季铵化纳米SiO2-N+@PCMS荷电改性正渗透复合膜及其对四环素的分离性能

通过化学法合成叔胺化纳米SiO₂(SiO₂-N)和聚对氯甲基苯乙烯(PCMS),利用SiO₂-N中的叔胺基与PCMS中的氯甲基反应,生成大分子季铵化纳米SiO₂(SiO₂-N⁺@PCMS),通过进一步与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,以相转化法制备纳米荷电改性的PCMS/PVDF支撑底膜,进而采用界面聚合法制备正渗透(FO)复合膜.采用红外光谱、扫描电镜、zeta电位计和接触角测定仪等对支撑底膜和FO膜表面的化学结构、形貌、荷电性和亲水性等进行了分析,并通过正渗透装置对膜的分离性能进行了测试.结果表明该改性正渗透膜具有较好的荷正电性能,且随着SiO₂-N的加入可以有效提高正渗透膜的亲水性和分离性能,添加2%的SiO₂-N改性正渗透膜的纯水通量最高可达到22.76 L·m^-2·h^-1,对四环素的截留率可达到98.5%,经3次水-四环素-水循环过滤后,纯水通量恢复率仍然可达到9...     

汲取液对正渗透微生物燃料电池处理垃圾渗滤液的影响

以垃圾渗滤液为阳极液,系统研究了汲取液种类和浓度对正渗透微生物燃料电池(OsMFC)工艺处理垃圾渗滤液性能的影响.结果表明,在汲取液为氯化钠的情况下,OsMFC工艺的最大功率密度可达0.44 W·m~(-2),表观内阻为236.75Ω,水通量为0.98 L·m~(-2)·h~(-1),TOC、NH_4~+-N、TN和TP的去除率分别达到89.51%、93.27%、94.01%和96.95%,均好于碳酸氢钠和碳酸氢铵作为汲取液时的处理效果.此外,氯化钠汲取液浓度越大,产电性能越好,表观内阻越小,水通量越大.产电性能随汲取液浓度的增大变化不大,在汲取液浓度为1 mol·L~(-1)的情况下,水通量和盐返混量的比值最大,处理效果最好.     

正渗透技术在水和废水处理中的应用研究

正渗透(Forward osmosis,FO)技术是一种由渗透压驱动的膜技术,与传统的机械压力驱动的膜技术相比,具有出水水质高、能耗低、操作压力小、设备简单易操作、污染小等特点,近年来在水和废水处理的研究领域受到越来越多的关注.但FO技术目前仍然存在一些问题,如浓差极化、膜污染、汲取液溶质返混和汲取液的后处理等,使之目前仍未得到广泛的应用.本文对已有FO技术的相关文献进行较为全面系统的归纳,介绍了FO技术的原理,以及在海水脱盐、市政污水处理、特种废水处理等领域的应用,讨论了影响FO运行的主要因素(主要包括FO膜、汲取液、原水性质和运行条件等方面),并着重阐述了FO技术目前存在的问题(浓差极化、膜污染、汲取液溶质返混和汲取液的后处理).最后,对FO技术未来的研究和发展方向给出了建议.     

正向渗透汲取剂研究进展

正向渗透(FO)是一种新兴的水处理技术,以选择性半透膜两侧的渗透压差为驱动力,使水穿过半透膜由低浓度侧到达高浓度侧。整个过程可自发进行,无需外加压力,具有低能耗、高能效、绿色环保等优点。汲取剂作为FO工艺的关键环节之一,其渗透压、分子量、溶解度等自身特性和回收途径的难易程度直接影响正渗透工艺过程的效率。该文从正向渗透的基本原理出发,总结近10 a来汲取剂的研究进展,比较多种汲取剂的优缺点,为实际应用中汲取剂的选择提供参考。     

利用水通道蛋白正渗透膜浓缩生活污水

为从生活污水中回收水资源并同时减少后续处理的反应器容积,本研究采用水通道蛋白正渗透膜对生活污水进行浓缩,并探究不同汲取液对生活污水的浓缩效果和膜污染的影响.在污水体积浓缩至初始的1/10时,氮、磷等浓度浓缩倍数仅为1~3左右,而有机物和金属离子浓度浓缩倍数约为4~7,浓缩后污水COD/TN从2.9增至10.9,生物脱氮潜力明显提高.由于汲取液的盐反向扩散和原料液中污染物浓度的升高,高离子强度是影响污染物截留率的重要原因.浓缩时采用高浓度汲取液会导致膜表面出现结垢,膜污染严重.采用MgCl₂作为汲取液可有效减轻浓缩过程中的盐度累积,且Mg²⁺的作用还可促进微生物活性,但这也可能导致水通道蛋白的分解.     

剩余污泥胞外聚合物回收:藻酸钠正渗透分离的影响因素

剩余污泥中胞外聚合物（EPS）具有巨大的回收价值。然而,回收的EPS溶液含水率接近100%,其浓缩脱水是亟待解决的关键问题。正渗透（FO）膜分离具有膜污染小、浓缩率高、耐高浓度等特点,已成为新兴的节能脱水技术。提出了一种新型的死端FO浓缩方式,调查了模拟EPS（藻酸钠）的正渗透脱水行为。结果显示:FO膜活性层朝向料液侧时水通量下降速率小;类似于外加压力驱动,扫流模式可以减轻FO膜污染,提高水通量;为防止FO膜的拉伸变形,隔板需进行合理设计（如适宜的开孔率）,以缓解水通量的下降;不同于外加压力驱动,尽管Ca2+也可减轻膜污染,但效果有限。     

电导率对厌氧产酸、正渗透与微生物燃料电池耦合工艺运行性能的影响

将厌氧产酸(AA)、正渗透技术(FO)与微生物燃料电池(MFC)进行耦合,构建了用于污水处理的AAFO-MFC耦合工艺,实现污水的同步产电和回用.由于电导率是AAFO-MFC运行的关键因素,考察了电导率对系统运行性能的影响.结果表明,较高的电导率可以降低MFC的内阻,提高产电,但是会加重FO膜污染,导致FO膜通量快速衰减,缩短运行时间.电导率对出水水质并没有显著影响,FO膜出水的总有机碳(TOC)和总磷(TP)浓度分别低于4 mg·L~(-1)和0.5 mg·L~(-1),但是FO膜对于氨氮(NH+4-N)的截留效果较差.控制反应器内电导率为7~8 m S·cm-1时,系统整体性能表现最佳,可以获得连续且相对稳定的输出电压,而且FO膜通量下降较为缓慢,运行周期达到29 d.     

正渗透汲取液类型及分离回收工艺研究进展

正渗透作为一种新兴的水回用和脱盐技术,能够缓解清洁水源和能源短缺现状。汲取液是限制正渗透技术发展的关键因素之一,高效的汲取液不仅能提供较大的驱动力促进正渗透过程的进行,还能使处理成本大大降低。因此需对汲取液的发展历程、现状和趋势有较全面的认识。介绍了利用正渗透产生清洁水、汲取液分离再生的相关研究,在对正渗透及汲取液简单概述后,综述了已存在的正渗透汲取液的优缺点、类型、效率和分离回收工艺。最后,提出了正渗透汲取液的发展方向和建议,以便设计研究出更适合正渗透过程的汲取液。     

正渗透去除地表水中DOM的效能研究

采用经砂滤处理后的滆湖水作为原料液,氯化钠溶液作为汲取液,在不同影响因素条件下进行正渗透试验,并对试验后的膜片进行清洗,探究膜污染的可逆性.结果表明:提高汲取液浓度、运行温度及膜面流速均可有效增加膜通量;正渗透对滆湖水体中的溶解性微生物代谢产物、类色氨酸、类富里酸和腐殖酸四种主要DOM成分均有较好的去除效果,DOC、UV₂₅₄截留率均在96%以上;短期运行通过水力清洗几乎可以完全恢复膜通量,而长期运行通过超声清洗可以基本恢复全部膜通量,通过分析膜清洗液可知造成膜污染的主要物质为类色氨酸类和类富里酸类物质.     

正渗透汲取液的研究进展

<正>渗透是一种以汲取液(或汲取质)渗透压为驱动力,籍助半透膜的自发进行的膜分离过程,具有膜污染轻、易于清洗等特点,是目前膜分离、脱盐以及能源技术领域的研究热点,其应用前景十分广阔。汲取液(或汲取质)是正渗透过程的关键因素之一,其种类及再生方法决定着正渗透过程的应用场合和综合成本,对正渗透技术的发展具有极其重要的影响。文章重点归纳总结了正渗透汲取液(或汲取质)的种类及其再生方法,并首次给出了常见的钠、钾、镁和铵盐汲取液的渗透压计算公式及其必需的参数值(25℃),同时指出了汲取液的发展方向。     

正渗透微生物燃料电池反向溶质通量和膜污染控制技术研究进展

正渗透微生物燃料电池（OsMFC）采用正渗透（FO）膜代替传统微生物燃料电池（MFC）中的质子交换膜,可以在回收生物电的同时借助FO膜对原料液即阳极污水进行处理并提取高质量水,该技术受到广泛关注。与传统MFC相比,OsMFC在产电性能和出水水质方面均有提升。但是,FO膜的引入使得OsMFC系统反向溶质扩散和膜污染等问题十分突出,进而导致FO膜的水通量降低,OsMFC的产电和产水性能下降,限制了OsMFC的发展和应用。随着近年来材料和生物等领域的不断发展,上述问题可以通过合理的技术手段解决。从优化OsMFC性能出发,重点从反向溶质通量（RSF）控制和膜污染控制2个方面对近几年的研究进行分析和总结,主要包括通过膜材料的选择、汲取液的选择和OsMFC系统内产电对RSF进行抑制,以及通过膜污染形成机制、膜污染的技术调控、膜污染清洗、膜材料的改性和阳极微生物的筛选与培养对膜污染进行控制,并对未来OsMFC的RSF和膜污染的控制技术进行了展望。     

水力条件对PRO工艺效能影响及膜污染机理

研究以单宁酸和海藻酸钠为模型污染物,考察了有效渗透压差、汲取液侧操作压力、错流剪切力等水力条件对压力阻尼渗透工艺效能的影响,并利用XDLVO理论分析了膜污染机理.结果表明,相比海藻酸钠,单宁酸主要吸附在膜的多孔支撑层内部,造成的膜污染更为严重.当PRO过滤单宁酸时,较高的有效渗透压差和较大的错流剪切力提高了PRO工艺的水通量和功率密度水平,同时加重了膜污染,但是PRO膜对单宁酸的截留率均在85%以上.汲取液侧施加较高的操作压力,一方面减小了有效渗透压差,降低了水通量水平;另一方面提高了功率密度水平并缓解了膜污染,当操作压力从1bar增至4bar时,初始水通量降至10.5L/m2h,而产能提高了200%.XDLVO计算结果表明,单宁酸的界面自由能更高,更容易相互聚合并粘附在PRO膜上,结合水力条件的影响,其造成的通量损失比海藻酸钠更严重.     

正渗透技术研究现状及进展

作为一种新型膜处理技术,正渗透技术自20世纪50年代建立以来,在环保、能源、海水淡化等领域受到越来越广泛的关注;其经历了从实验室研究,中试实验,到少量的商业化应用,技术日臻完善.本文综合了国内外相关文献的信息,从正渗透膜制备、浓差极化、汲取液及正渗透应用等四方面对正渗透技术的研究现状及进展进行了综述,并分析了其应用过程中存在的缺陷和未来发展趋势.正渗透技术的研发虽取得了显著进展,但仍存在应用瓶颈.正渗透膜仍存在对某些污染物的截留率不高、支撑层内浓差极化大、造价较贵等问题;影响浓差极化的因素尽管已经比较清楚,但至今尚无有效大幅度降低甚至消除内浓差极化的方法;汲取液存在反向渗透较重、回收过程能耗较大等问题;正渗透技术的应用范围,特别是在工业废水处理领域还需拓展.     

纳滤工艺用于锰矿区受污染水体处理的研究

常规水处理工艺难以有效处理锰矿区受污染水体，该研究针对某锰矿区受污染水体特点，采用中心组合设计方法(CCD)对纳滤技术应用于模拟高含锰受污染水的处理过程进行优化，获得的最佳运行条件为操作压力1.6 MPa,p H值5.0和温度19.6℃，并验证了该响应的可靠性，得到膜通量为73.3 L/(m²·h)，除盐率为91.9%，除锰率为94.0%。回收率实验表明，采用该纳滤工艺的产水回收率可达60%。研究表明，单独增大Mn²⁺、Ca²⁺或Mg²⁺离子的初始浓度均会导致其自身与溶液中存在的其他离子截留率的下降；而SO₄^2-离子的初始浓度增大则会提高其自身及溶液中存在的其他离子的截留率；溶液中存在的低浓度重金属离子(如Ni²⁺)的浓度改变对溶液中存在的高浓度的Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-的离子截留率几乎没有影响。研究结果表明该...     

聚酰胺复合纳滤膜去除水中PFOS的研究

利用聚酰胺复合纳滤膜去除水中的PFOS,在0.6MPa操作压力条件下过滤12h,研究PFOS浓度、离子种类、总离子强度以及海藻酸对PFOS截留效果的影响.结果表明,随着PFOS浓度增大其截留率也随之升高;溶液总离子强度越大,PFOS截留率越高,当过滤进行到12h时,溶液总离子强度为150mmol/L时,PFOS的截留率比溶液总离子强度为10mmol/L时仍高2.1%;溶液中加入1mmol/L Ca²⁺时PFOS的截留效果优于加入1mmol/L Na⁺时的效果;并且随着二价离子浓度的增加,截留率上升,过滤结束时,Ca²⁺浓度为3mmol/L的条件下PFOS的截留率约为97.5%,高于1mmol/L Ca²⁺存在时PFOS的截留率（95%）;海藻酸存在时PFOS的截留率显著增高,尤其在1mmol/L钙离子存在条件下,过滤12h后PFOS的截留率仍可达到95%以上,但海藻酸会导致膜污染的发生从而引起膜通量下降.     

SDS、SDBS胶团强化超滤Cu~(2+)的比较

采用模拟含Cu2+废水,以阴离子表面活性剂SDS和SDBS胶团强化超滤分离Cu2+(Cu2+固定为0.6 mmol/L),通过对渗透通量、渗透浓度、去除率、富集率的比较,从而得出SDS、SDBS分离效果的优劣.结果表明,添加SDS的渗透通量始终高于SDBS[其中SDS平均渗透通量为29.92 L.(m2.h)-1,而SDBS只有16.55 L.(m2.h)-1],渗透浓度始终低于SDBS,当渗透液Cu2+浓度接近为0时,SDBS、SDS所需浓度分别为2 mmol/L和6 mmol/L.SDS的Cu2+去除率和平均富集率高于SDBS(SDS平均去除率为85.06%,平均富集率为4.18;SDBS对应值分别为69.05%,4.05).此外,SDS自身的平均富集率也高于SDBS(SDS为3.89,SDBS为3.13).由此可见,SDS比SDBS更适合去除Cu2+.     

双污泥调理剂调理氧化沟剩余活性污泥试验研究

为了对南昌市朝阳洲污水处理厂氧化沟剩余活性污泥涡凹气浮浓缩工艺优选调理剂,采用无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂组成的双污泥调理剂PAC+FO4440SH、PAC+FO4190SH、PAC+FA920SH、PAC+AN926SHU对污泥进行调理试验,结果表明:与单独投加无机高分子絮凝剂相比,双污泥调理剂更能改善污泥的脱水性能,对污泥调理效果高低依次为PAC+FO4440SH、PAC+FO4190SH、PAC+FA920SH、PAC+AN926SHU,采用双调理剂调理朝阳洲污水处理厂氧化沟剩余活性污泥时,优选PAC+FO4440SH。     

平板型纳滤膜处理洁霉素废水的膜性能比较

采用4种平板型纳滤膜对洁霉素废水进行了实验研究.以膜通量(J)、COD_Cr截留率(R₁)、洁霉素截留率(R₂)以及R₂J作为膜性能评价指标.实验结果表明,4种膜的适宜操作压力为2.0～3.0MPa,适宜操作流量为8～12L/min.DLNF-1膜和NTR-7250膜的通量较高,达到50L/(m²h);MPF-44膜抗冲击负荷的能力较高;DLNF-1膜和MPF-44膜对废水中SO₄^2-的截留效果最好,达到98%以上;4种膜对洁霉素的截留率均能达到80%以上.     

聚砜-聚酰胺正渗透复合膜的制备及性能优化

采用相转化的方法制备聚砜支撑层,在其表面进行界面聚合得到聚砜-聚酰胺正渗透复合膜。系统研究了聚砜浓度、溶剂比例、支撑层厚度对膜性能的影响,并且优化了测试条件(如:膜面流速、错流方向、原料液温度以及驱动液浓度)。结果表明,在聚砜含量为w=12%、NMP与DMF质量比为3∶1、刮膜厚度为150μm、膜面流速为2.47 cm/s、反向错流方式下,聚砜-聚酰胺正渗透膜性能为:FO模式下,水通量为12.69 L/(m~2·h),反向盐通量为5.55 g/(m~2·h);PRO模式下,水通量为21.48 L/(m~2·h),反向盐通量为9.18 g/(m~2·h)。此外,原料液温度升高和驱动液浓度增加有利于提高膜的性能。正渗透复合膜的形貌和表面粗糙度通过SEM和AFM进行表征。     

正渗透处理生活污水过程中的膜污染研究

采用海水为驱动液,研究了正渗透处理生活污水过程中的通量变化和膜污染行为.结果表明,采用分离层朝向原料液(AL-FS)的膜过滤方向可以降低膜污染程度,并获得稳定的通量.长时间(144h)的运行下膜两侧均出现不同程度的污染.膜污染分析显示支撑层的污染程度较低.但海水中的硅酸盐可能在其表面形成沉积物.相比之下,分离层形成了厚的污染层,主要是由污水中的物质如有机物、微生物、胶体类、盐类等沉积在膜表面造成,是通量降低的主要原因.正渗透膜对营养物质具有高的截留率,运行结束后海水的总有机碳、氨氮和总磷含量为2.49,2.40,0.05mg/L.说明正渗透采用海水为驱动液处理生活污水具有一定的应用前景.