膜的改性及其在环境领域应用研究进展

膜改性由于具有清洁、廉价、节能等特点，近年来得到快速发展，是解决膜污染的有效方法之一。本文综合介绍了膜的基体改性、表面改性这两种改性类型和目前常用的改性方法包括表面涂覆、表面活性剂改性、化学修饰改性、仿生改性等等，并简单介绍了膜改性在环境领域的应用，探讨了膜改性今后的发展。     

改性玉米秸秆吸附Cu2+的动力学和热力学

本研究用ZnCl2作为活化剂,使用功率640 W的微波照射4 min的方法制备改性玉米秸秆。考察投加量、pH、吸附时间对吸附性能的影响,并对等温吸附特征、吸附动力学和热力学进行了系统研究。结果表明:投加量为0.2 g,pH为6,改性玉米秸秆对Cu2+具有很好的吸附效果,吸附在8 h后达到平衡。该吸附过程符合Langmuir及Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程,其反应的吉布斯自由能△G<0,为自发反应过程。     

小叶榕落叶改性条件优化及其处理含Cu~(2+)废水动力学研究

以废弃的小叶榕落叶作为吸附剂,通过正交试验选择制备改性小叶榕落叶的最佳条件,结果表明:当硝酸浓度为10moL/L,干燥温度为120℃和氢氧化钠浓度为1moL/L时,改性后的小叶榕落叶的活性最强,对废水中Cu2+的吸附率最高。利用改性后的小叶榕落叶进行了吸附去除水中Cu2+的研究,得出当pH为5.7,铜的最大吸附容量Qmax=0.59mg(Cu)/g(改性落叶)。并通过非线性回归,构建了影响因素同吸附率之间的数学模型和落叶吸附的动力学模型。     

改性活性炭对水中铬离子(Ⅵ)的吸附性能

为了研究改性前后活性炭对水中铬离子(Ⅵ)的吸附效果,以磷酸活性炭(PAC)为原料,用10%硝酸改性得到硝酸改性活性炭(N-PAC)及直接蒸发法载铁改性得到载铁活性炭(Fe-PAC)。通过静态吸附研究表明,改性后活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附率有较大提高。在常温、自然pH条件下,0.2 g活性炭处理50 mL浓度为100 mg/L的含Cr(Ⅵ)溶液,N-PAC和Fe-PAC对Cr(Ⅵ)的吸附率分别为79.21%和90.59%,都高于原PAC对Cr(Ⅵ)的吸附率49.58%。pH从2.2升高到11.92,Fe-PAC对Cr(Ⅵ)的吸附率从99.86%降低到14.77%,N-PAC则从99.86%降低到3.23%,PAC从97.05%降低到2.53%。温度从25℃升高到70℃,3种活性炭对Cr(Ⅵ)吸附率都有较大提高,都增加到98%以上。且吸附过程较符合Langmuir等温吸附模型。     

酸改性泥炭对含亚甲基蓝废水的吸附净化作用

采用稀硝酸对泥炭进行改性处理获得酸改性泥炭,并将其用于处理亚甲基蓝废水。考察初始溶液pH、接触时间、酸改性泥炭投加量和亚甲基蓝溶液初始浓度等因素对酸改性泥炭吸附效果影响。结果表明,初始溶液pH、接触时间、酸改性泥炭投加量和亚甲基蓝溶液初始浓度对酸改性泥炭吸附性能都有一定的影响。在最佳的反应条件下(接触时间为60 min,反应温度为35℃,初始溶液pH为7.12,酸改性泥炭投加量为2 g),亚甲基蓝去除率可达90.88%,其吸附较好地符合Freundlich和Langmuir等温方程,拟合相关系数均大于0.9。通过热力学计算发现,ΔG<0、ΔS>0,表明该吸附反应是自发的、吸热反应。且该吸附过程符合准二级动力学方程(R2=0.98)。     

改性膨润土联合混凝剂处理微污染水中有机物

采用十二烷基多糖苷季铵盐作为改性剂制备改性膨润土,研究了改性膨润土联合混凝剂去除有机物的效果,考察了有机改性剂用量、微波辐射功率、辐射时间、膨润土投加量、pH值对有机物去除效果的影响,探讨了改性膨润土的改性和去除机理。结果表明,经微波改性后,实现了十二烷基多糖苷季铵盐阳离子对膨润土的插层,增大了层间距,提高了膨润土的吸附性能。联合混凝剂投加改性膨润土能够改善絮凝性能,显著提高有机物的去除效果。在最佳条件下,改性膨润土与PAC联合后的强化混凝,对初始浓度15.3 mg/L的微污染水中有机物的去除率达到95%以上,吸附符合Freundlich吸附等温方程。     

铁改性海泡石除锑的影响因素研究

选择廉价海泡石, 用氯化铁对其改性。研究铁改性海泡石对锑的吸附特性。结果表明，氯化铁浓度、吸附时间、初始锑浓度以及温度等因素对锑的吸附影响较大，溶液初始pH影响不明显。在初始锑浓度50 mg/L，pH 6.8，5%氯化铁改性海泡石投加量为2 g/L，吸附90 min, 温度35℃下，吸附量可达21.6 mg/g。海泡石对吸附锑具有缓冲特性，溶液的初始pH值在3.1～10.1范围时，吸附后溶液的最终pH值为8～8.5。IMS吸附锑是放热过程。改性后海泡石比表面积增大，表面羟基数量增加，导致其吸附能力增强。通过XRD谱图并未发现铁晶体的存在。     

利用烧结脱硫灰制备胶凝材料的研究

研究了烧结烟气半干法脱硫灰复掺矿渣、钢渣，辅之外加剂，制备胶凝材料的可行性。结果表明，采用改性脱硫灰（GXTLH）、钢渣、矿渣及水泥熟料再混磨制备的复合胶凝材料，具有良好的安定性等水化性能和力学性能；当GXTLH 掺入量为20%、CFII 1.5%、减水剂0.5%及水泥熟料23%时，矿渣掺量在12%～44%、钢渣掺量11%～44%之间制备的胶凝材料初凝时间、终凝时间、力学性能满足GB13592-92《钢渣矿渣水泥标准》；矿渣与钢渣比、水泥熟料及外加剂等掺量一定，GXTLH掺量超过30%时，GXTLH胶凝材料的抗压抗折强度均有所下降。     

改性膨润土作为垃圾渗透液防渗层的实验研究

本文以天然钠基膨润土为原料，采用水溶液聚合法，在室温条件下，通过改性聚丙烯酰胺对膨润土进行直接插层改性，制备了一种新型聚丙烯酰胺改性膨润土防渗材料。以此防渗材料作为防渗层，选用沈阳大辛填埋场的垃圾渗透液为处理对象，在动态实验下，就其对实际垃圾渗滤液中主要污染物去除的有效性和控制垃圾渗滤液渗透的可行性进行研究。抗渗性能测试结果表明，改性膨润土防渗性能较好，渗透系数为1．0×10^-7cm/s，达到固体废物填埋场的防渗材料国家标准1．0×10^-7cm／s的使用要求。改性膨润土防渗层对COD、氨氮、重金属离子去除效果较好，吸附作用较强，COD和氨氮最大去除率分别达到81％和91％，TFe、Zn^2＋和TCr的最大去除率分别达到71％、58％和73％。实验结果验证了本研究所制备的改性膨润土防渗材料具有优良的抗渗、截污性能。     

沸石改性及其去除水中氨氮的实验研究

通过实验研究了沸石改性条件及其对水中氨氮吸附去除的影响。结果表明，加热改性与无机酸改性不能显著提高沸石对氨氮的吸附量。利用NaOH改性的最佳浓度为1 mol/L，此条件下对氨氮吸附量可提高到650.68 mg/kg，为天然沸石的2.82倍。利用无机盐改性时，对氨氮吸附效果最好的是NaCl改性沸石，其次为KCl改性沸石与CaCl₂改性沸石。随着NaCl溶液浓度和改性时间的增加，改性沸石对氨氮的吸附量显著增加，可达天然沸石的3～4倍；在NaCl浓度为150 g/L与改性时间为18 h条件下，改性沸石对氨氮吸附量可达887.35 mg/kg，为天然沸石的3.84倍。