聚醚砜纳滤膜的制备及改性研究进展

聚醚砜是一种性能优异的纳滤膜材料,具有耐热、耐压、耐燃、耐辐射、抗酸、抗氧化、抗溶剂、生物相容性好等优点,应用前景十分广阔。文章重点介绍了相转化法、共混法、荷电法、复合法等聚醚砜纳滤膜制备方法,以及表面涂覆、材料共混等物理改性方法和膜材料本体改性、膜表面接枝改性等化学改性方法,阐述研究现状,并予以评价,同时提出探索新的制膜及改性方法,降低膜成本,提高制膜过程中的环境友好性,是聚醚砜纳滤膜制备及改性的重要发展方向。     

DOM纳滤膜污染及对膜截留卡马西平性能的影响

研究了天然原水中溶解性有机物(DOM)对HL和ESNA1-K两种纳滤膜造成的膜污染及其对膜截留卡马西平(CBZ)性能的影响.结果表明,DOM的存在造成了严重的膜污染和通量衰减.膜污染对CBZ截留率的影响与膜本身的特性和污染物特性有关,DOM通过在膜表面形成污染滤饼层和进入膜孔内部造成的膜孔堵塞,影响弱疏水性的CBZ从水中的分离,青草沙水库原水中的DOM引起的膜污染提高了两种纳滤膜对CBZ的截留效果,而太湖DOM造成的膜污染会降低CBZ的截留效果.研究还发现,中等相对分子质量(1 500~10 000)有机物会紧密地黏附在膜表面形成滤饼层,从而改变膜表面的疏水性能,小分子主要通过进入膜孔导致膜孔径堵塞.滤饼层的疏水性和浓差极化作用以及膜孔径的堵塞造成膜通量衰减并影响CBZ去除率.应用XDLVO理论对DOM造成的膜污染的分析结果表明,太湖DOM的疏水性明显强于青草沙DOM,其分子间的聚合自由能更负,与膜的黏附自由能更负,因而造成的膜污染和通量衰减更严重.     

无机结垢对纳滤膜分离水中全氟化合物的影响

选取全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟丁烷磺酸(PFBS)两种链长不同的典型全氟化合物(PFASs)作为目标去除物,以硫酸钙为典型无机结垢,研究硫酸钙结垢不同阶段中纳滤膜去除PFASs的特征和相关机理,简称硫酸钙试验,同时以相同离子强度的非结垢无机盐溶液开展对比试验考察目标PFASs的截留规律.结果表明,当硫酸钙和目标PFASs共存时,PFOS稳定截留率为硫酸钙试验(97.1%)>对比试验(93.0%),而PFBS稳定截留率为对比试验(46.2%)>硫酸钙试验(38.2%).对于同一PFAS,同一过滤时刻,膜面带电量:硫酸钙试验<对比试验;联合截留率、膜通量和Zeta电位综合分析可知,硫酸钙结垢过程中,PFOS的截留主要由Ca²⁺与PFOS的络合及架桥作用控制,该作用影响PFOS分离过程中的空间位阻作用强度;PFBS过滤初期的截留中静电排斥起主要作用,结垢层生成后,滤饼层强化的浓差极化作用成为PFBS截留效果下降的主要原因.     

纳滤对煤矿矿井水处理的试验研究

介绍了用纳滤膜处理含悬浮物矿井水的工艺流程,考察了纳滤膜不同操作特性对膜过滤性能的影响及组合工艺对矿井水的处理效果。试验结果表明:纳滤膜在过滤周期为30min采用反曝气方式冲洗,能够有效减少膜污染,恢复膜通量。该工艺对煤矿井水的处理效果明显,高锰酸盐去除率为97.1%,浊度去除率为99.3%,硬度和含盐量去除率分别为95.1%和73.1%,色度去除率为91.7%。细菌的去除率为86%。     

SGO改性复合纳滤膜的制备及分盐性能

近年来,水资源短缺,水源污染严重,国家对水处理末端的资源化利用提出了更高的要求,分盐过程也受到越来越多的关注.纳滤膜表面通常带有电荷,可以选择性地透过不同价态的离子.基于纳滤膜表面电荷特性不同,为很好地实现盐的分离,将制备的带有磺酸基团的氧化石墨烯引入到纳滤膜材料中,采用界面聚合法,制备了SGO改性复合纳滤膜. Zeta电位分析表明所制备的复合纳滤膜表面的电荷比不添加SGO的纳滤膜更负;红外光谱分析中酯基基团特征峰的出现表明磺酸基团参与了聚合反应; SEM结构表面,膜表面出现了明显的图灵结构,在0. 2 MPa压力下,纯水通量可达45. 85 L·(m~2·h)-1,对Na2SO4截留率为98. 23%,对Na Cl截留率为24. 93%,10 h运行可以很好地实现对SO_4~(2-)、Cl~-的有效分离,可实现盐的资源化回收.     

La3+掺杂对吸附相反应制备TiO2复合催化剂的结晶过程及弱紫外光下活性的影响

利用吸附相反应技术制备弱紫外光响应的高效催化剂,并通过XRD、XPS以及HRTEM探索了不同焙烧温度下La3+掺杂量对TiO2结晶过程的影响.结合弱紫外光下甲基橙的降解反应,深入研究催化剂结晶过程的变化对弱紫外光下催化剂活性的影响.结果表明,La3+掺杂会抑制TiO2的结晶过程.当焙烧温度或者掺杂量较低时,La3+不能进入TiO2的晶格结构但会轻微地抑制TiO2的结晶过程;未进入晶格结构的La3+存在会引入光生载流子的浅能级捕获中心,在弱光体系中极大提升了催化剂的活性.当La3+的掺杂量为0.05%(原子分数)时,经过900℃焙烧后催化剂降解能力最高,其活性超过商用P25的2倍多.在较高La3+掺杂量(超过0.20%)时,900℃焙烧后一定量La3+进入TiO2的晶格结构而大大抑制了TiO2结晶;这种强烈的抑制作用使得催化剂中存在大量无定形结构TiO2,无定形TiO2甚至多于700℃焙烧后的催化剂,反而大大抑制了弱光体系中催化剂活性.     

纳滤膜过滤MBR出水的污染原因与清洗方法

为研究膜-生物反应器(MBR)出水对纳滤膜的污染原因及清洗方法,使用场发射扫描电镜、傅立叶变换红外光谱仪、原子力显微镜和接触角仪对经MBR出水污染的纳滤膜表面污染层进行了检测,结果表明,纳滤膜表面污染物包括有机物和无机物,所含元素包括磷、镁等,对经过不同清洗步骤的膜表面进行的检测表明,柠檬酸清洗可以去除镁和大部分磷,这些物质主要以无机形态存在于膜面污染物中;后续NaOH清洗可以进一步去除磷,这部分磷主要来自有机酸、有机磷或蛋白质等膜面污染物.污染使膜表面粗糙度由79.5 nm增大至111.2 nm,但接触角由55.6°变为62.1°,表明亲水性变化不大;酸洗后表面粗糙度显著减小至51.9 nm,接触角变为96.0°,表明有机污染物暴露出来,膜面呈现疏水性;再经碱洗后,膜面粗糙度与亲水性均接近于新膜.这些结果说明,先酸洗后碱洗的方法可以去除绝大部分的膜面污染物,进一步推知膜污染初期主要为有机污染,之后无机物的作用使污染进一步加重.     

成都市PM2.5和O3复合污染特征及相互作用研究

基于2015—2020年成都市国控环境监测站点逐时大气污染物监测数据,将其分为3类站点（城区、交通、背景站点）,研究不同季节、不同污染水平下,各类站点细颗粒物（PM_2.5）和臭氧（O₃）复合污染特征及相互作用.结果表明：①成都各类站点的PM_2.5超标天数和PM_2.5年平均浓度总体呈下降趋势,背景站点浓度明显小于城区站点和交通站点;O₃年际变化趋势呈波动性,且交通站点和背景站点的变化波动强于城区站点.②各类站点PM_2.5与O₃相关性在O₃污染期（4—8月）和PM_2.5污染期（11—次年1月）均存在显著差异,且二者在不同季节甚至呈现相反的相关性,总体趋势为夏季PM_2.5-O₃的相关性趋于正相关,冬季趋于负相关.③O₃污染期,各类站点二次PM_2.5的浓度和贡献率随光化学水平的升高而增加,而一次PM_2.5日变化幅度差异不大,表现出明显的O₃和PM_2.5协同增长现象.④PM_2.5污染期,PM_2.5与O₃之间并不是简单的线性关系,不同PM_2.5污染程度下,各类站点O₃浓度变化率昼夜波动趋势基本相同,均在12：00—13：00达到峰值,在18：00达到谷值;且随着PM_2.5浓度的增加,O₃浓度变化率峰值/谷值波动范围亦随之增加.     

胶州湾潮滩湿地CHBr3通量特征及影响因素研究

在2016年7月~2017年5月期间,运用静态箱法对胶州湾潮滩湿地系统的CHBr₃排放通量进行了观测,并对影响CHBr₃通量的主要影响因子进行了探究.结果表明,胶州湾潮滩湿地是CHBr₃的排放源,互花米草湿地和光滩释放CHBr₃的通量均值分别为10.92nmol/（m²×d）和8.96nmol/（m²×d）,说明互花米草湿地在一定程度上能够促进CHBr₃的排放.不同潮滩湿地之间CHBr₃的排放通量有明显区别.互花米草湿地在夏秋季节较高的CHBr₃通量可能主要是受温度和植被生物量的影响,光滩在冬春季节较高的CHBr₃通量可能与冻融循环过程有关.胶州湾潮滩湿地环境因素变化比较复杂,CHBr₃的排放通量受多种因素的影响.温度对CHBr₃排放通量的影响显著,而植被生长状况、水盐条件和营养元素等对CHBr₃排放通量的影响也不容忽视.     

从阳极泥中提取结晶形Al（OH）3的绿色化研究

采用碱中和阳极泥中的Al2O3和无定形Al(OH)₃,再通入CO₂,从铝型材生产线阳极沉积下来的废泥中成功制备出结晶形Al(OH)₃,研究了温度,pH及CO₂气流速率对形成结晶形Al(OH)3产量的影响。结果表明,在强烈搅拌下,当温度为70~80℃,pH为8~9,CO₂气流速率为50~60mL/min时,Al(OH)3产量最高。该研究实现了回收铝资源,净化环境,且副产品Na₂CO₃可回收利用的目的,从而达到综合利用资源,变废为宝的绿色目标。      

染整废水深度处理纳滤工艺膜污染成因分析

为调查棉针织染整废水纳滤脱盐系统膜污染的类型和成因,使用电感耦合等离子发射光谱仪、扫描电子显微镜-EDX能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、高倍光学显微镜和X射线荧光光谱仪,从膜进水水质、膜过程污染状况和膜清洗效果等三方面进行了联合互补检测和综合分析.结果表明,棉针织染整废水脱盐过程中纳滤膜的污染类型包括无机污染、有机污染和微生物污染;干燥(105℃)的污染物成分组成中结合水所占质量分数约8.2%,有机成分所占质量分数约41.0%,无机成分所占质量分数约50.8%;在无机污染物中铁盐污染较为突出,有机污染物所包含的主要官能团为—OH、—CH和—CC,微生物污染物中包含原生动物和后生动物;短期膜污染和长期膜污染分析结果表明有机污染和微生物污染的形成需要长时间的累积效应;纳滤膜清洗试验结果表明,有机污染和微生物污染是引起膜通量下降的主要原因,两者对膜通量影响的贡献率约53.3%.     

混凝预处理对超滤膜通量的影响

为探讨混凝预处理对改善超滤膜过滤通量的效果.试验采用了4种具有不同亲疏水性的水样,着重探讨混凝对有机物的疏水性和亲水性组分的去除效果以及所带来的通量改善.试验结果表明,超滤膜直接过滤原水时,4种水样的有机物截留率在12%～20%,但其中的疏水性组分均超过了50%,说明膜倾向于截留疏水性有机物.投加25 mg/L的混凝剂,4种水样的有机物去除率在12%～28%,投加量增加至100 mg/L,去除率也相应增加至25%～38%,但其中的疏水性组分均占50%以上.混凝预处理均可有效提高通量.对有机物各组分的分析表明,膜处理混凝预处理水时,主要截留亲水性组分,这是由于混凝可有效去除疏水性组分的缘故.由此也可得出结论.超滤膜的通量下降主要是由疏水性有机物引起的,亲水性组分对通量的影响较小.     

浸入式超滤膜工艺稳定运行影响因素研究

以确定浸入式超滤膜工艺稳定运行工况为目标,进行了混凝.浸入式超滤膜工艺处理滦河原水的中试研究.采用横跨膜压差(TMP)做为表征膜稳定运行的工艺参数,考察了膜通量、制水周期、原水水质条件的改变对膜工艺的影响.结果表明,采用浸入式膜处理滦河水时,膜通量为53.3 L/(m2·h)且制水周期为30 min时膜工艺运行稳定,能较好控制膜污染;水温变化对膜工艺运行影响较大,低温期单个过滤周期TMP比高藻期增加了76%;EFM和化学清洗结合是一种有效地控制膜污染、强化稳定运行的措施.     

共存氯离子对饮用水纳滤除氟的影响研究

采用深井地下水配水试验研究了高氟饮用水纳滤除氟的可行性、膜污染及共存氯离子浓度对纳滤除氟的影响.结果表明,纳滤对原水中的所有共存阴离子均有截留效果,原水F^-浓度低于6 mg/L,纳滤出水的F^-浓度低于1.2 mg/L,能满足农村地区的生活饮用水标准.随着F^-浓度的增加,其截留率下降;进水共存Cl^-浓度的增加,F^-的截留率呈下降的趋势,F^-的截留率降低的百分数在Cl^-每增加1个mol数和氟离子增加0.1个mol数时相当,当Cl^-浓度>220 mg/L时,F^-的截留率有所上升,但变化没有达到显著水平.环境扫描电子显微镜、能谱分析和X-射线衍射(XRD)对膜污染成分分析表明,膜污染主要是晶体颗粒形状规则的无机碳酸钙,柠檬酸+氨水清洗可有效清除污染成分,恢复膜通量.     

膜生物反应器中进水组成对膜污染的影响

研究了膜生物反应器中进水组成对膜污染的影响. 结果表明, 相对于正常组成来说进水中限氮或限磷引起的膜污染程度更重, 尤以进水中限氮时更为严重. 系统缺氮或缺磷时, 污泥絮体的相对憎水性和膜的憎水性增加, 使得膜和污泥之间的憎水相互作用增强, 加速了污染物在膜表面的沉积和/或吸附. 另外, 进水中限氮或限磷时, 污泥中丝状菌的数量增加, 把颗粒污泥捆扎、束缚在其立体网状结构中, 滤层结构更加致密, 孔隙度减小, 增加了膜污染阻力; 丝状菌的作用还在于它们能够将污染物牢牢地缠绕、固定在膜表面, 加强了膜表面污染物抵御曝气的水力冲刷作用的能力, 从而也加速了膜污染.     

一体式膜生物反应器出水方式对膜污染的影响

探讨了一体式膜生物反应器出水方式对膜污染的影响和采用Flundlich等温吸附方程来表征膜污染的可行性.在相同运行条件下,实验测得真空抽吸-空气反吹、真空泵抽吸和自吸水泵抽吸3种出水方式的吸附曲线方程依次为2.59c^1/0.957_e 、7.415c^1/1.369_e和7.10c^1/1.015_e. 试验结果表明,膜生物反应器的出水方式对膜污染有明显的影响,其中真空抽吸-空气反吹间隙运行方式引起的膜污染程度最轻.采用Flundlich等温吸附方程表征膜污染状况是可行的.     

内置转盘式膜-生物反应器处理污水的工艺条件研究

对内置转盘式膜-生物反应器(SRMBR)处理污水工艺进行了研究.进水COD 160～368 mg/L时,出水COD在运行1d后降低到20 mg/L以下,去除率大于90%;转盘式膜组件的转速在0～25 r/min范围内,平衡膜通量随转速增大而快速增加,继续增大转速则平衡膜通量的增加变得不显著;在一定范围(0～1min)内延长停抽时间有助于缓解膜污染;SRMBR在较低的气水比(15∶1)下运行,也可达到较高的平衡膜通量.研究表明,SRMBR在最佳组合操作条件(转速为25r/min,抽/停为9min/1min,气水比为15∶1,抽吸压力为25kPa)下运行,其平衡膜通量高达53.75L/(m²·h).     

MBR中微生物演变及其对膜污染影响的试验研究

膜污染是制约膜生物反应器(MBR)应用的重要因素,对膜污染机理以及防治方法进行研究具有重要的现实意义。试验对MBR中微型动物演变及其对膜污染的影响进行了分析。随运行时间的延长MBR中优势种群依次为游动型纤毛虫、累枝虫和钟虫、表壳虫、红斑瓢体虫。优势种群对污泥状态具有指示作用,而污泥状态对膜污染有着直接影响,污泥状态恶化时膜污染速度约为污泥状态良好时的6倍。