珠线型载漆酶电纺纤维膜对水中菲的净化性能和机理

采用乳液静电纺丝技术制备珠线型载漆酶电纺纤维膜(以下简称酶膜),实现了漆酶在纤维珠泡中的原位包埋固定。与直线型相比,珠线型酶膜的载酶量提高了1倍,酶活性回收率达78.9%,且戊二醛交联可使酶膜储存和操作稳定性显著增加。将优化后所得酶膜用于水中典型多环芳烃菲的净化,结果表明:与游离漆酶相比,珠线型酶膜对污染物的降解率和去除率均显著增加,对0.01~2.00 mg/L的菲溶液吸附率超过80%,降解率超过72%;而且对pH、温度等环境变化的耐受性能明显增强,这主要归功于漆酶在珠泡中的集中固定和纤维珠泡外壳对漆酶的保护作用。此外,发光细菌毒性试验结果表明,经游离漆酶和珠线型酶膜处理后,不同浓度菲溶液的毒性均有所降低,但经酶膜处理后的菲溶液毒性降低更显著。     

静电纺壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维膜对Cu~(2+)、Ni~(2+)及Cd~(2+)的吸附特性

采用SEM、FTIR、XRD、BET等技术对静电纺丝制得的吸附材料壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)纳米纤维膜进行表征,并通过对模拟重金属离子废水的吸附实验,系统考察了溶液pH、重金属离子(Cu2+、Ni2+及Cd2+)初始浓度和反应温度对吸附的影响.结果表明,在外加电压25kV、接触距离15.0 cm、纺丝速度0.15 m L·h-1的条件下,可制得CS/PVA质量比为20/80的连续无缺陷的平均直径76.31 nm、比表面积219.4m2·g-1的纤维膜.CS/PVA纳米纤维膜对重金属离子的吸附在2 h内达到平衡,其吸附容量随着温度的升高而升高,随着初始浓度的增大而增大,随着pH值的升高而提高,在pH=5.5时达到最大.在25℃和pH=5.5的条件下,用CS/PVA纳米纤维膜吸附浓度100 mg·L-1的Cu2+、Ni2+和Cd2+溶液,吸附容量分别为98.65、116.89和124.23 mg·g-1,且对重金属吸附无选择性.吸附过程符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,吸附动力学同时匹配准一级动力学模型和准二级动力学模型.热力学参数(ΔG、ΔH和ΔS)计算结果表明,CS/PVA纳米纤维膜对重金属离子的吸附是自发的吸热反应.     

静电纺丝纤维膜固定化漆酶对水中双酚A的降解性能

采用乳液静电纺丝技术原位固定漆酶,利用扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦扫描显微镜(LCSM)对载漆酶电纺纤维膜的形貌结构进行表征.载酶电纺纤维呈壳-核结构,平均直径为(650±30)nm,表面有许多纳米级孔道;漆酶被成功包埋固定于纤维内部,且保留了79.8%的酶催化活性.以双酚A(Bisphenol A,BPA)为目标污染物,对比电纺纤维膜固定化漆酶和游离漆酶对BPA的降解性能,考察p H值和温度等因素对BPA降解效率的影响.研究结果表明:在优化条件下,电纺纤维膜固定化漆酶对BPA的降解率达80%左右;与游离漆酶相比,固定化漆酶对p H值和温度均表现出更好的耐受性.这主要是因为漆酶被包埋在纤维内部,纤维的聚合物外壳结构可以保护漆酶,减少外界环境对漆酶的影响,而纤维表面的多孔结构可以为漆酶与BPA的接触反应提供通道.     

静电纺丝过氯乙烯纳米纤维膜对PM10去除效果的研究

静电纺丝纳米纤维膜是一种新型空气净化过滤材料.为了解该材料对PM₁₀的去除效果,以滑石粉粉尘和香烟烟雾为代表研究了静电纺丝过氯乙烯纳米纤维膜对PM₁₀的去除率.结果表明:供试的2类静电纺丝过氯乙烯纳米纤维膜对粉尘的平均去除率分别为93.2%和97.8%,明显高于同类非静电纺丝纤维过滤材料的去除效果;对香烟烟雾有一定的去除效果,4 h的去除率为82.4%.静电纺丝过氯乙烯纳米纤维膜对PM₁₀的过滤作用主要发生在表层,过滤机理以拦截和惯性碰撞为主.      

石墨-活性炭纤维复合电极电吸附处理含盐废水的研究

高盐废水是目前水处理领域的难点,作为一种新型的除盐技术,电吸附技术具有众多优点.本文研究了一种新型碳基复合材料,石墨-活性炭纤维复合电极,并考察了其应用于电吸附的影响因素和除盐效果.在电压为1.6 V,停留时间为60min,极板间距为1 cm时电吸附装置的除盐效果最优.用其分别对精制棉黑液和叶绿素铜钠废水进行了处理.电极对数为8对时对经酸析处理后的精制棉黑液的电导率和COD的去除率分别达到58.8%和75.6%;电极对数为6~8时对叶绿素铜钠生产废水的电导率的去除率能超过50.0%,COD的去除率约为13.5%.     

La1-xCexFe0.7Co0.3O3-δ网状多层纳米纤维对碳烟催化燃烧性能研究

采用静电纺丝法制备了一系列钙钛矿催化剂La_(1-x)Ce_xFe_(0.7)Co_(0.3)O_(3-δ)(x=0、0.1、0.2、0.3和0.4),并采用XRD、SEM、FT-IR、H2-TPR和O_2-TPD等技术分析了Ce掺杂量对催化剂结构、微观形貌及理化特性的影响.同时,采用程序升温氧化(TPO)技术评价了催化剂对碳烟的催化燃烧活性,探讨了催化剂对碳烟的催化燃烧机理.结果表明:在La_(1-x)Ce_xFe_(0.7)Co_(0.3)O_(3-δ)中掺杂适宜的Ce有助于提高催化剂活性,改善催化剂比表面积和孔容积.在催化剂与碳烟松散接触条件下,当Ce掺杂量(质量百分比)为0.3时,所制备的La_(0.7)Ce_(0.3)Fe_(0.7)Co_(0.3)O_(3-δ)对碳烟的起燃温度(T_(ig))、最大燃烧温度(T_m)和燃尽温度(T_f)分别为329.5、409.8和421.1℃,呈现良好的催化氧化活性.碳烟最大转化效率为98.7%,平均活化能为123 kJ·mol~(-1),CO_2选择率为98.2%,实现了对柴油机碳烟排放污染物有效"过滤+催化燃烧"的双重目标.     

PVDF/TPU中空纤维膜研制中铸膜液结构对膜结构与膜性能的影响

选用聚偏氟乙烯(PVDF)和热塑性聚氨酯弹性体(TPU)作为膜材料,二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,采用干—湿法纺丝成膜,对影响膜性能的铸膜液结构进行了讨论。文中描述的PVDF/TPU中空纤维膜的最大水通量为865.923 mL/(cm2.h),截留率为865.92%(截留牛血清蛋白分子量为67 000)。     

铁氧化物/壳聚糖复合纳米纤维的制备及吸附五价砷研究

采用高压静电纺丝方法,制备了新型铁氧化物/壳聚糖复合纳米纤维砷吸附剂.扫描电子显微镜(SEM)观察结果显示,该纳米纤维的平均直径为(158±24)nm.X射线衍射谱图(XRD)表明,该纳米纤维为无定形结构.所制备的吸附剂在弱酸性或中性条件下对砷吸附率大于93%;吸附速率快,100 min内可达到吸附平衡;吸附剂对低浓度砷有很强的吸附亲和力,可将初始浓度为750μg·L-1的砷降低到10μg·L-1以下的安全饮用水水平;中性条件下吸附砷的最大容量为7.1 mg·g-1,吸附等温线符合Freundlich模型;有机质对吸附的影响较小;吸附剂可用低浓度Na OH洗脱再生.研究结果表明,该吸附剂制备方法简单,易分离再生,在饮用水除砷领域有较好的应用前景.     

磷酸盐对铁锰复合氧化膜去除地表水中氨氮的影响

利用中试实验系统,研究磷酸盐对石英砂滤料表面负载的铁锰复合氧化膜去除地表水中氨氮的影响.结果表明,当水温为17.2~21.9℃时,随着运行时间的推移,未投加磷酸盐滤柱的氨氮去除效果有所下降;而投加5~15μg·L~(-1)磷酸盐滤柱的氨氮去除效果稳定,且去除率大于95.3%.当水温低于10.5℃时,滤柱出水氨氮浓度超标,此时通过提高磷酸盐投加量至30μg·L~(-1)或增加滤层厚度均可实现出水氨氮浓度达标.但随着系统持续运行,仅增加滤层厚度的滤柱出水氨氮浓度会再次超标.水温在6.5~10.5℃之间,投加30μg·L~(-1)磷酸盐的条件下,120 cm和80 cm活性滤层的最大安全进水氨氮浓度分别为2.34 mg·L~(-1)和1.95 mg·L~(-1).滤柱中生物灭活实验表明活性氧化膜对氨氮的去除同时包括催化氧化作用和生物作用;投加磷酸盐条件下,活性氧化膜的总活性和催化氧化活性分别是未投加磷酸盐条件的1.36倍和1.79倍,这表明磷酸盐促进了活性氧化膜的催化氧化活性.     

聚乙烯醇对厌氧发酵菌包埋固定条件的研究

本文研究了含酸生成菌与甲烷生成菌的厌氧发酵菌(厌氧消化污泥)包埋固定化的条件。     

膨胀石墨负载氧化铜活化过硫酸盐用于降解盐酸四环素

通过浸渍加焙烧制备出膨胀石墨（EG）负载CuO复合材料（CuO/EG）,并通过X射线衍射和扫描电镜对催化剂的晶体结构和表面形貌进行表征分析。将复合材料用于活化过硫酸盐（过氧单磺酸钾,PMS）降解盐酸四环素（TC）,在焙烧温度为500℃,负载量为1:4,催化剂投加量为0.2 g/L,PMS投加量为0.2 g/L的条件下,CuO/EG/PMS体系在20 min内即可将TC完全降解。同时,研究发现该复合催化体系在较广pH范围（3~9）内,以及无机阴离子共存的条件下均保持高效的催化性能。催化剂循环使用5次后,仍具有较高的催化活性。捕获实验表明,催化降解体系中起主要作用的是SO₄-·。此外,CuO/EG/PMS体系对于染料罗丹明B和酸性红G同样具有优异的降解效果,表明催化剂具有较好的普遍适用性。     

醇胺/烯胺复合溶液脱碳性能的实验研究

以MEA为主体,研究了烯胺TEAP、TETA、DETA和醇胺TEA对MEA的活化效果,对比分析了复合溶液的吸收速率、吸收容量、再生性能及pH对脱碳率的影响。结果表明:4种物质对MEA活化效果大小为TEAP>TETA>DETA>TEA;加入少量的烯胺能显著提高复合溶液的吸收容量;当调节溶液pH值为9.65(或以上),可使醇胺/烯胺复合溶液对CO2脱除率达到92%。     

复合型湿式除尘器脱硫性能研究

利用CFD技术对复合型湿式除尘器内部多相流场以及气液传质过程进行模拟,采用Realizable k-ε湍流模型在Euler坐标系下模拟除尘器内部气相的流动,采用DPM模型在Lagrange坐标系下描述液滴以及粉尘颗粒的运动轨迹,采用species transport多组分化学反应模型研究电机转速、喷淋液气比、入口烟气中SO_2浓度等运行参数对湿式除尘风机脱硫效率的影响。建立了复合型湿式除尘器脱硫实验系统,对除尘器的理论模型以及运行规律进行验证。结果表明:实验测得值和仿真模拟值误差均在10%以内,且脱硫效率变化规律一致,即随着电机转速、喷淋液气比以及Ca(OH)_2溶液pH的增大,脱硫效率明显上升;随着入口烟气中SO_2浓度的增大,脱硫效率降低。     

一体式平片膜-生物反应器运行过程中膜性能的研究

介绍了一体式平片膜 生物反应器应用于发酵废水的研究。运用RIS阻力模型对间歇运行及在线海绵擦洗的效果进行了初步研究 ,指出一体式平片膜生物反应器的间歇运行模式有利于缓解泥饼层的形成 ,而从长期运行的角度 ,在线海绵擦洗对恢复膜通量和防止各种阻力因素的累积具有积极的实践意义     

温度对分置式厌氧膜生物反应器处理效果及膜污染的影响

研究了温度对分置式厌氧膜生物反应器(An MBR)废水处理系统处理效果及膜污染的影响。结果表明:与35℃相比,25℃时污泥混合液和滤饼层的EPS都有所积累,且污泥颗粒较小,滤饼层污泥不易被水力冲刷剪切力剥离,膜污染速率较快,不利于对膜污染的控制;滤饼层EPS成分分析表明,蛋白质类是造成膜污染的主要物质,高激发波长类色氨酸是影响膜污染速率的重要因素;在HRT为32 h,温度为35℃时系统COD去除率较高,膜污染速率较低,膜运行周期较长,是较合适的运行温度。     

膜参数对膜吸收法天然气脱硫传质性能的影响研究

以N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液为吸收液,采用膜吸收法进行了模拟天然气脱硫试验,考察了不同膜参数对MDEA溶液脱硫过程中传质性能的影响。结果表明:在较为理想的稳态膜吸收过程中,多孔膜孔径大小、膜厚度以及膜孔形态等因素对稳态膜吸收过程中的传质效果影响不大;在其他条件不变的情况下,多孔膜的传质性能随着孔隙率的增大而提高;同时传质效果还受到膜润湿现象的影响。这说明在较为理想的稳态膜吸收过程中孔隙率是对传质效果产生影响的主要因素,为膜吸收过程传质的影响因素探究及多孔膜选择提供了依据。     

光热光电驱动的海岛型太阳能海水淡化装置研制与性能分析

针对偏远海岛淡水资源和常规能源缺乏问题,综合利用光热与光伏驱动,通过技术设计、数学计算、传热传质、模拟测试、性能分析等程序研制一种适用于海岛的太阳能海水淡化装置。并在光热模式、光热光伏模式、电加热模式下测试了装置的性能。实验结果表明:1）淡化装置在光热模式下的平均产水速率为225 mL/h,在光热光伏模式下的平均产水速率为332 mL/h,比光热模式提高了47.6%,而电加热模式平均产水速率可达到1910 mL/h,反映了中高温太阳能集热管的重要性;2）淡化装置的最佳实验条件为:蒸发舱温度为103℃,冷却水温度为41℃,环境温度为30℃,在此条件下的瞬时产水量高达2389 mL/h,各因素的影响程度顺序为蒸发舱温度>冷却水温度>环境温度;3）淡化装置在光热和光热光伏模式下的单位面积产水量分别为2172,1167 mL/（m2·d）,太阳能蒸馏过程的最小热耗为2.03 kW·h/m3。     

多层复合材料的声学性能研究

材料分层复合是一种利用较少代价提高声学性能的有效方式,通过多孔性保温绝热材料与硬质黏弹性材料的优化组合,可以兼有隔声、吸声、阻燃和隔热等多项功能,同时符合相关环保要求。本文利用VAONE软件中NOVA模块研究了多种不同厚度分层材料的声学性能,并结合实验结果分析了主要参数对多层复合材料声学性能的影响。研究结果验证了NOVA模块预测多层材料声学性能的有效性,同时也表明多层材料经过优化设计可以具备良好的隔声性能。     

悬浮填料投加对An MBR性能及膜污染的影响

研究了悬浮填料投加对分置式厌氧膜生物反应器(AnMBR)的COD去除效果、污泥混合液特性及膜污染的影响。试验结果表明:在反应器有机负荷为2. 09 kg/(m³·d),污泥负荷为0. 54 kg/(kg·d),水力停留时间(HRT)为48 h,温度为(35±2)℃的条件下,与未投加悬浮填料阶段比较,投加填料后AnMBR的COD总去除率由96. 6%提高至97. 9%,甲烷产率提高16. 0%。同时投加悬浮填料后AnMBR混合液污泥平均粒径增大,滤饼层阻力、总阻力、滤饼层阻力在总阻力中的占比较未投加悬浮填料时分别降低7. 8、6. 5和1. 3百分点,溶解性胞外聚合物(SEPS)和结合性胞外聚合物(BEPS)浓度分别降低了20. 5%和29. 4%,跨膜压差(TMP)线性增长速率降低,膜污染速率明显减缓。因此,投加悬浮填料可在不增加能耗的情况下改善污泥混合液特性,起到强化AnMBR处理效果和控制膜污染的作用。