自生动态膜分离厌氧产酸污泥效果与特征研究

采用自生生物动态膜(SFDM)分离高浓度发酵产酸污泥(非牛顿流体),研究了自生动态膜对发酵污泥中发酵底物的截留及挥发性脂肪酸(VFAs)的选择透过性效果,考察了自生生物动态膜阻力构成和膜污染层成分.结果表明:自生动态膜在运行3d后,出水悬浮性固体(SS)基本保持在1.5g/L以下,多糖截留率为40%,蛋白质截留率为75%;运行5d时,溶解性化学需氧量(SCOD)截留率稳定在45%左右,可以稳定截留分子量较大的物质;VFAs的截留率仅维持在3%左右,可以选择性透过动态膜.自生动态膜运行阻力主要来自动态膜层,粘附在膜面的胞外蛋白质是主要膜污染贡献物质.     

反渗透技术对消毒副产物的去除效果、机理及影响因素研究进展

反渗透(RO)技术因操作简便、无药剂添加等特点,被广泛应用于管网末端痕量污染物的去除. 为深入理解RO技术在去除饮用水中消毒副产物(DBP)的应用,总结了近20年来RO截留DBPs的效果、机理、影响因素及工艺. 结果表明:①空间位阻效应是RO膜去除DBPs的主要作用机制,静电排斥效应对带电小分子DBPs的去除更加明显. ② RO膜对疏水性DBPs也具有一定的吸附截留作用,适当提高pH、操作压力或膜改性(如使膜孔变小或增强膜的亲水性)能增强DBPs的去除,但升高温度不利于DBPs去除. ③在一定范围内DBPs浓度变化(0~200 μg/L)对RO膜截留影响不明显,目前尚存争议的是水中离子浓度和膜老化对RO膜截留的影响及各种RO工艺的优选. 建议未来深入探究DBPs在RO工艺中的吸附和穿透行为及规律,并致力于开发净水能力更强且更节能省水的RO工艺.      

纳滤膜截留特性与膜基本特征之间关系的研究

选择DF10、DF30、DF90 3种纳滤膜对无机盐(NaCl和CaCl_2)、微量有机物(药物及个人护理品)、富里酸溶液进行纳滤实验,考察具有不同物理化学特性的膜对不同种类溶质的截留能力差异.结果表明,膜孔大小和带电量共同决定了纳滤膜对无机物的截留率,而微量有机物和天然有机物的截留率主要由膜孔径决定.膜活性层厚度很大程度上影响了膜的透水系数;膜的透水系数与NaCl截留率呈现负相关;膜的截留分子量越小,其对有机物的截留率越高;脱盐(NaCl)能力不一定正相关于有机物截留率,也不正相关于CaCl_2截留率.研究发现,DF30具有低无机物截留、高有机物截留的特性,这与其截留分子量适中、膜表面电荷密度低、活性层厚度小等物化性质密切相关.     

纳滤膜在地下水除氟中对Cl^-／F^-的选择性分离

荷负电型纳滤（NF）膜在地下饮用水除氟中,对离子F^-的截留率（65％-78％）要高于对离子Cl^-的截留率,且表现出较好的Cl^-／F^-的选择性（离子选择性系数S〉1．5）和Donnan排斥作用。当水溶液中离子F^-和Cl^-单独存在时,随原水F^-浓度增加,NF膜对F^-的截留率由64．3％增至73．0％,当原水F^-浓度小于3．3mg／L时,NF膜出水F^-浓度小于1．0mg／L;而随Cr浓度增加,NF膜对Cl^-截留率由44．7％减小至20％以下。当F^-和Cr共存时,受F^-浓度增加的影响,NF膜Cl^-的截留率逐渐减小;受Cl^-浓度增加的影响,NF膜F^-截留率同样表现出减小的趋势。由S值随r浓度的增加而增大,可知NF在地下水除氟中F^-与Cl^-之间存在明显的竞争关系。     

碳纳米管预涂覆低压膜去除水中腐殖酸的机理研究

以腐殖酸（Humic Acid,HA）为研究对象,通过压力辅助过滤技术将碳纳米管（Carbon Nanotubes,CNTs）预涂覆在聚醚砜（Polyethersulfone,PES）平板膜表面,制备了CNTs预涂覆低压膜,分别考察了该膜在恒压和恒流实验中对HA的去除情况及其对膜污染的缓解作用.研究表明,CNTs预涂覆膜可以有效缓解基膜的污染,保证CNTs的分散性,增加PES膜表面预涂覆CNTs的投加量,有助于缓解膜污染的发生;采用径向尺寸小的CNTs制备出的预涂覆低压膜,其抗污染能力更佳.研究进一步采用恒流膜滤装置对膜滤过程的3个阶段（新膜过滤阶段、膜污染加速阶段、堵塞膜截留阶段）进行了模拟,考察了CNTs预涂覆低压膜对HA的去除机理.结果表明,新膜过滤阶段,CNTs预涂覆低压膜运行初期,CNTs的吸附性能对HA的去除起主导作用,HA去除率随过滤时间的增加而不断减小,吸附阶段CNTs预涂覆膜的跨膜压差（Transmembrane Pressure,TMP）始终保持在较低水平（不高于15 kPa）,降低CNTs的径向尺寸和提高CNTs投加量,均有助于吸附去除HA;膜污染加速阶段,随着CNTs预涂覆膜进入膜污染加速阶段,HA的去除率由吸附阶段的不断降低开始出现上升拐点,TMP由于CNTs预涂覆膜的加快堵塞而不断升高;堵塞膜截留阶段,CNTs预涂覆低压膜在一定程度堵塞后,表现出截留去除HA的效能,且TMP仍保持在低压膜运行范围内,降低CNTs的径向尺寸,制备的预涂覆膜孔径小且分布均匀,有助于其提高截留去除HA的效能.整个恒流实验过程中,未负载CNTs的基膜对HA仅有微弱的吸附作用,且由于其较大的孔径,对HA的截留作用十分有限.本文通过对CNTs预涂覆低压膜吸附阶段和截留阶段的划分,明确了CNTs预涂覆低压膜在吸附饱和之后,能够有效截留水中HA,可作为水中腐殖质类污染物去除的一种有效手段.     

TiO2对聚偏氟乙烯膜的改性研究

采用溶胶-凝胶法制备TiO2胶体,用涂覆的方法拯TiO2胶体附在聚偏氟乙烯（PVDF）膜表面,测试磺化时间,浸泡时间对膜通量的影响,通过改变膜表面的性质,以及对截留率和接触角的测定,找出改性膜的最佳工艺条件。结果表明：从接触角来讲,磺化时间为2小时,浸凝的时间为10分钟时,改性膜的通量最好;改性膜的截留率普遍都高于未改性膜的截留率;改性后膜生物反应器的出水水质更好。为增加膜通量,延长膜寿命,降低膜反应器的成本,降低处理污水的造价提供了一种新的参考方向。     

DOM纳滤膜污染及对膜截留卡马西平性能的影响

研究了天然原水中溶解性有机物(DOM)对HL和ESNA1-K两种纳滤膜造成的膜污染及其对膜截留卡马西平(CBZ)性能的影响.结果表明,DOM的存在造成了严重的膜污染和通量衰减.膜污染对CBZ截留率的影响与膜本身的特性和污染物特性有关,DOM通过在膜表面形成污染滤饼层和进入膜孔内部造成的膜孔堵塞,影响弱疏水性的CBZ从水中的分离,青草沙水库原水中的DOM引起的膜污染提高了两种纳滤膜对CBZ的截留效果,而太湖DOM造成的膜污染会降低CBZ的截留效果.研究还发现,中等相对分子质量(1 500~10 000)有机物会紧密地黏附在膜表面形成滤饼层,从而改变膜表面的疏水性能,小分子主要通过进入膜孔导致膜孔径堵塞.滤饼层的疏水性和浓差极化作用以及膜孔径的堵塞造成膜通量衰减并影响CBZ去除率.应用XDLVO理论对DOM造成的膜污染的分析结果表明,太湖DOM的疏水性明显强于青草沙DOM,其分子间的聚合自由能更负,与膜的黏附自由能更负,因而造成的膜污染和通量衰减更严重.     

无机结垢对纳滤膜分离水中全氟化合物的影响

选取全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟丁烷磺酸(PFBS)两种链长不同的典型全氟化合物(PFASs)作为目标去除物,以硫酸钙为典型无机结垢,研究硫酸钙结垢不同阶段中纳滤膜去除PFASs的特征和相关机理,简称硫酸钙试验,同时以相同离子强度的非结垢无机盐溶液开展对比试验考察目标PFASs的截留规律.结果表明,当硫酸钙和目标PFASs共存时,PFOS稳定截留率为硫酸钙试验(97.1%)>对比试验(93.0%),而PFBS稳定截留率为对比试验(46.2%)>硫酸钙试验(38.2%).对于同一PFAS,同一过滤时刻,膜面带电量:硫酸钙试验<对比试验;联合截留率、膜通量和Zeta电位综合分析可知,硫酸钙结垢过程中,PFOS的截留主要由Ca²⁺与PFOS的络合及架桥作用控制,该作用影响PFOS分离过程中的空间位阻作用强度;PFBS过滤初期的截留中静电排斥起主要作用,结垢层生成后,滤饼层强化的浓差极化作用成为PFBS截留效果下降的主要原因.     

在超滤草浆黑液过程中膜阻力的分布

采用截留分子量30000,20000,10000和6000的超滤膜,对草浆黑液进行了超滤过程中膜阻力分布的研究.通过测定不同条件下膜样品的通量,对聚乙二醇标准物的截留率,指出在超滤黑液过程中各部分阻力的比例和超滤膜的分离特性的变化.各种膜样品的热重分析结果表明,膜污染是由微量有机物引起的污染.     

超滤膜污染的光学在线监测和阻力分布研究

采用光散射颗粒分析仪(PDA)对截留液中颗粒物的浓度变化进行在线监测,并利用过滤体系中颗粒的质量守恒分析原理,建立了超滤膜污染的光学在线监测分析系统,并分别对截留分子量为1万,5万,10万三种聚醚砜超滤膜过滤高岭土悬浊液特性进行了分析研究。结果分析表明截留分子量越小的PES膜渗透单位体积液体时颗粒沉积量越多,也就是说具有相同沉积量的膜,截留分子量越小其具有的水力阻力越大。论文提出的光学在线监测方法为研究悬浮物质的膜污染提供了一种新的研究思路。     

反渗透用于APT离子交换废水的处理与回用

试验分别研究了反渗透膜Duraslick RO2540和RE2540-TE对APT冶炼离子交换废水的处理效果。研究结果表明,在最佳压力条件下,Duraslick RO2540膜对Cl-的截留率为91.4%,产水率为16.9%;RE2540-TE膜对Cl-的截留率为93.4%,产水率为17.2%。在压力为1.7MPa,温度为25℃时,浓缩实验结果表明,产水中Cl-浓度和膜的截留率随着时间变化而逐渐增加,但膜通量逐渐减小,且RE2540-TE膜通量下降幅度较大。清洗后,RE2540-TE膜通量损失达到6%,而Duraslick RO2540膜通量恢复幅度为98%。     

MWCNTs预涂覆及预吸附处理缓解低压膜腐殖酸污染的机制研究

以腐殖酸(Humic Acid,HA)为研究对象,采用多壁碳纳米管(Multiwalled Carbon Nanotubes,MWCNTs)对聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)平板超滤膜进行预涂覆改性处理,并与等量MWCNTs分散状态时吸附处理HA对膜污染的缓解效果进行了对比,考察了MWCNTs在处理HA过程中缓解膜污染的机制.同时,分析了MWCNTs投量和溶液离子变化对MWCNTs吸附及截留作用缓解膜污染的影响.结果表明,MWCNTs预涂覆与吸附相比,能够更有效地缓解膜污染,其中,分散剂为乙醇的MWCNTs预涂覆层对膜污染的缓解效果最好.增加MWCNTs投量不能无限地提高其对HA的吸附及截留效果;添加Na~+会造成MWCNTs对HA的吸附及截留效果变差;添加Ca~(2+)能够提高MWCNTs对HA的吸附及截留效果.膜表面污染照片及膜电镜观测结果表明,乙醇分散MWCNTs在超滤膜(UF)表面形成的预涂覆层呈均匀的层状结构,HA被拦截在MWCNTs层的多孔结构内,不易进入PVDF膜膜孔,反洗时易脱附,可逆性高;纯水分散MWCNTs在超滤膜表面形成的预涂覆层易于团聚,HA容易透过MWCNTs涂覆层进而堵塞PVDF膜膜孔,可逆性低;MWCNTs预吸附处理后形成MWCNTs和HA的包裹体,不经微滤膜滤除,会在PVDF膜表面产生复合污染.     

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.     

醋酸纤维素小孔径超滤膜的研究

用醋酸纤维素(CA)为聚合物材料,研制出了截留分子量2000—10000、对PEG截留率为90％以上的小孔径超滤膜.并就铸膜液组成,制膜条件及膜的透过特性等进行了实验.     

污泥膨胀对MBR的影响试验研究

近年来,膜生物反应器(MBR)在废水处理领域得到了广泛的研究和应用,一般研究认为,膜的高效分离作用可以将微生物全部截留在反应器中,从而避免污泥膨胀对系统运行造成的不良影响。本文通过实验分析了膨胀污泥对MBR中污染物的去除效率。     

超滤膜分离性能的影响因素研究

以水通量，化学需氧量和细菌截留率为主要考核指标，考察了超滤膜分离性污泥混合液的影响因素，结果表明：ＰＥＳ膜适宜污水膜生物工艺使用：一定程度下，膜的截留分子量大，有利于水通量增加；膜的水通量随污泥浓度和滤纸过滤液ＣＯＤ浓度的提高面减少；滤纸过滤液ＣＯＤ浓度对膜水通量影响大于活性污泥浓度；截留分子量小的膜，水通量随压力的提高而上升。     

β-环糊精/醋酸纤维素纳米纤维的制备及对染料废水的处理

制备了不同β-环糊精(β-CD)含量的醋酸纤维素(CA)纳米纤维膜,并对纤维膜的结构形貌、尺寸分布、孔隙率、比表面积以及纤维膜的力学性能进行表征分析。随后研究了不同β-CD含量、初始浓度、吸附时间下,纳米纤维膜对甲基红染料的截留性能和吸附性能。结果表明:过量(≥30%)的β-环糊精会使纳米纤维产生珠节,纤维的形貌和力学性能变差;吸附试验表明,β-CD的加入提高了CA纳米纤维膜对染料的吸附,MR吸附率可达93.48%,最大平衡吸附量可达181.74 mg/g,比纯CA纳米纤维膜提高了将近40%;此外,染料的截留实验表明,纳米纤维膜对染料的截留效果较差,最大截留率为50.35%。     

膜生物反应器处理生活污水的膜污染研究

本文研究的是采用一体式膜生物反应器处理生活污水过程中膜污染问题.试验结果表明:运行初期,由于膜孔堵塞膜通量下降速率较快,但随着运行时间的延长,膜通量下降缓慢且趋于一定值,膜污染也基本保持稳定;膜生物反应器处理高效优质,出水水质不受冲击负荷的影响,膜对部分有机物的截留作用使系统对COD的去除率保持在较高水平上,但膜对总磷的去除不明显;污泥沉降性能与膜污染具有相关性,污泥沉降性能的恶化直接加剧了膜污染.     

胶团强化超滤处理含镍废水

胶团强化超滤(MEUF)是一种高效分离水中金属离子的技术。以无机陶瓷膜为媒介,采用胶团强化超滤法处理含镍废水,考察膜孔径,表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)浓度、镍离子浓度、pH值等因素对胶团强化超滤过程的影响。实验结果表明:膜孔径、SDS浓度、pH值对镍离子截留率有显著影响。当废水温度为20℃,操作压力为0.15 MPa,膜孔径为20 nm,SDS浓度为6.0 mmol/L时超滤效果最好;在此条件下,镍离子的截留率达99.25%,膜通量为89.65 L/(m2.h)。     

纳滤膜处理含丹参酮磺酸钠有色废水的研究

以某工厂含丹参酮磺酸钠废水为处理对象,讨论了循环时间、操作压力等因素对纳滤膜截留丹参酮磺酸钠性能的影响。实验结果表明:在稳定运行30 min后,可以得到较好的渗透通量和截留效果。随着操作压力的升高,纳滤膜的运行温度增加。综合考虑膜通量、截留率、操作成本等因素的影响,合适的操作压力为0.5 MPa。纳滤膜在对含丹参酮磺酸钠有色废水的深度处理上,具有较好的效果。