染料探针技术对二级出水中优势污染物的定量检测

分别以刚果红和中性红为染料探针,建立了牛血清蛋白质(BSA)和海藻酸多糖(SA)含量与共振光散射(RLS)发射光谱强度间的线性关系;以甲苯胺蓝为染料探针,建立了腐殖酸(HA)含量与紫外吸光度间的线性关系;优化了3种标准物质的检测浓度范围及溶液p H值条件;考察了染料探针分析方法对标准物的二元和三元混合样品中的回收率.结果表明在适宜的浓度范围内,BSA、HA、SA浓度与染料探针光谱强度间的线性相关系数R0.98,3种标准物在混合样品中的回收率不小于95%,标准误差低于0.11%.以紫外光谱和3D-EEM光谱特征作为城市污水二级出水样品中蛋白质、多糖和腐殖酸的定性依据,确认了4种二级出水样品中的优势污染物.通过染料-探针技术与国标法测得的多糖和蛋白质质量浓度的相对偏差在1.2%~0.04%之间.     

两亲性共聚物共混PVDF超滤膜的界面性质与抗蛋白质污染的研究

考察了两亲性共聚物聚氧乙烯/聚氧丙烯/聚氧乙烯[PEO-PPO-PEO(F127)]共混聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液,在水相凝胶浴中的相转化动力学过程.结合衰减全反射傅立叶转变红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等表征手段,分析了F127含量在PVDF膜表面的PEO富集率、膜微观形貌及结构参数的影响规律.以静态吸附量、过滤比通量衰减及膜污染阻力模型,评价了F127/PVDF共混膜对牛血清蛋白(BSA)的抗污染性能.结果表明随着F127添加量增大,相转化延迟分相行为增强,膜表面及内部孔径和孔隙率升高,表面粗糙度增大,膜面PEO富集率的增幅在F127含量达15%后趋于稳定.F127含量在15%~25%之间的共混膜有较高的渗透通量和BSA截留率,静态吸附量低,比通量衰减速度慢,不可逆污染指数低,堵孔阻力及滤饼层阻力分布系数小,表现了良好的抗污染性能.     

城市污水二级出水超滤膜污染与膜特性的研究

以城市污水二级出水为过滤介质,考察了PVA、PVP、PMMA等与PVDF的二元及三元共混超滤膜的过滤污染行为.结果表明,共混优化了PVDF超滤膜的结构参数,添加剂PVP、PVA可有效改善膜的亲水化程度,提高膜渗透通量.超滤膜的亲水性和结构特性对膜抗污染性能影响较大;堵孔阻力是二级出水过滤膜污染不可逆的主要原因.亲水性较强的超滤膜,二级出水过滤初期易因浓差极化而导致滤饼层污染,造成一定的通量衰减,但易清洗恢复,不可逆污染指数(rir)为0,抗污染性能好.致密的超滤膜表面有利于防止二级出水中的中低分子量污染物进入膜内部,而断面通透大孔和疏松海绵层结构的超滤膜,能减少二级出水中的污染物在膜中沉积形成堵孔阻力.膜表面多孔,内部大孔发育不充分,易形成堵孔污染,通量衰减大且不易清洗恢复,膜污染不可逆.     

瓜环与苯甲酸和萘的组装及热力学规律

以苯甲酸和萘分别作为腐殖酸的模型物,通过摩尔比率法和等摩尔系列法,采用紫外吸收和荧光分光技术共同研究了瓜环与苯甲酸及萘的功能组装作用.研究表明:Q[7]与萘可发生组装作用,形成1∶1的组装体Ⅰ.Q[6]及Q[8]与苯甲酸也可以发生组装作用,分别形成1∶1及1∶2的组装体Ⅱ和Ⅲ.热力学计算表明,组装体可自发形成,形成过程放热,组装反应的驱动力是焓变,疏水作用力是反应的主要驱动力.红外光谱对组装体进行了表征,结果表明,瓜环与模型物发生了组装作用.荧光光谱表明,瓜环对模型物具有荧光增敏的作用.     

二级出水典型污染物超滤膜污染行为的分子动力学模拟研究

以6-羧基葡萄糖、半胱氨酸和水杨酸分别代表二级出水的3种典型污染物多糖(SA)、蛋白质(BSA)和腐殖酸(HA)的分子组成,通过分子动力学(MD)技术,模拟了二级出水典型污染物,与醋酸纤维素(CA)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)等3种主流商业膜材料之间的结合能(ΔE),作为对具有特征污染物性质的二级出水,在不同的膜材料上产生膜污染行为的判断依据.MD数据显示:PVDF结构单元与6-羧基葡萄糖和水杨酸分子间的ΔE高于半胱氨酸,而PES结构单元与半胱氨酸分子间的ΔE值高于其它分子间的组合.3种污染物在超滤膜上的过滤通量衰减及膜污染指数,证实了MD对PVDF膜上SA和HA污染性更高,而BSA在PES膜上更易产生膜污染的预测结论;分别对6-羧基葡萄糖、水杨酸、半胱氨酸与3种聚合物结构单元间的ΔE值,与SA、HA、BSA的超滤操作初始通量衰减率间进行了线性拟合,得到的拟合系数分别为0.9981、0.9555、0.7186,说明半胱氨酸作为蛋白质类代表物进行分子模拟尚有一定的不足.     

蛋白质对PVDF超滤膜污染行为的界面微观作用力解析

采用原子力显微镜,结合自制微颗粒探针,对膜-污染物及污染物-污染物间微观作用力进行了检测分析,考察了不同p H条件下牛血清蛋白(BSA)在不同界面特性PVDF超滤膜上的膜污染行为.结果表明,在膜过滤初期,通量剧烈衰减主要由BSA和膜之间黏附力作用导致,在膜过滤后期,BSA与BSA之间的黏聚作用则是影响后期膜污染行为的主要因素;PA膜-BSA和PP膜-BSA之间的黏附作用力均大于BSA-BSA之间的黏聚作用力,说明在整个膜过滤过程中,BSA与PVDF超滤膜之间的黏附作用对膜污染起主导作用;相同p H条件下,PA膜-BSA之间的微观作用小于PP膜-BSA之间的相互作用力,说明亲水性较强的PA膜具有较强的抗污染性;而PA膜和PP膜过滤后期BSA-BSA之间黏聚力相差不大,也进一步说明膜过滤过程中膜-污染物之间的微观作用力是影响膜污染行为的主要因素.