聚丙烯中空纤维膜生物反应器净化复合芳香族VOCs

采用中空纤维膜生物反应器(HFMBR)去除气态复合苯系物。挂膜后期,生物反应器的去除效率可以稳定达到80%左右(去除能力(EC)≥225 g/(m3.h))。研究了中空纤维膜生物反应器处理对于单一二甲苯以及混合二甲苯的性能,并且发现HFMBR对于去除单一二甲苯和混合二甲苯都有明显的效果,去除效率均达到90%以上;表明二甲苯之间竞争效应带来的相互抑制作用小。在低浓度的情况下,单一二甲苯和混合二甲苯的去除能力呈线性增加,在高浓度阶段,去除能力增加变缓。比较了混合二甲苯与甲苯联合降解,发现两者之间存在相互抑制作用,但相比传统生物反应器有明显的改善。与传统生物过滤系统比较而言,膜生物反应器有着很好的应用前景。     

螺旋状中空纤维膜吸收器脱硫性能的研究

用自组装的膜吸收器试验研究了不同操作条件下的烟气脱硫特性。实验结果表明,脱硫过程传质阻力主要集中在气相和膜上,利用螺旋管技术可以强化气相的传质。     

用于污水处理的PVC/TPU共混中空纤维膜研制

将聚氯乙烯与热塑性聚氨酯共混,以二甲基乙酰胺为溶剂,用干-湿纺法制备中空纤维膜.主要研究了PVC与TPU的相容性,并考察了共混比、添加剂及芯液组成对共混膜的结构和性能的影响.通过测定孔隙率及扫描电镜来测试PVC/TPU的孔结构及其多孔性,通过测定水通量和牛血清蛋白的截留率来评价共混膜的性能.实验表明,适当控制膜液的组成,可以得到水通量较大、截留率高、抗冲击性能优良的膜.改变芯液组成,可获得断面及皮层结构有很大差异的中空纤维膜.     

PVDF/ZrO2杂化膜的制备及其吸附刚果红的性能

采用浸没沉淀法制备了ZrO2共混的聚偏氟乙烯杂化膜,通过扫描电子显微镜（SEM）和热重（TG）对其结构进行了表征,并将其应用于对染料刚果红的吸附。考察了pH、温度、吸附时间和ZrO2用量对刚果红吸附的影响。结果表明：在弱酸性条件下有利于杂化膜对刚果红的吸附;随着ZrO2用量的增加,吸附量逐渐增加;在25℃条件下,吸附平衡时间为25 min,吸附动力学过程符合准二级动力学方程;Langmuir吸附模型能较好的描述等温吸附过程,最大吸附量达到0.271 7 mg·cm-2。     

原油对纳米SiO2/聚偏氟乙烯离子膜的污染及清洗技术研究

聚偏氟乙烯(PVDF)膜的疏水性限制了其在水处理领域的应用.采用纳米SiO2/PVDF离子膜电渗析对含原油高矿化度污水进行膜污染试验.结果表明,纳米SiO2/PVDF离子膜抗油珠污染的能力较强于PVDF膜.乳化油珠在电场的作用下向阴离子膜表面迁移,并在阴离子膜表面浓集、聚并,形成油膜,堵塞离子通道,少量原油以憎水膜的形式覆盖于活性基团上.扫描电镜和能谱分析表明,膜面有机污染物主要是石油类污染物,无机污染物主要是CaCO3等无机物污垢.原油污染的纳米Si02/PVDF离子膜的较佳清洗方法为碱-表面活性剂法.     

蛋白类污染物在PVDF/GO杂化膜表面的吸附特性

为从微观层面探讨蛋白质在膜表面的污染特性,采用改性Hummers法制备出具有“二维结构”的氧化石墨烯(GO),制得不同GO添加量的改性膜,通过自制的镀膜芯片,结合耗散型石英晶体微天平(QCM-D)等研究了牛血清蛋白(BSA)对改性膜污染的动态过程。结果表明:GO表面含有大量的亲水性官能团,其添加量不同,改性膜的接触角呈现不同程度的降低,且改性膜的亲水性越高,BSA在膜面的吸附速率和饱和吸附量相对越低。吸附过程中污染物在改性膜面的吸附累积经历了2个阶段,吸附初始阶段BSA在膜面快速累积,污染层的黏弹性较小;吸附过程中GO改性膜表面的亲水性官能团促使水分子不断地渗透到污染层中,改变吸附层的构象,导致其黏弹性显著增大,使改性膜的抗污染性能得到有效提高。     

中空纤维膜传质H2对氧化亚铁硫杆菌还原溶解黄钾铁矾类矿物的影响

为强化氧化亚铁硫杆菌厌氧还原溶解黄钾铁矾类矿物过程中的H₂传质,以2种典型中空纤维膜(无泡出气与微气泡出气)搭建中空纤维膜反应器,研究中空纤维膜传质H₂对氧化亚铁硫杆菌厌氧还原溶解黄钾铁矾类矿物的影响。结果表明,采用无泡出气中空纤维膜,黄钾铁矾类矿物最大还原溶解速率为5.82 mmol·(L·d)⁻¹,16 d后黄钾铁矾类矿物还原溶解量达到86.6%;而采用微气泡中空纤维膜,黄钾铁矾类矿物最大还原溶解速率为3.18 mmol·(L·d)⁻¹,16 d后黄钾铁矾类矿物还原溶解量仅达到53.9%。进一步地,无泡出气中空纤维膜相比微气泡出气中空纤维膜,在显著降低H₂消耗的同时,能够让氧化亚铁硫杆菌更易获取H₂,进而分泌更多胞外有机物,提高浸出效率。本研究结果可为无泡出气中空纤维膜在氧化亚铁硫杆菌还原溶解黄钾铁矾类矿物的应用提供参考。     

氧化石墨烯改性PVDF/PET复合膜的制备及其抗污染性能

采用PET编织管作为复合膜的结构层,将PVP和氧化石墨烯(GO)分别作为制孔剂和改性剂与PVDF基材混合,通过涂覆-浸没凝胶相转化法制备得到具有亲水性的高强度PVDF/PET编织管复合膜。观察复合膜的断面结构和表面形貌,测定其纯水通量、表面基团以及接触角等性能参数,并将不同浓度GO改性复合膜应用于序批式膜生物反应器(SMBR)中。利用原子力显微镜(AFM)及自制的污染物胶体探针测定了溶解性微生物产物(SMP)与膜面之间的微观作用力,考察改性复合膜的抗污染特性。在40 d的反应器运行实验中,GO改性复合膜的清洗周期较改性前延长了20%～40%,该结果说明改性复合膜能够有效抑制膜面对污染物的吸附,且GO质量分数为0.5%时清洗周期最长。AFM测试结果显示,复合膜中GO质量分数为0.5%时,SMP与膜面之间的黏附力最小,抗污染能力最强。     

PTFE中空纤维膜直接接触式膜蒸馏过程抗污染性能

通过研究不同原水对直接接触式膜蒸馏过程的影响,考察了聚四氟乙烯膜对无机盐、胶体和有机物的抗污染性能。研究表明,在35 g/L氯化钠溶液的4倍浓缩过程中,PTFE膜的相对通量降低至0.72;与碳酸钙饱和溶液的浓缩过程相比,由于溶解度的差异,硫酸钙饱和溶液浓缩过程中晶体析出量更多,通量衰减也更为严重;浓缩硅溶胶时,二氧化硅单体聚合并吸附于膜面从而引起膜通量的衰减,随着浓缩的进行,料液pH值不断上升,使得胶体体系愈加稳定,浓缩到2.6倍后相对通量没有随着浓缩倍数的增加出现明显下降,维持在0.73左右;腐殖酸在水中表现出的亲水性和电负性使其难以在具有较强疏水性的聚四氟乙烯膜表面上形成滤饼层,浓缩过程中相对通量始终保持在0.9以上。     

双分离层复合纳滤膜的制备及其性能

以改性后的聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基膜,依次采用层层自组装(LBL)和界面聚合的方法制备了具有双层分离层的复合纳滤膜。以间苯二胺(MPD)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,聚乙烯亚胺(PEI)为阳离子聚电解质,聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)为阴离子聚电解质,探索了LBL条件对双分离层复合纳滤膜性能的影响,考察了通过不同制备方法获得的纳滤膜对硫酸镁(MgSO4)的分离性能,得到了最佳的LBL制备条件：PEI溶液的浓度为1.00 g·L-1,pH为7;PSS溶液的浓度为1.00 g·L-1,pH为10,支撑电解质氯化钠(NaCl)浓度为1.00 mol·L-1,单一聚电解质(PEI或PSS)的沉积时间为20 min。与仅通过界面聚合法制得的聚酰胺纳滤膜相比,在界面聚合反应之前,先通过LBL沉积1.5层的聚电解质层时得到的复合纳滤膜分离性能优异稳定,在0.80 MPa的压力下,过滤2.00 g·L-1 MgSO4溶液时的通量为18.6 L·(m2·h)-1,截留率达到99.07%。     

Preparation and characterization of glass hollow fiber membrane for water purification applications

This work discusses the preparation and characterizations of glass hollow fiber membranes prepared using zeolite-5A as a starting material. Zeolite was formed into a hollow fiber configuration using the phase inversion technique. It was later sintered at high temperatures to burn off organic materials and change the zeolite into glass membrane. A preliminary study, that used thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), and Fourier transform infrared (FTIR), confirmed that zeolite used in this study changed to glass at temperatures above 1000 °C. The glass hollow fiber membranes prepared using the phase inversion technique has three different microstructures, namely (i) sandwich-like structure that originates from inner layer, (ii) sandwich-like that originates from outer layer, and (iii) symmetric sponge like. These variations were influenced by zeolite weight loading and the flow rate of water used to form the lumen. The separation performances of the glass hollow fiber membrane were studied using the pure water permeability and the rejection test of bovine serum albumin (BSA). The glass hollow fiber membrane prepared from using 48 wt% zeolite loading and bore fluid with 9 mL min^?1 flow rate has the highest BSA rejection of 85% with the water permeability of 0.7 L m^?2 h^?1 bar^?1. The results showed that the separation performance of glass hollow fiber membranes was in the ultrafiltration range, enabled the retention of solutes with molecular sizes larger than 67 kDa such as milk proteins, endotoxin pyrogen, virus, and colloidal silica.     

TiO2/PVDF编织管改性复合膜的制备及性能

以PET编织管为内支撑层,以PVDF为膜基材、纳米TiO2粒子为亲水化改性剂,利用涂覆-浸没凝胶相转化法制备得到具有高强度高通量的PVDF-PET编织管改性复合膜。考察PVDF含量对涂覆及膜表面形貌和膜性能的影响。以水通量、抗污染性等为评价指标,确定改性膜中纳米TiO2颗粒的最佳投入比。结果表明：PVDF-PET编织管中空纤维膜在PVDF耗量、过滤面积和机械强度上较传统中空纤维膜具有更大优势。当铸膜液中PVDF含量在10%~14%时,膜表面平整光滑,涂覆均匀;PVDF含量为12%时,复合膜孔隙率最大。由QCM-D检测分析可知,PVDF/TiO2膜与纯PVDF膜相比,牛血清蛋白（BSA）吸附量减少;TiO2含量为1%时复合膜通量衰减率最低,抗污染性最强,通量最大,复合膜整体性能更为优异。     

选择性复合电极的制备及其对硝酸盐的去除性能

以IRA 402强碱性阴离子交换树脂为原料,通过静电纺丝技术制备对硝酸盐具有选择去除性能的薄膜(nitrate selective removal membrane,NSRM),采用扫描电镜、傅里叶红外、Zeta电位分析仪等仪器对其进行分析和表征,考察了纺丝时间、操作电压、循环流速、硝酸盐初始浓度和共存离子等因素对NO₃⁻去除性能的影响。表征结果表明,NSRM膜表面粗糙多孔且带正电,薄膜上C≡N、C(O)NH、N—H等基团的存在促进NO₃⁻的优先吸附。电吸附结果表明,纺丝时间3 h制得的NSRM膜对NO₃⁻去除率最优,在初始质量浓度为50 mg·L⁻¹,操作电压为2.0 V,循环流速为100 mL·min⁻¹时硝酸盐去除率达88.17%。多离子混合条件下,NSRM薄膜对F^-、Cl^-有较好的选择性,对SO₄²⁻有一定选择性,对PO₄^3-选择性不佳,其中,当NO₃⁻与F⁻、Cl⁻物质量浓度比值为1：1时,NO₃⁻的选择性分别为4.23和2.09。     

增强型中空纤维膜生物反应器处理污水

纤维编织管增强型中空纤维膜具有很强的力学性能、界面结合能力,采用纤维编织管增强型中空纤维膜生物反应器处理生活污水,研究纤维编织管增强型中空纤维膜(PAN-PVDF)长期运行的出水水质,并通过对其进行化学清洗考察膜的再生性能及其污染机理。研究表明:PAN-PVDF在运行、清洗过程中表现出很强抗污染能力,可以强化COD的去除,进一步降低出水COD含量,但对NH3-N和TP的去除贡献较小,将其用于膜生物反应器处理生活污水具备可行性;将污染后PAN-PVDF先浸于1wt%柠檬酸后浸于0.3wt%NaClO的清洗顺序获得最佳清洗效果,表明膜表面污染层是由以有机物为主的内污染层和以无机物为主的外污染层构成。     

硅酸镁/PES复合膜吸附材料的制备及其对亚甲基蓝的吸附

采用共混法制备了硅酸镁/聚醚砜（PES）复合膜吸附材料,通过傅氏转换红外线光谱分析仪（FT-IR）和 扫描式电子显微镜（SEM）等手段对膜的结构进行表征,研究了复合膜的吸附性能、机械性能和热稳定性。考察了时间、溶液平衡浓度和pH等对亚甲基蓝吸附的影响。结果表明,综合机械性能和吸附性能考虑,硅酸镁含量为19%时的复合膜最佳。25℃条件下,对亚甲基蓝的吸附6 h达到平衡,最大吸附量为1.85 mg/cm2;25℃条件下,弱酸或碱性条件时有利于复合膜对亚甲基蓝的吸附。     

中空纤维膜吸收甲苯气体

采用疏水性聚偏氟乙烯(PDVF)中空纤维膜为气液接触膜,n-甲酰吗啉(NFM)水溶液为吸收剂,研究了膜吸收技术分离甲苯/空气混合气的性能。考察了进气气体浓度、气体停留时间、吸收液体积分数和吸收液流量等诸因素对分离性能的影响。研究结果表明,膜吸收技术可以有效地分离甲苯/空气混合气,甲苯去除率可达90%;提高NFM吸收液的浓度和流量可同时增加甲苯的去除效率η和总传质系数K;气体停留时间的减小导致η降低,K反而增大;进气甲苯浓度的增加导致η下降,同时降低总传质系数K。     

超细无碱玻纤复合滤料的过滤性能

袋式除尘是一种高效的除尘技术,对PM2.5具有较高的过滤效率,但是其运行阻力较大,因此,研发高效、低阻过滤材料是解决大气污染问题的关键所在。以耐高温的PPS纤维针刺布为上下层,超细无碱玻纤为中间层,经过超声波粘合或线缝合技术制备了多层复合过滤材料,研究了滤料在容尘状态下的过滤效率、过滤阻力,以及孔径变化。结果表明,该复合滤料的初始阻力低于150 Pa,容尘后对0.2~2 μm的颗粒物的过滤效率达80%以上;随着粉尘的沉积,滤料的过滤效率有了较大提高,对1 μm以上颗粒物的过滤效率可达99.99%以上,对最易透过粒径（MPPS）的过滤效率达95%以上;过滤前后,滤料的孔径分布发生了变化,过滤后滤料出现了1~5 μm的孔径分布。该复合滤料在工业高温粉尘过滤中将会有较好的应用前景。