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。     

天然有机物对PVDF超滤膜的污染行为及AFM表征

为了进一步研究各类型污染物对自制PVDF超滤膜的污染机制,分别采用DAX-8,XAD-4型吸附树脂将西安市灞河水分为亲水性、强疏水性及弱疏水性组分,考察了天然有机物(NOM)对膜通量衰减的影响、污染层的表面粗糙度和结构、各类型污染物与膜之间黏附力。实验结果表明:(1)3种组分对PVDF膜的污染程度为亲水性组分强疏水性组分弱疏水性组分;(2)污染后膜表面粗糙度大于新膜表面粗糙度,膜表面污染层粗糙度越大,膜通量越容易恢复;(3)过滤初期,膜与污染物之间的力占主导作用,且亲水性污染物-PVDF膜之间的力强疏水性污染物-膜弱疏水性污染物-膜;(4)过滤后期,污染物与污染物之间的力占主导作用,且亲水性污染物之间力强疏水性污染物弱疏水性污染物。     

PVDF/PVA改性超滤膜抗污染特性的微观作用力评价分析

使用动态过滤法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行改性,得到PVDF/聚乙烯醇(PVA)改性膜。系统考察了改性前后PVDF超滤膜表面的微观结构变化,使用原子力显微镜结合自制的—COOH、—OH官能团探针,定量测定了改性前后超滤膜与官能团之间的作用力变化特点,并进行了富含—OH、—COOH官能团的典型有机物海藻酸钠(SA)及腐殖酸(HA)的膜污染实验。结果表明,与PVDF基膜相比,PVDF/PVA改性膜表面粗糙度增大,接触角有效降低;—COOH、—OH官能团与PVDF/PVA改性膜之间的作用力远远小于—COOH、—OH官能团与PVDF之间的作用力。在相同的膜污染运行时间内,改性膜的通量衰减速率及衰减幅度皆小于相应PVDF膜的通量衰减速率及衰减幅度。说明改性膜有效降低了膜-污染物之间相互作用力,提高了膜的抗污染能力,微观作用力评价方法可利用于揭示膜污染本质。     

高岭土对不同污染物微滤过程的影响

本研究采用原子力显微镜(AFM)结合自制的膜探针以及Zeta电位仪通过分别测量不同有机污染物,即腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)与微滤膜之间的粘附力以及相应污染物的Zeta电位,对高岭土在不同有机物微滤过程的影响进行了系统性研究。结果表明,高岭土对污染膜通量衰减的影响主要发生在膜过滤的初期阶段,其存在使HA污染膜的初期通量衰减幅度增加,BSA和SA污染膜的初期通量衰减幅度减缓;清洗后HA污染膜的通量恢复率降低,而BSA和SA污染膜的通量恢复率增大。而且,高岭土的存在使膜-HA之间的粘附力变大以及HA溶液的Zeta电位变小,膜-BSA、SA之间的粘附力变小以及相应污染物的Zeta电位都增大。因此,膜-污染物之间粘附力以及溶液的Zeta电位的变化可以指示膜污染的变化趋势。     

PVDF/PMMA与PVDF/TPU共混膜抗污染性能研究及应用

观察新型五孔PVDF共混改性纤维膜SEM形貌特征,采用逐级通量法测定PVDF/PMMA和PVDF/TPU共混改性膜的临界通量,研究在次临界和超临界通量下A(PVDF/PMMA)与B(PVDF/TPU)2种管式膜组件的过滤和抗污染性能,并在次临界通量下处理地表水。结果表明,PVDF共混改性膜具有优良的微观结构,且膜B性能较好;膜A、B的临界通量分别为12 L/(m2.h)和10 L/(m2.h);膜组件B比膜组件A抗污染性能好。次临界通量下膜组件的运行比超临界通量下的稳定。与采用单独超滤处理某市地表水相比,2种膜组件采用混凝+超滤工艺的运行处理效果更好,且膜组件B比膜组件A处理效果佳。     

改性PES膜在MBR中膜阻力分析及膜污染机理研究

以聚醚砜(PES)、醋酸纤维素(CA)和纳米二氧化钛(TiO2)为膜材料,采用L-S相转化法制备共混改性PES膜。在24℃、0.2 MPa的操作条件下,制得的PES膜纯水通量为300 L/(m2.h)左右,CA改性PES膜为660 L/(m2.h)左右,TiO2改性PES膜为840 L/(m2.h)左右。通过膜生物反应器中膜阻力的测定,表明膜污染主要由浓差极化层及凝胶层引起的;通过活性污泥对膜污染机理的研究,判断出污泥的过滤过程基本符合沉积过滤定律。在MBR中运行时,改性PES膜稳定通量高于未改性膜,总阻力低于未改性膜;TiO2改性膜稳定通量高于CA改性膜,总阻力低于CA改性膜;通过扫描电镜分析,改性PES膜沉积层的厚度均比未改性膜薄,TiO2改性膜沉积层厚度小于CA改性膜,表明改性膜的抗污染性能提高了,TiO改性膜抗污染性能更优。     

MFC-电催化膜反应器中PPy-PVDF/碳纤维膜的污水处理性能

为解决膜分离技术在水处理中存在膜污染和高能耗的问题,通过电氧化聚合法将聚吡咯(polypyrrole,PPy)沉积在PVDF/碳纤维膜上,制备高活性的PPy-PVDF/碳纤维膜;研究不同沉积时间对电催化膜催化活性的影响及微电场环境对PPy-PVDF/碳纤维膜污染的影响;并构建MFC-电催化膜反应器,测试反应器在处理污水时的产能效果。结果表明,恒电位(0.8 V)聚合10 min时,PPy10-PVDF/碳纤维膜的催化活性最高,PPy的最佳沉积密度为0.75 mg·cm-2。抗污染通量测试结果表明,在0.4 V·cm-1的微电场下,PPy10-PVDF/碳纤维膜的稳定通量(317 L·(m~2·h)~(-1))比无电场时(212 L·(m~2·h)~(-1))提高了约49.5%,说明MFC-电催化膜反应器中的微电场可以有效减缓膜污染。在MFC-电催化膜处理污水的过程中,反应器对COD去除率高达96%以上;反应器产能最大功率密度为166 mW·m-3,与空白PVDF/碳纤维膜(产能密度为99 mW·m-3)相比提高了约67%。PPy10-PVDF/碳纤维膜在MFC-电催化膜反应器表现出较高的污染物去除率、能源回收效率及对膜污染的有效控制。     

新型膜-生物反应器在不同通量下的膜污染特性研究

选择适当的膜通量是膜-生物反应器控制膜污染的有效手段之一.本文根据膜通量与临界通量的关系选取了5个不同的膜通量,考察在这些通量条件下新型膜-生物反应器膜污染发展特性的变化.试验结果表明,膜通量的变化会影响膜污染的发展特性.当膜通量小于临界通量区时,膜污染发展具有"2阶段"趋势,并且膜通量越小"第1阶段"和"第2阶段"的膜污染发展速率对比越显著.当膜通量在临界通量区通量内时,首先出现短暂的膜污染快速增长期,随后膜污染发展仍呈现"2阶段"现象.当膜通量大于临界通量区通量时,膜操作压力(TMP)从开始运行即迅速上涨直至试验结束.     

改性无纺布膜生物反应器处理聚酯工艺废水研究

采用自制壳聚糖改性聚丙烯无纺布膜为膜组件的A/O-MBR(厌氧/好氧-膜生物反应器)工艺对聚酯工艺废水的处理进行了研究,并与PVDF商品膜性能进行了比较研究。在近70 d的运行中,当进水COD在200~500 mg/L之间,总氮在30~45 mg/L之间波动时,2种平板膜出水水质稳定。出水COD40 mg/L,NH4+-N0.5 mg/L,TN5 mg/L,浊度0.2 NTU,均满足回用水水质要求和最新的辽宁省废水排放标准。实验中考察分析了污泥浓度和COD/TN对总氮去除率的影响。对比2种膜的运行结果,改性聚丙烯无纺布膜的出水水质略好于PVDF商品膜,但过膜压力稍大、膜通量稍小。     

水力停留时间对膜生物反应器复合工艺污水处理特性的影响

开发了厌氧-多级好氧/缺氧-膜生物反应器复合工艺,在不同水力停留时间(HRT)下,考察了系统对污染物去除效果及其膜污染的特性.结果表明,在试验选定的HRT范围内,系统对TN和TP的去除率随着HRT的降低而升高,当HRT为8.70、6.96、4.97 h时,系统对TN和TP的平均去除率分别为73.15%、79.76%、81.98%和67.79%、80.99%、92.16%.但是,较低HRT条件下膜通量较高,会加剧膜污染进程.解决这一问题的措施是增加膜组件个数,从而在不提高膜通量的情况下使系统保持较低的HRT,保证系统高效稳定的污染物去除效果.     

CS/PEG/PFT膜制备及对含铜废水的处理

实验将溶胶凝胶法和高分子辅助倒相法结合,制备出一种新型的壳聚糖/聚乙二醇/亚铁氰化钾钛(CS/PEG/PFT)复合膜,通过FT-IR和SEM对膜进行表征后,将其用于模拟铜废水的吸附和脱附实验,并探究出膜吸附的最佳工艺条件为:p H 5.50、实验温度55℃、实验时间2 h,该条件下,膜对铜离子最大吸附量为9.85 mg/g,去除率达到95%以上。CS/PEG/PFT膜的除铜过程符合Langmuir等温吸附方程(y=0.0597x+0.0168),线性相关度达到0.9917。     

Cu-NWs/RGO/PVDF导电微滤膜的制备及其抗污染性能

将铜纳米线(Cu-NWs)和还原氧化石墨烯(RGO)作为添加剂,通过相转化法制备了具有高亲水性和高导电性的Cu-NWs/RGO/PVDF导电微滤膜,将其作为膜阴极放入MFC-MBR耦合系统中且连续运行120 d,研究了其对生活污水的处理效果及抗污染性能.结果 表明,Cu-NWs/RGO/PVDF膜与水的界面作用自由能为...     

Partitioning of polychlorinated biphenyls in octanol/water, triolein/water, and membrane/water systems

The use of the octanol/water partition constant (Kow) as a surrogate parameter for lipid/water partitioning of persistent organic pollutants (POPs) was reassessed by comparing the measured Kow of 12 selected polychlorinated biphenyl congeners (PCBs) with partition constants in triolein/water (Ktw) and membrane/water (Kmw) systems. Kow and Ktw were measured by the slow-stirring method. Kmw was measured by an adaptation of the slow-stirring method using suspensions of phosphatidylcholine and phosphatidylserine liposomes. Partitioning of POPs to octanol, triolein, and liposomes is similar but not equal. The log-log correlation for Kow and Ktw is excellent (r2 = 0.982) and that for Kow and Kmw is somewhat weaker (r2 = 0.856). Ktw values are greater than Kow by a factor of 1.6. Kmw of some PCB congeners exceed both Kow and Ktw by an order of magnitude. The differences are attributed to different PCB activity coefficients in the different lipid phases. The results imply that Kow can be used as a reasonable conservative estimate of lipid/water partitioning. But the observed differences between Kow and Kmw also indicate that using Kow to predict accumulation of POPs, particularly highly hydrophobic ones, in the polar lipids of organisms will underestimate their concentrations at equilibrium.     

缺氧/好氧膜生物反应器处理尿液污水的研究

采用缺氧/好氧膜生物反应器(A/O MBR)对尿液污水进行处理.结果表明:当进水NH 4-N、COD和BOD5分别为400～980(容积负荷为0.42～1.01 kg/(m3·d))、390～630和120～280 mg/L时,平均去除率分别为79.5%、75.1%和95.0%,同时系统对色度也有一定的脱除效果,经过A/O MBR和活性炭(PAC)处理后出水色度降为8倍;运行期间膜污染较严重,膜内表面微生物的滋生和膜外表面形成沉积层是造成膜污染的主要原因.     

聚乙烯醇/超细羽绒粒子共混膜的制备及其染料吸附动力学

为了改善并更好地研究聚乙烯醇的染料吸附性能,制备了不同超细羽绒粒子含量的聚乙烯醇/超细羽绒粒子共混膜,并将其用于对活性艳红X-3B染料的吸附。结果表明,随着超细羽绒粒子含量的增加,聚乙烯醇/超细羽绒粒子共混膜表面粗糙程度增大。当超细羽绒粒子的质量分数为27.8%时,K/S值最大,染料吸附性能最好,其吸附效果比纯聚乙烯醇膜提升约54.5%。动力学研究结果表明,伪二级动力学模型能更好地描述聚乙烯醇/超细羽绒粒子共混膜对染料的吸附。     

一体式膜生物反应器处理生活污水的中试研究

采用中试规模（1.8m^3／d）的缺氧-好氧膜生物反应器（A／OMBR）对城市污水处理回用进行了试验研究。试验结果表明，该工艺处理效果优良，系统对COD、氨氮、浊度、总氮、总磷去除率较高，COD、氨氮出水浓度分别为7～39 mg/L、0～1.31mg／L。出水水质优于城市杂用水水质标准（GB／T18920-2002）。     

一体式膜生物反应器处理生活污水的中试研究

采用中试规模(1.8 m3/d)的缺氧-好氧膜生物反应器(A/O MBR)对城市污水处理回用进行了试验研究.试验结果表明,该工艺处理效果优良,系统对COD、氨氮、浊度、总氮、总磷去除率较高,COD、氨氮出水浓度分别为7～39 mg/L、0～1.31 mg/L.出水水质优于城市杂用水水质标准(GB/T18920-2002).     

过滤/曝气两用型膜-生物反应器试验研究

对以聚乙烯微孔管为膜组件的过滤 /曝气两用型膜 生物反应器进行了研究。通过清水过滤试验发现 ,PE 1和PE 4 (孔径分别为 70～ 12 0 μm和 5～ 10 μm) 2种微孔管均具有较高的清水通量 ,单位水头下高达 2 5 0L/m2 ·h。PE 4微孔管对活性污泥混合液的过滤性能略优于PE 1,初始膜通量的选择对二者的过滤性能影响很大 ,但污泥浓度的影响则不甚显著。对膜组件进行过滤 /曝气交替运行 ,可有效地清除膜组件表面的泥饼层 ,较好地保持膜过滤性能的稳定。分别改变过滤 /曝气运行周期和初始膜通量 ,考察了膜过滤性能的变化 ,发现交替运行周期在 0 5～ 3h ,初始膜通量在 6 0～ 14 0L/m2 ·h时 ,系统在连续运行过程中每一运行周期内的平均膜通量先经历了初始的下降阶段 ,然后基本稳定在 5 0～ 80L/m2 ·h的水平 ,但低的初始膜通量可以使平均膜通量表现得更为稳定。过滤 /曝气两用型膜 生物反应器用于处理生活污水 ,可获得与传统膜 生物反应器相似的出水水质 ,并且对冲击负荷具有较好的承受能力。大小 2种孔径的微孔管对污染物的去除效果没有明显差异     

A/O和A2/O工艺对膜生物反应器处理焦化废水影响的研究

为提高膜生物反应器对焦化废水的处理效果,采用A/O和A²/O两种工艺的膜生物反应器处理焦化废水,通过对比处理效果、分析膜污染情况,寻求膜生物反应处理焦化废水的最优工艺。实验结果表明：A²/O工艺系统对酚、NH₃-N、COD的去除率分别为99%、90%和95%;A/O工艺系统对酚、NH₃-N和COD的去除率分别为97%、75%和93%。A²/O膜生物反应器系统对焦化废水中NH₃-N的去除效果明显优于A/O膜生物反应器系统,其反硝化率为50%～70%。对膜污染分析表明不同工艺对膜污染的影响不显著,A²/O工艺膜通量衰减59%,A/O工艺膜通量衰减56%。研究表明在膜生物反应器中,A²/O工艺对焦化废水的去除效果要优于A/O工艺。