应用β型分子筛膜分析碱金属离子转移反应

研究了β型分子筛膜修饰液/液界面上碱金属离子的转移反应。实验表明离子转移不受膜存在的影响,可用于测量一系列亲水离子在界面上的转移电位,拓宽液/液界面的研究领域。同时可进一步研究分子筛膜内离子扩散的方式,开发分子筛膜在环境监测方面的应用。     

Fe-NaA分子筛膜的制备及催化湿式H2O2氧化甲基橙溶液

采用湿法造纸、二次生长和湿法浸渍法合成了一种新型微纤复合Fe-NaA分子筛膜催化剂,并将其用于催化湿式H_2O_2氧化甲基橙溶液.首先通过湿法造纸和烧结工艺制备纸状烧结不锈钢微纤(PSSF)载体,然后采用二次生长法在PSSF上合成NaA分子筛膜,最后以九水硝酸铁(Fe(NO_3)_3·9H_2O)和微纤复合NaA分子筛膜为原料,利用湿法浸渍法制备微纤复合Fe-NaA分子筛膜催化剂.考察了连续固定床反应器中温度、床层高度、进料液流量和甲基橙入口浓度对甲基橙降解性能的影响,并测定了催化剂重复使用3次后的稳定性.结果表明,随温度及床层高度增加,甲基橙转化率先增加然后趋于稳定;随进料液流量增加,甲基橙转化率均大于95%,但COD脱除率略有降低,当流量分别为2、3和4 mL·min~(-1),固定床连续运转5 h时COD脱除率分别为81.9%、76.4%和69.8%;随甲基橙入口浓度增加,其转化率变化幅度很小.在pH=2、催化剂床层高度2.0 cm、温度70℃、进料液流量4 mL·min~(-1)、甲基橙浓度50～200 mg·L~(-1)、固定床连续运转5 h的条件下,甲基橙转化率超过96%,COD转化率大于67%,铁浸出浓度低于4 mg·L~(-1).催化剂被重复使用3次后,甲基橙转化率基本保持不变.     

PVDF阳离子交换膜制备进展研究

总结介绍了目前国内外以聚偏氟乙烯(PVDF)材料制备阳离子交换膜的研究动态和最新进展,PVDF阳离子交换膜制备的主要方法为接枝法和共混法,接枝法是在PVDF表面生成自由基增长点,共混制膜法是将PVDF与其它无机纳米颗粒或聚合物共混制得离子交换膜.具体介绍了这两种方法的原理和制备实例.多项研究表明对PVDF材料进行等离子体照射、化学处理、臭氧活化接枝以及与无机纳米颗粒、其它聚合物共混处理等方法可制得性能优异的阳离子交换膜,应用前景广阔.     

对称正渗透膜制备及膜性能表征

文章以聚乙烯醇、氧化石墨烯、间苯二胺和均苯三甲酰氯为制膜材料,采用溶液浇注法制备对称正渗透膜,考察各物质含量对膜性能的影响,并对膜进行结构表征和性能测试。结果表明,当以去离子水为原料液,2 mol/L硫酸镁溶液为汲取液时,所制备正渗透膜通量为3.5 LMH,盐反向通量为9.8 gMH。同时,SEM和通量测试表明所制备正渗透膜呈无支撑层的对称结构,可以避免内浓差极化对通量造成的影响,且具有较高的抗污染性能。     

Cu(II)和Pb(II)在NaA分子筛膜@Fe0固定床上的去除动力学

以不锈钢纤维烧结毡为载体,采用二次生长和液相还原法合成了一种新型的微纤复合NaA分子筛膜@Fe⁰复合材料,考察了其对Cu（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）混合溶液的去除动力学.首先,采用二次生长法在不锈钢纤维烧结毡上合成NaA分子筛膜,然后以七水硫酸亚铁、硼氢化钠和微纤复合NaA分子筛膜为原料,利用液相还原法制备微纤复合NaA分子筛膜@Fe⁰复合材料,并采用扫描电镜和X射线光电子能谱进行分析表征.然后,考察了连续固定床反应器中pH值、入口浓度和床层高度对Cu（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）去除效果的影响,并采用Bohart-Adams和Yoon-Nelson模型进行拟合分析.结果表明,纳米零价铁被均匀负载于分子筛膜表面,经过固定床动力学实验后,铜和铅附着在复合材料上;随着pH增加或入口浓度降低,Cu（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）的透过时间均延长,随着床层高度从0.45 cm增加到0.65 cm,Cu（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）透过时间略有增加,继续增加床层高度到0.90 cm,Cu（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）透过时间显著延长,当床层高度为0.90 cm时,70 min时Cu（Ⅱ）透过浓度达到入口浓度的4.3%,200 min时Pb（Ⅱ）透过浓度仅为入口浓度的5.6%.Bohart-Adams模型适合描述透过曲线的初始部分（C/C₀<0.5）,Yoon-Nelson模型更适合拟合长床柱中Cu（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）的连续去除.     

溶胶-凝胶法制备分子筛／SiO2对氨氮的吸附研究

试验研究一种新型的复合材料对废水脱氮的能力,该种材料主要是由分子筛和几种有机和无机材料通过一定的条件合成,以达到节约成本提高利用率的作用。采用溶胶一凝胶法制备分子筛／SiO2复合材料,采用纳试试剂光度法为检测方法,考察了分子筛／SiO2在静态条件下对水中氨氮的吸附性能。通过几组对比试验,如分子筛单体脱氮的实验,分子筛／SiO2复合材料和二氧化硅单体脱氮的实验,实验中测定了时间、pH值、投加量等因素对脱氮除磷的影响,得出最佳吸附条件。结果表明,pH在4～7时对氨氮有较好的吸附性能,吸附符合Langmuir吸附模型,产生了复合效应。     

BAF处理二级污水处理厂出水生物挂膜研究

以二级城市污水处理厂出水为水源,对运行规模为1×104m3/d的曝气生物滤池进行生物挂膜研究。研究结果表明:可根据滤料表面生物相变化判断生物膜是否成熟;氨氮与COD的去除率不宜作为本次研究判断挂膜完成的标志。     

负载TiO2的泡沫镍网光催化降解甲醛的膜厚优化

采用负载TiO2的泡沫镍网光催化降解甲醛,考虑内部和外部质量传递,建立了可预测优化催化剂膜厚的数学模型.分析了TiO2膜厚对光催化降解甲醛的影响,并在模型基础上分析了催化剂层内光的衰减系数和污染物的有效扩散系数对最优催化剂膜厚的影响.结果表明,随着催化剂膜厚的增加,甲醛的降解先增加而后趋于平缓;最优催化剂膜厚受UV光衰减系数的影响较大,受污染物的有效扩散系数的影响较小;由于TiO2催化剂对254nmUV光的强烈吸收,优化的催化剂膜厚只有80nm左右.该模型对实验数据拟合较好.     

SGO/PVDF-g-PSSA复合质子交换膜的制备及抗污染性研究

为更好的提高PVDF-g-PSSA质子交换膜的性能,将磺化氧化石墨烯（SGO）与PVDF-g-PSSA共聚物混合制得SGO/PVDF-g-PSSA复合质子交换膜.用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）以及X射线测定仪（XRD）证实了GO的成功磺化.对复合膜进行SEM表征并考察了复合膜的主要性能,得到了最佳SGO掺加量.使用耗散型石英晶体微天平（QCM-D）研究了复合膜的抗污染性能.实验结果表明：当SGO添加量为1.0%时,复合膜的含水率达到44.34%,质子传导率为0.085S/cm,综合性能达到最佳.QCM-D实验表明,在纯水和50mmol/L PBS条件下,复合膜表面的BSA吸附量均最低,且|ΔD/ΔF|最大,说明吸附层较为疏松,复合膜具有较好的抗污染性.     

纳米片层状ZSM-5分子筛制备及其对室内环境VOCs吸附性能

合成了1种新型分子结构的bola型表面活性剂,并以其为模板,以正硅酸乙酯、偏铝酸钠为硅源和铝源,按n（NaOH）∶n（NaAlO₂）∶n（SiO₂）∶n（SDA）∶n（H₂O）为30∶2.5∶120∶5∶4800进行配比,采用水热法制备出具有纳米片层结构的ZSM-5分子筛（H-ZSM-5）。采用扫描电镜、透射电镜、X射线和N₂吸脱附等技术表征所制备的片层ZSM-5分子筛。对传统ZSM-5、H-ZSM-5进行了甲醛分子静态吸附实验,发现H-ZSM-5分子筛静态吸附量显著高于传统微孔ZSM-5。采用较大分子直径的甲苯蒸汽分子评价吸附性能发现,纳米片层状H-ZSM-5分子筛具备吸附较大分子直径VOCs的能力,可以用于室内较大分子VOCs的净化去除。     

纳米零价铁强化微生物电催化-厌氧膜生物组合反应器抗膜污染能力及其调控机制

膜污染是厌氧膜生物反应器（anaerobic membrane bioreactor,AnMBR）产业化应用面临的最大挑战.本研究构建新型微生物电催化（bio-electrochemical systems,BES）-AnMBR组合反应器,以探究纳米零价铁（nano-zero-valent iron,nZVI）投加对BES-AnMBR组合系统膜污染削减和甲烷产生等性能的影响.结果表明,BES-AnMBR组合系统运行稳定,COD去除率一直维持在95%左右.nZVI投加量（以VS计）为0.1 g ·g^-1时,运行性能最佳,跨膜压差（transmembrane pressure,TMP）较对照组降低28.1%,膜通量亦有轻微增加;甲烷产量为81.3 mL ·g^-1（以COD_removed计）,较对照组提高了12.1%.胞外聚合物（extracellular polymeric substance,EPS）变化和膜阻过滤分析表明,nZVI可以加强EPS分解,促进膜表面无机和有机富铁结垢层形成,改善膜污染分布特征,从而显著缓解膜污染.本研究将丰富传统AnMBR的基础理论,为污泥处理与资源化利用提供了新视角.     

聚乙烯醇微球预涂动态膜的制备及表征

为了提高微滤膜的抗污染性和降低膜组件的价格,利用循环预涂工艺制备出新型聚乙烯醇微球预涂动态膜（PVA-MS/PCDMs）.对不同聚乙烯醇微球预涂量的动态膜进行了系统表征,结果显示,PVA-MS/PCDMs的清水过滤阻力介于0.64×10¹⁰～3.84×10¹⁰ m^-1, 渗透性良好;当预涂量≥23.9 g·m^－２时,可达到微滤分离水平;亲水性随预涂量的增加而增强,动态接触角由基膜的118.25°降低到预涂量为61.9 g·m^－２时的61.52°;利用流动电位法在20℃,pH为8.0±0.2,0.01 mol·Ｌ^－１　KCl溶液的测试条件下,测得当预涂量为15.7 g·m^－２时膜面相对Zeta电位值可达-36.4　mV.并且,通过PVA-MS/PCDMs在SMBR中的短期通量衰减变化（恒压）和对EPS的扩散实验发现,预涂量为23.9～61.9 g·m^－２时,增加了对EPS的扩散渗透性能,且膜通量衰减趋于稳定时仍为基膜的3.5～4.8倍,即提高了抗污染性.     

新型PEI/PAA复合正渗透膜的制备及性能表征

采用聚乙烯亚胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA)分别作为聚阴阳电解质,间苯二胺(MPD)与均苯三甲酰氯(TMC)分别为水相和油相单体,依次采用层层自组装(LBL)和界面聚合的方法对聚丙烯腈(PAN)基膜进行改性,探究层层自组装和界面聚合条件对膜性能的影响,并制备新型复合正渗透膜.得出最佳制备条件为:PAA与PEI的沉积时间为10 min,浓度为1 g·L~(-1),pH分别为9和3,支撑盐浓度为1.5 mol·L~(-1),MPD浓度为20 g·L~(-1),水相沉积时间为2 min,TMC浓度为1 g·L~(-1),界面聚合反应时间为60 s,聚电解质层数为2层,在此条件下制得的复合正渗透膜性能优良.以去离子水作为原液,1 mol·L~(-1) NaCl作为汲取液,水通量最高可达26.12 L·m~(-2)·h~(-1),反向盐通量为13.08 g·m~(-2)·h~(-1),与基膜相比,复合膜的亲水性能明显提高,抗污染性能提高,为正渗透膜的制备提供了新的方法和思路.     

一体式膜生物反应器运行参数间运动力学分析

运用气、液、固三相流运动力学原理对一体式膜生物反应器运行过程分析,得出:①反应器内错流流速与曝气量、反应器设计高度、主副腔的过流面积的关系.曝气量越大、反应器主腔高度越高、主腔的过流面积越小、副腔过流面积越大,反应器内错流流速越大;②膜抽吸压力与反应器内膜污染错流临界流速及主腔宽度的关系.减小管膜的抽吸压力,减小主腔的宽度,可减小膜面不淤临界流速;③膜管内污染的临界速度与膜管径、污染物与膜壁吸引力关系,消除膜污染的运行控制条件.     

新型PTFE熔融喷冲纤维微孔膜滤料制备及除尘机理研究

针对金属矿山粉尘治理常用的覆膜滤料清灰效果不佳及微细粉尘超低排放的的问题,研制了PTFE滤材浸染熔融改性法制备出适应范围广、低阻高效的熔融喷冲纤维微孔膜,采用PTFE熔融喷冲纤维微孔膜滤料制作工艺与FE-SEM纤维结构重组CFD-DEM耦合数值模拟仿真技术方法相结合的方式,分析该微孔膜滤料的制备工艺、过滤特征及除尘附着特性.结果表明:通过加压浸染及加热烘烤处理制作的纤维微孔膜滤料,药剂在PTFE喷丝骨架上生长出细丝绒毛结构,增大了滤料的填充率SVF和超微细粉尘的过滤效率,特别第三组配方的滤料,对微细粉尘(d≤10μm以下)颗粒物除尘效率由原来的95.5%提高到99.3%;数值模拟进一步验证了该滤料的物理特性,并结合FE-SEM微观附着粉尘状态分布,分析该新型滤料的微观除尘表现及粉尘附着状态分布.