浓度、漆酶用量及十八胺浓度等因素对LCSP亲油疏水性能的影响,同时采用SEM、BET、XRD、接触角、FTIR、XPS等分析技术对改性前后CSP理化特性进行表征,并进行了吸油研究.结果表明,在35℃下,投加100U/g的漆酶、4.48mmol/LTEMPO、8.91mmol/L十八胺,改性CSP6h,制得的材料吸油量最大、吸水量最小,油吸附量从13.24g/g提升至40.82g/g,水吸附量从13.76g/g降至3.83g/g.吸附过程符合准二级动力学模型,吸附剂的重复利用实验表明本方法制备的材料具有良好回收再利用能力.     

动态渗透压力法研究水处理滤料的润湿性

润湿性是水处理滤料的一个十分重要的表面性质.以Washburn方程为原理,用动态渗透压力法研究了无烟煤、铝矾土陶瓷及磁铁矿滤料的亲油亲水润湿性.实验结果表明,方法的重现性较好,误差在10%以内.当滤料的粒径范围在0.6～0.9mm之间时.以该法测得无烟煤、铝矾土陶瓷及磁铁矿滤料的亲油亲水比(LHR)值依次为2.511、1.748和1.317,说明无烟煤滤料的亲油性最好,铝矾土陶瓷次之,而磁铁矿的亲油性最差.XPS和FTIR分析结果表明,无烟煤、铝矾土陶瓷及磁铁矿滤料润湿性差别主要归因于其表面化学结构的不同.     

纳米Fe2O3与纳米SiO2对石英砂表面改性的制备工艺优化研究

以普通石英砂滤料为原材料,纳米Fe2O3、纳米SiO2为改性剂,环氧树脂为粘结剂,表面负载量和附着强度为评价指标,通过正交试验与固定因素不同水平连续性试验等方法,制备了两种纳米氧化物改性石英砂(Nano-oxide coated sand,Nano-OCS).同时,研究了不同制备因素对Nano-OCS表面氧化铁负载量和附着强度的影响,并探讨Nano-OCS制备工艺的最佳优化条件.结果表明,水浴加热过程对改性剂和粘结剂进行慢速搅拌,最佳转速为50r·min-1,时间为45min,烘干时间1h,温度(120±5)℃,纳米Fe2O3(65.8g·L-1)与未改性石英砂(RQS)的最佳投加比(体积质量比,下同)为C=0.23mL·g-1,改性剂环氧树脂(99%)溶液与RQS的最佳投加比为C1=0.035mL·g-1,纳米SiO2(10g·L-1)与RQS的最佳投加比为C2=0.17mL·g-1,在最优条件下制备的样品负载量和有机物吸附率均达到92%.投加过量时,有机物吸附率明显减小.与传统的低温碱性沉积法或高温煅烧制得的Nano-OCS相比,加入了粘结剂环氧树脂,用低温水浴固化的方法所制得的Nano-OCS,负载量提高了约8倍,脱附率降低70%以上.本法采用无添加剂的粘结剂,表面改性后不会对水体产生二次污染.     

滑石粉处理含油废水的研究

研究了滑石粉净化舍油废水的可行性,选取了汽油和柴油配制含油废水,考察了多种因素对滑石粉净化含油废水的影响,其中包括舍油废水浓度、滑石粉投加量、反应温度、搅拌时间等,确定了最佳的吸附条件.结果表明,质量浓度为20mg/L含油废水,当滑石粉投加量为20g/L,温度为20℃,慢速搅拌时间为15 min时,含油废水的处理效果最好,对汽油废水的COD去除率可达97.8%.对柴油废水的COD去除率可达81.5%.由此表明,滑石粉是一种性能优良的处理舍油废水的材料.     

聚乙烯/造纸污泥废弃物复合材料

研究填料粒径和用量对聚乙烯/造纸污泥废弃物复合材料力学性能的影响。采用氢氧化钠和KH-550硅烷作为填料的表面处理剂,马来酸酐接枝聚乙烯作为体系的相容剂改善复合材料的综合性能。实验结果表明,这2种方法均可不同程度地提高复合材料的力学性能,马来酸酐接枝聚乙烯的加入可以有效改善基体与填料之间的相互作用。     

纳米隔热涂料用纳米TiO2的表面改性研究

以硅烷偶联剂为改性剂，通过实验研究了纳米TiO2有机化表面改性的影响因素。结果表明，硅烷偶联剂用量为15%、二氯甲烷作为溶剂、改性时间为2h，改性后的纳米TiO2的表面由亲水性转变为亲油性，并能较好地分散于甲苯中，能满足纳米隔热涂料的制备。     

改性低品质膨润土处理柴油废水

选择阴阳离子十六烷基三甲基溴化铵CTMAB-十二烷基磺酸钠SDBS改性低品质膨润土,在8%的CTMAB:SDBS=5:1有机膨润土用量6.0 g/L,温度30℃,pH4~8之间,搅拌速度150 r/min,搅拌时间30 min的最优条件下,对50.0 mg/L的柴油吸附量可达到8.06 mg/g。改性后膨润土阳离子交换容量增加了1.6倍。红外光谱图和XRD谱图显示,表面活性剂已经进入膨润土层间。有机膨润土可同时吸附废水中的重金属铬和柴油,吸附均符合Freundlich等温式,对柴油的吸附是分配作用和表面吸附共同作用的结果,对重金属铬主要是表面吸附。     

铁盐改性石英砂的制备及其吸附Cu^2＋性能研究

通过改变石英砂表面的物理化学性质,提高石英砂的吸附效率,考察其对废水中的Cu2＋去除效果。以石英砂为载体,分别用反复高温加热法和反复碱性沉积法制备三氯化铁改性砂、硝酸铁改性砂,测定了2种方法制备的铁盐改性砂的表面含铁量、铁盐的酸稳定性及比表面积,并比较了2种铁盐改性砂对Cu2＋吸附效果。结果表明,三氯化铁改性砂、硝酸铁改性砂的比表面积分别为2.468 m2/g和4.247 m2/g,比石英原砂比表面积分别提高了6.910和12.612倍;在pH=6条件下,石英砂对Cu2＋去除率为39%左右,硝酸铁改性砂对Cu2＋去除率达到84%,氯化铁改性砂达到89%以上,铁盐改性砂对Cu2＋去除能力比原砂有很大的提高;铁盐改性砂对Cu2＋的吸附有一定的容量,表面的活性中心越多,吸附能力越大。     

KH550改性SiO2气凝胶及其掺杂对砂浆性能的研究

目的提高SiO_2气凝胶颗粒与砂浆的相容性,降低砂浆的导热系数。方法以质量分数为5%的KH550硅烷偶联剂为改性剂,先对SiO_2气凝胶颗粒进行表面改性,并以改性后的SiO_2气凝胶颗粒为替换骨料,采用等体积替换法制备SiO_2气凝胶砂浆,再用SEM、XRD、傅里叶红外光谱(FTIR)和接触角测量仪对原材料性能和砂浆的微观形貌进行表征,并研究不同替换比例的SiO_2气凝胶颗粒对砂浆密度、力学性能、收缩性能以及导热系数等性能的影响。结果采用KH-550硅烷偶联剂对SiO_2气凝胶进行表面改性,改性后的SiO_2气凝胶能够稳定地镶嵌于砂浆中,与无机胶凝材料的结合较为紧密,填补了砂浆中的孔洞,使得砂浆内部结构更为均匀,形成较为稳定的复合体系;随着SiO_2气凝胶颗粒替换比例的增大,SiO_2气凝胶砂浆的密度、力学性能以及导热系数逐渐降低,收缩率逐渐变大,当替换率达到60%时,密度由最初的2014.1 kg/m3降至1231.4 kg/m3,28天抗压和抗折强度分别降至2.15 MPa和0.45 MPa、导热系数值从0.6039 W/(m·K)降至0.1524W/(m·K),自收缩率增大到2729×10-6。结论从使用性能、材料成本、以及保温性能等方面综合考虑,当替换比例为50%时,为最优体积掺量,此时,其密度、抗压和抗折强度、自收缩率以及导热系数分别为1387.1kg/m3,8.3 MPa和2.23 MPa,1928×10-6,0.2248 W/(m·K)。     

盐酸改性松木屑生物炭吸附海洋溢油的模拟研究

海洋石油开采和运输过程中发生的溢油事故会对周边海洋生态环境造成严重威胁。以松木屑为原料,分别在300 ℃、400 ℃和500 ℃条件下,热解2 h制备生物炭,然后用盐酸对其改性,分析了改性前后生物炭对海水中石油的吸附性能。结果表明,热解温度和盐酸浓度对生物炭吸油性能的影响较显著,当热解温度为400 ℃、盐酸浓度为5 mol/L时生物炭对海水中石油的吸附量最大,达到1.96 g/g;改性后的生物炭比表面积和总孔容减小,表面官能团种类未发生明显改变,含氧官能团数量减少;改性生物炭对海水中石油的吸附符合准二级动力学方程（R2=0.998）和Freundlich等温模型（R2>0.999）。研究结果将有助于开发经济、环保和除油效率高的海洋溢油吸附材料。     

Modifying glass fiber surface with grafting acrylamide by UV-grafting copolymerization for preparation of glass fiber reinforced PVDF composite membrane

Experimental design and response surface methodology(RSM) were used to optimize the modification of conditions for glass surface grafting with acrylamide(AM) monomer for preparation of a glass fiber reinforced poly(vinylidene fluoride)(PVDF) composite membrane(GFRP-CM). The factors considered for experimental design were the UV(ultraviolet)-irradiation time, the concentrations of the initiator and solvent, and the kinds and concentrations of the silane coupling agent. The optimum operating conditions determined were UV-irradiation time of 25 min, an initiator concentration of 0–0.25 wt.%,solvent of N-Dimethylacetamide(DMAC), and silane coupling agent KH570 with a concentration of 7 wt.%. The obtained optimal parameters were located in the valid region and the experimental confirmation tests conducted showed good accordance between predicted and experimental values. Under these optimal conditions, the water absorption of the grafted modified glass fiber was improved from 13.6% to 23%; the tensile strength was enhanced and the peeling strength of the glass fiber reinforced PVDF composite membrane was improved by 23.7% and 32.6% with an AM concentration at 1 wt.% and 2 wt.%. The surface composition and microstructure of AM grafted glass fiber were studied via several techniques including Field Emission Scanning Electron Microscopy(FESEM), Fourier transform infrared spectroscopy-attenuated total reflectance(FTIR-ATR) and energy dispersive X-ray spectroscopy(EDX). The analysis of the EDX and FTIR-ATR results confirmed that the AM was grafted to the glass fiber successfully by detecting and proving the existence of nitrogen atoms in the GFRP-CM.     

背景离子类型和浓度对聚苯乙烯微塑料/铅在饱和石英砂中共运移的影响

为阐明水化学条件对微塑料和重金属运移的影响,初步明确两种环境污染物共运移过程中的耦合效应及其对环境条件的响应机制,研究了背景电解质离子不同价态和浓度组成条件下1μm聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)和Pb²⁺在饱和一维砂柱中的单独及共迁移行为.结果表明:背景离子浓度的增加或价态的升高均会抑制PS-MPs的单独运移能力,当Na⁺浓度从1mmol/L增加到100mmol/L,PS-MPs和石英砂之间的排斥势垒下降了1348kT;当Ca²⁺浓度从1mmol/L增加到100mmol/L,PS-MPs和石英砂之间的排斥势垒下降了956kT.PS-MPs/Pb²⁺二元体系中Pb²⁺能降低PS-MPs的迁移能力,背景离子浓度和价态的提升可削弱Pb²⁺对PS-MPs运移能力的抑制性.当Na⁺浓度从1mmol/L增加到100mmol/L,PS-MPs和石英砂之间的排斥势垒下降了1100kT;当Ca²⁺浓度从1mmol/L增加到100mmol/L,PS-MPs和石英砂之间的排斥势垒下降了543kT.背景离子浓度的增加或价态的升高能促进Pb²⁺的单独运移能力.PS-MPs/Pb²⁺二元体系中,PS-MPs能够促进Pb²⁺的运移,背景离子浓度较低时,PS-MPs负载Pb²⁺的迁移率较高,反之亦然.对于PS-MPs和Pb²⁺单运移体系,背景阳离子浓度和价态的提升可进一步屏蔽PS-MPs及石英砂表面负电荷,竞争吸附石英砂表面结合位点,抑制PS-MPs运移,促进Pb²⁺运移;对于PS-MPs和Pb²⁺共运移体系,背景离子浓度和价态的提升可通过调节Pb²⁺与PS-MPs及石英砂表面的相互作用,削弱Pb²⁺对PS-MPs迁移能力的抑制作用.背景离子对PS-MPs表面位点的竞争吸附及对电荷的屏蔽效应影响PS-MPs对Pb²⁺的负载迁移能力.     

磁性阳离子型壳聚糖絮凝剂去除Cr(Ⅵ)

以二氧化硅和硅烷偶联剂(KH-570)包裹的磁性Fe3O4作为磁芯,壳聚糖(CS)、丙烯酰胺(AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)作为接枝单体,通过低压紫外光引发合成新型磁性壳聚糖絮凝剂(FSCAD),研究该材料对Cr(Ⅵ)的去除性能.采用傅立叶变换红外、热重分析、X射线衍射图谱和振动样品磁强计对絮凝剂进行表征,...