多巴胺非共价改性碳纳米管超滤膜的制备及抗污染性能

利用多巴胺(DA)的自聚合特性对多壁碳纳米管(MWCNT)进行非共价改性,制备了多巴胺改性碳纳米管超滤膜(PDA/MWCNT),并对其抗污染性能进行了系统研究.采用X射线光电子能谱、傅里叶红外光谱、接触角测量仪和扫描电镜对PDA/MWCNT膜进行亲水性和化学组成的表征.选取大肠杆菌菌液为目标污染物,研究了不同改性条件对PDA/MWCNT膜抗污染性能及抗蛋白黏附能力的影响.结果表明,DA成功引入到MWCNT表面.DA与MWCNT交联时间为5h、DA浓度1g/L、MWCNT负载量2.17mg/cm²时,MWCNT膜的接触角由改性前112.79°降至8.4°.改性后PDA/MWCNT膜表面的氧元素含量为改性前的2.9倍,膜的亲水性得到显著改善.膜通量较改性前提高1倍,膜的抗污染性能、抗菌性及抗蛋白黏附能力得到显著提高,错流冲洗后的膜通量恢复率从56.62%增加到88.74%.     

碳纳米管径向尺寸对碳纳米管自支撑膜孔隙结构及通量的影响

为了探索碳纳米材料膜在水处理中应用的可能性,本实验选取4种径向尺寸的碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNTs),采用压力辅助过滤技术制备CNTs自支撑膜.通过对CNTs自支撑膜的平均孔径、孔径分布及截留分子量(Molecular weight Cut-Off,MWCO)等进行分析,研究了CNTs径向尺寸变化对CNTs自支撑膜孔隙结构的影响.结果表明,CNTs的径向尺寸越小,制备得到的CNTs自支撑膜越趋向于形成小孔径的膜孔,且孔径分布更加均匀,孔隙面积比越高,膜的MWCO越小.单壁碳纳米管(Single-walled carbon nanotube, SWNT)与多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotube, MWNT)相比,前者更容易形成膜平均孔径更小且孔径分布更均匀的CNTs自支撑膜.膜通量测定结果表明,研究制备的CNTs自支撑膜的通量属于低压膜范围,通量在230～347 L·m~(-2)·h~(-1)·bar~(-1)之间.其中,虽然由径向尺寸较小的CNTs所制备的CNTs自支撑膜的平均孔径更小,但由于其具有更高的孔隙面积比和更小的膜厚度,其纯水通量相对高于由大径向尺寸CNTs制备的CNTs自支撑膜.     

SBR生物反应器出水溶解态有机物性质特点研究

研究中考察了SBR生物反应器处理实际生活污水过程中,反应器内部溶解性有机物的变化情况,重点分析了污泥龄对于SBR反应器出水溶解态有机物性质特点的影响.研究结果表明,生物降解过程中,以分子量650Da、1700Da和2000Da为代表的腐殖质类有机物逐渐积累,小分子量有机物(<200Da)逐渐转化为具有中间分子量(500...     

有机酸在金属氧化物上的吸附对催化臭氧氧化的影响

以苯甲酸(BA)、邻苯二甲酸(PA)、商品腐殖酸(CHA)和反渗透法提取的松花江水腐殖酸(SHA)为目标物,研究了臭氧氧化及羟基氧化铁(FeOOH)和二氧化铈(CeO₂)为催化剂时的吸附与催化臭氧氧化去除这些有机物的效果.结果表明,BA在FeOOH表面没有吸附,FeOOH对BA催化氧化的去除率比臭氧单独氧化高45%;PA在FeOOH上的吸附使其溶液中的浓度减少了5%,此时FeOOH对PA的氧化没有催化作用.CeO₂有助于催化臭氧氧化在其表面吸附较强的PA,且对氧化产生的草酸根有催化去除作用,但对不吸附在其表面的BA没有催化臭氧氧化作用.CeO₂对腐殖酸的吸附比FeOOH强,其催化臭氧氧化去除腐殖酸的作用比FeOOH更显著;当无机阴离子和腐殖酸竞争金属氧化物表面的吸附位时,催化作用受到抑制.     

松花江水中天然有机物的提取分离与特性表征

将反渗透与XAD大孔树脂吸附技术相结合,对松花江水中天然有机物(NOM)进行了浓缩和分离,并采用紫外光谱、红外光谱、液相凝胶色谱、官能团滴定1、HNMR核磁共振等分析手段,对松花江水中NOM及其各分离组分和一种商用腐殖酸CHA的特性进行了比较和表征.结果表明,利用反渗透进行NOM浓缩对水中有机物具有很高的回收率;松花江水中NOM组成为:富里酸>腐殖酸>亲水部分;各组分芳香性为:腐殖酸>憎水部分>富里酸>亲水部分,E₄/E₆与芳香性之间缺乏必然的联系;腐殖酸和商用腐殖酸具有较高的不饱和性,NOM和亲水部分次之,憎水部分和富里酸中饱和烃含量较多;紫外吸收较弱的有机成分对NOM分子量的贡献较大;NOM及其分离组分的总酸度为9.84～12.15meq/g,羧酸含量为CHA>亲水>憎水>NOM>富里酸>腐殖酸;NOM及其各分离组分的溶解性有机物构成以脂肪烃为主.     

原子力显微观测新生态水合二氧化锰与天然有机物的微观吸附形貌

采用云母片吸附的方式,较好地捕捉到了新生态水合二氧化锰的微观结构,并采用轻敲模式下的原子力显微成像技术,对其吸附天然有机物(NOM)前后的微观形貌进行了观测.与陈化2 h后的水合二氧化锰相比,新生态水合二氧化锰呈现出不定形的穿孔层状结构(厚度仅为0～1.75 nm)和球形颗粒结构,具有大的比表面积和附着能力.当向NOM中加入1 mmol/L新生态水合二氧化锰后,NOM分子的吸附形貌由松散分布的扁平粒状结构(吸附高度为5～8.5 nm)转变为密集分布、水平尺寸均匀的球形结构,表明了NOM分子容易以水合二氧化锰为吸附中心包裹在其表面.从直观上进一步证实了新生态水合二氧化锰的除污染效能,为高锰酸盐的预氧化助凝机理提供了有力的依据.     

温度、盐度和光照对球形棕囊藻生长和产毒的影响研究

为阐明溶血毒素的生物合成机制、正确认识和评价球形棕囊藻赤潮的危害,设计了盐度、温度、光照三因素三水平正交实验,考查了不同盐度、温度、光照条件下球形棕囊藻的生长和产毒的变化,分析了盐度、温度、光照强度对球形棕囊藻生长和产毒的影响.结果显示,温度是影响球形棕囊藻生长和产毒的显著因子,盐度和光照的影响不显著.30℃时球形棕囊藻比生长速率最大,藻细胞产毒能力最强,但所能到达的藻密度最小.在盐度为22、33、40,温度为20、25、30 ℃,光照为2000、4000、5000 lx的所有实验组合中,盐度为40、温度为30℃、光照为4000 lx时球形棕囊藻细胞产毒能力最强,盐度为40、温度为30℃、光照为5000 lx时球形棕囊藻的比生长速率最大.     

碳纳米管改性PVDF中空纤维超滤膜处理二级出水抗污染性能研究

采用碳纳米管改性PVDF中空纤维超滤膜以缓解膜污染.考察了CNTs的乙醇分散液浓度、CNTs尺寸和负载量对改性中空纤维膜的抗污染性能和改性膜内表面CNTs层稳定性的影响,分析了该改性膜对二级出水DOC、UV254的去除效果,并对改性膜出水的荧光特性进行了表征.结果表明,选用体积分数为50%的乙醇分散液、外径为30~50 nm碳纳米管、负载量为3 g·m-2时,制备的改性中空纤维膜CNTs层稳定,抗污染能力显著提高.与未改性膜相比,改性膜对二级出水DOC和UV254的去除率分别提高了37%和56%;且对二级出水中的腐殖类和蛋白质类物质去除能力明显增强.     

回归分析与GIS集成在大气污染分析中应用

为有效进行区域环境管理和改善质量水平,更好地利用现有环境数据资源,快速探索与总结区域环境污染的若干规律;文章在构建基于GIS的回归分析集成技术基础上,以北京市某区域的大气污染为例,运用该技术对该区域的主要大气污染因子与相关变量进行回归分析,对主要污染物的减排目标进行预测;进一步根据回归模型的结果提出该区域大气环境质量改善的建议。对城市区域环境质量改善具有一定的参考价值,是城市环境治理的可行途径和有效的工作方法。     

碳纳米管预涂覆低压膜去除水中腐殖酸的机理研究

以腐殖酸（Humic Acid,HA）为研究对象,通过压力辅助过滤技术将碳纳米管（Carbon Nanotubes,CNTs）预涂覆在聚醚砜（Polyethersulfone,PES）平板膜表面,制备了CNTs预涂覆低压膜,分别考察了该膜在恒压和恒流实验中对HA的去除情况及其对膜污染的缓解作用.研究表明,CNTs预涂覆膜可以有效缓解基膜的污染,保证CNTs的分散性,增加PES膜表面预涂覆CNTs的投加量,有助于缓解膜污染的发生;采用径向尺寸小的CNTs制备出的预涂覆低压膜,其抗污染能力更佳.研究进一步采用恒流膜滤装置对膜滤过程的3个阶段（新膜过滤阶段、膜污染加速阶段、堵塞膜截留阶段）进行了模拟,考察了CNTs预涂覆低压膜对HA的去除机理.结果表明,新膜过滤阶段,CNTs预涂覆低压膜运行初期,CNTs的吸附性能对HA的去除起主导作用,HA去除率随过滤时间的增加而不断减小,吸附阶段CNTs预涂覆膜的跨膜压差（Transmembrane Pressure,TMP）始终保持在较低水平（不高于15 kPa）,降低CNTs的径向尺寸和提高CNTs投加量,均有助于吸附去除HA;膜污染加速阶段,随着CNTs预涂覆膜进入膜污染加速阶段,HA的去除率由吸附阶段的不断降低开始出现上升拐点,TMP由于CNTs预涂覆膜的加快堵塞而不断升高;堵塞膜截留阶段,CNTs预涂覆低压膜在一定程度堵塞后,表现出截留去除HA的效能,且TMP仍保持在低压膜运行范围内,降低CNTs的径向尺寸,制备的预涂覆膜孔径小且分布均匀,有助于其提高截留去除HA的效能.整个恒流实验过程中,未负载CNTs的基膜对HA仅有微弱的吸附作用,且由于其较大的孔径,对HA的截留作用十分有限.本文通过对CNTs预涂覆低压膜吸附阶段和截留阶段的划分,明确了CNTs预涂覆低压膜在吸附饱和之后,能够有效截留水中HA,可作为水中腐殖质类污染物去除的一种有效手段.