纳米颗粒原位植入法制备改性超滤膜及其抗生物污染性能研究

选取氧化铝分散体(Al2O3)、Linde A型沸石(LTA)、Linde L型沸石(LTL)和X型八面沸石(FAU-X)4种纳米颗粒,采用原位植入的方法对超滤膜进行表面改性,以提高聚砜超滤膜的抗生物污染性能.通过扫描电子显微镜、接触角测定、抗生物污染性能测试等方法来表征改性前后膜结构和性能的变化.结果表明,纳米颗粒在膜表面的原位植入具有其可行性,该方法只改变超滤膜的表面形貌,对断面和底面的结构没有影响;纳米颗粒原位植入法改性后,超滤膜的亲水性有显著提高.就抗生物污染性能而言,纳米颗粒的植入提高了膜的抗粘附性能,在纳米颗粒覆盖的区域没有大肠杆菌粘附生长;在这4种膜中,UF-LTA和UF-LTL膜的抗粘附性能优于UF-Al2O3和UF-FAU-X膜.相较而言,LTA型沸石在膜表面分散效果良好,原位植入后显著改善了膜的亲水性并且表现出较好的抗粘附性能,可作为理想的材料用于下一步研究.但LTA型沸石的抗水流剪切的能力较弱,要想提高该种纳米颗粒在膜表面的结合牢固性,应考虑减小颗粒的粒径.     

消毒副产物生成的温度影响和动力学模型

在水厂和供水管网中,加氯消毒副产物(DBPs)的生成浓度会随着季节转换和水温变化而出现明显波动.为了探究不同温度条件下DBP生成浓度的变化规律,本研究利用腐殖酸(HA)作为有机前体物进行加氯消毒,参照DBP统一生成条件(uniform formation condition,UFC),在不同水温下监测DBP[包括三卤甲烷(THM)和卤乙酸(HAA)]的生成浓度,并从动力学角度对该生成反应的机制做出分析,进而建立初步的浓度预测模型.结果表明,对于检测到的3种典型DBPs[三氯甲烷(CHCl3)、二氯乙酸(DCAA)和三氯乙酸(TCAA)],水温升高均能够明显提高其生成速率和最大生成浓度,其中后者随着温度的升高近似呈指数增长(R2>0.90).根据一级反应动力学模型对各组温度条件下的DBP实测值进行拟合,得到了较好的相关性(R2>0.94).为了进一步验证该动力学模型的准确性和可靠性,在20℃和30℃条件下分别采用该模型对DBP的实际生成浓度进行预测,并与实测值进行比较,均得到了良好的预测结果.为定量研究温度对DBP生成速率的影响规律,利用阿伦尼乌斯公式计算得到CHCl3、DCAA和TCAA的表观反应活化能分别为22.3、25.5和40.8 kJ.mol-1.     

铸铁还原氯乙酸的影响因素与机制研究

氯乙酸是地表水与饮用水中一种常见的微量氯代有机污染,具有致癌性,浓度较高时对人体健康会产生一定的危害.为了更经济地去除水体中的氯乙酸,研究了铸铁废料去除氯乙酸的可行性,讨论了铁类型、预处理方法,振荡方式以及溶解氧等条件对还原效果的影响.结果表明传质过程比铁类型与酸处理对氯乙酸还原速率的影响更大.铸铁无氧去除三氯乙酸(TCAA)的主要产物为二氯乙酸(DCAA)而有氧存在时为一氯乙酸(MCAA).在纵向翻转下铸铁对氯乙酸的去除过程符合伪一级动力学,TCAA、DCAA与MCAA的无氧速率常数分别为0.46 h-1、0.03 h-1与0,有氧速率常数依次为1.24 h-1、0.79 h-1与0.28 h-1.不同氧含量环境中铸铁对氯乙酸的去除机制不同,无氧时为连续氢解,有氧时可能包括连续氢解与直接转化过程.     

Fe(Ⅲ)对海藻酸钙凝胶层过滤特性的影响

为考察饮用水处理膜工艺中Fe(Ⅲ)对多糖污染层过滤特性的影响,本研究以海藻酸钠为模型多糖污染物,分析海藻酸钙在有Fe(Ⅲ)及无Fe(Ⅲ)存在时形成污染层的过滤特性,并用压缩性方程及渗透性方程对凝胶层的过滤特性进行定量描述.研究结果表明,Ca2+的存在会使海藻酸钠分子间结合,形成内部结合紧密的凝胶层,产生较大的过滤阻力;往海藻酸钙溶液中进一步加入Fe(Ⅲ)后,由于可溶性Fe(Ⅲ)较易水解,加入Fe Cl3后溶液中铁离子和铁的氧化物/氢氧化物颗粒同时存在,少量Fe(Ⅲ)对海藻酸钙凝胶层的过滤特性影响不大,较多量Fe(Ⅲ)会形成铁的氧化物/氢氧化物颗粒,一定程度上改变了凝胶层的结构,使过滤性能变好.     

多聚物吸附纳米零价铁在多孔介质中的迁移

针对纳米零价铁在多孔介质中的迁移特点,本文通过实验室柱实验和腐蚀实验分析了不同聚丙烯酸（PAA）包覆浓度下的纳米零价铁（nZVI）在石英砂介质中的迁移和其接触不同电解质溶液6h的反应活性.利用迁移距离和穿出率,表征了不同纳米铁材料的迁移性能.应用pH值、氧化还原电位（ORP）、Fe²⁺浓度、X射线衍射（XRD）和Fe⁰含量随时间变化图像表征纳米零价铁腐蚀程度.实验结果表明,PAA显著提高了纳米零价铁材料的迁移距离.10%聚丙烯酸包覆浓度下,实验室合成纳米零价铁的迁移效果最佳,穿出率可达58.65%.在6h的腐蚀实验中,10%聚丙烯酸包覆的零价铁含量有一定的降低,但是零价铁损失相对于20% PAA包覆的零价铁少.综合考虑迁移性和反应活性,10% PAA包覆浓度下实验室合成纳米零价铁是适用于地下水污染原位修复的最佳材料.     

温度对生物活性炭降解卤乙酸的影响

卤乙酸(HAAs)是饮用水中常见的氯和氯胺消毒副产物,具有较高的亲水性与致癌性,为了保证水质与人体健康,各国均对其制定了相关规定。考察了生物活性碳(BAC)对9种HAA的去除性能,并探讨HAA生物降解效果随温度的变化情况与生物反应的去除机理,反应动力学与热力学。结果显示,BAC可有效去除水体中的一卤代与二卤代乙酸,难以去除三卤代乙酸。BAC的生物降解性能明显可分为2个部分:低温(5~15℃)基本不发生生物降解;高温(25~35℃)生物降解性能显著。在不同温度下,HAA的生物降解均符合一级反应动力学,反应速率常数为0.01~0.40 min-1;BAC降解HAA的过程不是逐级氢取代卤而是同时脱去所有卤素的反应,卤代乙酸生物反应的活化能为63.5~89.2 kJ/mol。     

原位植入TiO2纳米颗粒改性聚砜超滤膜及其抗生物污染性能研究

选用TiO_2纳米颗粒通过原位植入法对聚砜超滤膜表面进行改性,通过调节p H及沉淀浴中TiO_2浓度制备出不同TiO_2覆盖率的改性聚砜超滤膜,并分别用扫描电子显微镜、接触角测定仪、激光共聚焦显微镜等对改性膜性能进行评价.结果表明,p H为4时TiO_2分散良好并植入到聚砜膜表面,改变沉淀浴的浓度可以有效控制TiO_2在聚砜膜表面的覆盖率.聚砜膜的亲水性随TiO_2覆盖率的提高而不断增强.在纯水通量下降不明显的情况下,TiO_2改性超滤膜的抗生物污染性能均优于未改性膜,随着覆盖率的提高,抗生物污染性能呈现先增强后减弱的趋势,在覆盖率介于22.4%~27.7%之间时改性膜具有最优的抗生物污染性能,可使微生物粘附减少93%,黑暗培养24 h的生物膜厚度减少70%以上.     

高压膜表面性质对膜污染的影响机制

围绕纳滤膜和反渗透膜在水处理应用中的膜污染问题,论述了膜表面亲疏水性、荷电性、官能团和粗糙度4种关键性质对包括有机污染、无机污染、结垢污染和生物污染在内的不同污染类型的影响,分析了研究中由膜表面性质耦合性和污染物性质差异所导致的不同结论,并总结了膜表面各性质对膜污染的影响机制以及存在不确定性的原因,可为针对膜表面性质与膜污染相关性的研究和抗污染膜的研发提供建议。     

医院污水消毒后致突活性检验及评价

一、前言 无论饮水消毒还是污水消毒,都一直是控制水传播疾病的重要手段。用氯对饮用水及污水进行消毒已有七十多年的历史,它对有效地控制象霍乱、伤寒等水传播疾病曾作出巨大的贡献,是目前世界上水消毒的主要工艺。但是,近年来,由于发现了氯消毒过程产生三卤甲烷(THMS),增加水的致突活性等问题,从而引起人们对氯消毒过程的重新评价。     

饮用水中细菌总数的快速测定

美国科学家C.Wallis和J.L.Melnick研制出一种检测饮用水中细菌总数的半自动仪器,通过比色可在3分钟内得出检测结果。饮料中细菌总数的最低检出限为100 CFU/ml。这种仪器的检测原理是:首先使100—1000ml的水样通过嵌在仪器上一个表面积广的特定滤膜,于是水中细菌、铁锈及腐殖酸就截留在滤膜上。用一种还原剂除去膜上的铁锈和腐殖酸,然后翻转并反冲滤膜,把洗脱下的细菌收集起来再浓缩在一个直径7mm的滤膜表面上。把浓缩的细菌加以染色,再用脱色剂褪去滤膜纤维的颜色。把滤膜表面上的色度与标准色卡进行比