纳米二氧化钛改性聚醚砜超滤膜

采用液-固相转化法,以聚醚砜(PES)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为原料制备PES超滤膜,并添加纳米TiO_2制备改性PES超滤膜.纳米TiO_2可降低制膜液的黏度,提高膜的亲水性能和抗污染性能.在PES质量分数为18%、PVP质量分数为12%、TiO_2质量分数为5.3%、DMAc质量分数为64.7%的条件下制备的改性PES超滤膜性能最佳,在24 ℃、0.2 Mpa操作条件下,膜的纯水通量为80.31 mL/ (cm~2·h), 截留率达99.16%.改性PES超滤膜过滤出水水质达到GB/T18920-2002<城市污水再生利用城市杂用水水质>标准.清洗后,未改性PES超滤膜的膜通量恢复率为68.08%,改性PES超滤膜的膜通量恢复率为85.31%.     

TiO2改性聚偏氟乙烯膜的性能研究

采用纳米TiO2水溶胶改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜,并用改性膜过滤蛋白质溶液和乳化油废水,探讨了纳米TiO2水溶胶加入量对膜通量恢复率和清洗周期的影响.实验结果表明,当TiO2质量分数为0.10%时,改性膜PVDF-1的膜通量恢复率最高,过滤蛋白质溶液时膜通量恢复率达90%以上,过滤乳化油废水时膜通量恢复率达82%以上.与PVDF膜相比,改性膜的清洗周期均有不同程度的延长,PVDF-1改性膜过滤蛋白质溶液和乳化油废水时的清洗周期最长,分别达370 min和400 min.水滴与PVDF膜的接触角为93.,与PVDF-1改性膜的接触角为45.,说明改性膜的亲水性能已经明显提高.     

Fe/SiO_2复合材料的制备及其对Cd~(2+)的吸附

以Na_2SiO_3为原料、聚乙二醇-2000为结构导向剂,采用溶胶-凝胶和高温煅烧两步法制备SiO_2微球,再以其为载体,采用液相还原法负载零价纳米铁,制得Fe/SiO_2复合材料。采用SEM,FTIR,XRD技术对Fe/SiO_2复合材料的形貌结构进行表征,研究了Fe/SiO_2复合材料对Cd~(2+)的吸附性能。表征结果显示,纳米铁以毛绒状负载在SiO_2微球上。实验结果表明,在溶液pH为5、n(SiO_2):n(Fe)=2、老化温度为70℃的最佳工艺条件下制备的Fe/SiO_2复合材料在25℃时处理Cd~(2+)初始质量浓度为35 mg/L的模拟含Cd~(2+)废水,Cd~(2+)吸附容量为28.10 mg/g。Fe/SiO_2复合材料对Cd~(2+)的吸附作用较符合准二级吸附动力学方程,对Cd~(2+)的等温吸附过程更符合Langmuir模型。     

MgO/SiO_2纳米复合材料同步吸附亚甲基蓝和Cu~(2+)

采用化学沉积法合成了MgO/SiO_2纳米复合材料,通过扫描电子显微镜和X射线能谱分析(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位仪、FTIR等方法对其进行了表征。研究了MgO/SiO_2对亚甲基蓝(MB)和Cu~(2+)的吸附行为及同步吸附效果。表征结果表明:MgO/SiO_2为褶皱、凸起的球形形貌;MgO成功负载在SiO_2表面。实验结果表明:MgO/SiO_2对MB和Cu~(2+)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,MB和Cu~(2+)的饱和吸附量分别为83.72 mg/g和208.70 mg/g;MB和Cu~(2+)的同步吸附在MgO/SiO_2表面存在竞争关系;在溶液体积为30m L、MgO/SiO_2加入量为10 mg、MB质量浓度为10 mg/L或Cu~(2+)质量浓度为100 mg/L、吸附温度为25℃、吸附时间为24 h、初始溶液pH为4.00、解吸时间为4 h的条件下,MgO/SiO_2第1次吸附MB和Cu~(2+)的去除率分别为92.8%和90.1%,第5次吸附的去除率分别为59.6%和57.4%。     

包覆型纳米零价铁的制备及其对染料溶液的脱色性能

采用一步法合成了SiO_2包覆型纳米零价铁(SiO_2-NZVI),并采用TEM,XRD,FTIR及EDS方法对其进行了表征,考察了SiO_2-NZVI对偶氮、蒽醌、三苯甲烷3种不同类型的染料溶液的脱色能力。表征结果表明:SiO_2-NZVI平均粒径为15~22 nm,SiO_2薄膜厚度均一,约为10 nm;SiO_2-NZVI中所含元素主要为Fe和Si,质量比为90.6∶9.4。实验结果表明:SiO_2-NZVI对3种染料溶液均具有脱色能力,在染料溶液质量浓度为100 mg/L、SiO_2-NZVI加入量为2 g/L、反应时间为35 min的条件下,对甲基橙、孔雀石绿、洋红溶液的脱色率分别为86.04%,97.50%,82.13%;SiO_2-NZVI相对于NZVI有更强的抗氧化能力,且酸性环境有利于SiO_2-NZVI对染料溶液的脱色。     

羟基乙叉二膦酸镀铜废液的处理及Cu~(2+)的高附加值资源化回收

采用Na BH4还原法将羟基乙叉二膦酸(HEDP)镀铜废液中的Cu~(2+)制备成纳米铜粉,并采用聚丙烯酰胺(PAM)对还原反应后的废液进行絮凝处理。研究了n(Cu~(2+))∶n(Na BH4)、还原反应温度、还原反应时间及PAM添加量对废液中剩余Cu~(2+)质量浓度的影响,并对回收的纳米铜粉进行了XRD和TEM表征。实验结果表明:当n(Cu~(2+))∶n(Na BH4)=4∶6、还原反应温度为50℃、还原反应时间为2 h时,废液中剩余Cu~(2+)质量浓度降低至1.1 mg/L,Cu~(2+)还原率达99.99%;可获得粒径为20~45 nm的近球型、高纯度、由多晶组成的纳米铜粉;当PAM添加量为10 mg/L时,废液中剩余Cu~(2+)质量浓度降至0.35 mg/L以下,达到GB 21900—2008《电镀污染物排放标准》(小于0.5 mg/L)的要求。     

锰锌铁氧体/SiO_2复合磁性材料的制备和表征

以正硅酸乙酯(TEOS)作为包覆材料,对锰锌铁氧体纳米颗粒进行SiO2包覆,制备出锰锌铁氧体/SiO_2复合磁性材料。利用FTIR,XRD,SEM等技术对其进行了表征,并研究了其对模拟亚甲基蓝废水的吸附脱色效果。实验结果表明:当SiO_2质量分数为40%1时,采用先将锰锌铁氧体在柠檬酸溶液中搅拌分散3 h后,加人氨水调节溶液pH,再继续搅拌分散3 h的分段分散方法制备的复合磁性材料对亚甲基蓝废水的处理效果更好,处理亚甲基蓝质量浓度为50 mg/L、COD为160 mg/L的废水,废水脱色率为97.2%,COD去除率为19.3%。表征结果显示:复合磁性材料锰锌铁氧体/SiO_2为球形颗粒,平均粒径为100 nm;SiO_2包覆前后锰锌铁氧体的晶型均为尖晶石型结构,在复合磁性材料中SiO_2以无定型的形态存在。     

纳米腐植酸基复合树脂的制备及其对Ni~(2+)和Cd~(2+)的吸附

采用水溶液聚合法,以丙烯酸、丙烯酰胺及改性蒙脱土为原料,纳米腐植酸为基体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过二硫酸钾为引发剂,制备了丙烯酸-蒙脱土-丙烯酰胺/纳米腐植酸复合树脂(简称复合树脂)。考察了溶液pH、吸附时间、吸附温度、初始离子浓度等因素对复合树脂分别吸附Ni~(2+)和Cd~(2+)的影响。实验结果表明:在吸附温度35℃、吸附时间90 min、溶液pH为7、初始Ni~(2+)和Cd~(2+)的浓度分别为0.02 mol/L、复合树脂加入量16.7 g/L的条件下,Ni~(2+)和Cd~(2+)的吸附量分别为383.02 mg/g和359.27 mg/g;复合树脂吸附Ni~(2+)和Cd~(2+)的吸附等温线均满足Langmuir等温吸附方程;吸附过程均符合准二级动力学方程;复合树脂重复使用6次,其对Ni~(2+)和Cd~(2+)的吸附量分别降低了17.1%和9.3%。     

纳米MnO_2/Fe_3O_4对镉离子的静态吸附

采用水热合成法将Mn O_2包覆于纳米Fe_3O_4的表面,制备出纳米Mn O_2/Fe_3O_4,并将其用于含镉溶液的吸附。考察了吸附效果的影响因素,并研究了纳米Mn O_2/Fe_3O_4的重复使用性能。实验结果表明:在初始镉离子质量浓度为10 mg/L、吸附剂投加量为4 g/L、吸附温度为20℃、溶液p H为6.0、吸附时间为12 h的条件下,镉离子去除率由使用纳米Fe_3O_4时的3%增至使用纳米Mn O_2/Fe_3O_4时的96%;在初始镉离子质量浓度为50 mg/L、纳米Mn O_2/Fe_3O_4投加量为4 g/L、吸附温度为20℃、溶液p H为6.0、吸附时间为1 h的条件下,镉离子去除率达78%,吸附量为9.7 mg/g;经5次重复使用后,纳米Mn O_2/Fe_3O_4对镉离子的去除率仅比首次使用时降低了10百分点,具有良好的重复使用性能。     

磁性纳米γ-Fe_2O_3/SiO_2去除水中亚甲基蓝

以纳米γ-Fe_2O_3为磁性介质制备了磁性纳米γ-Fe_2O_3/SiO_2,并将其用于水中亚甲基蓝的吸附。表征结果显示:制备的γ-Fe_2O_3/SiO_2呈不规则核壳结构,平均粒径为38 nm,比表面积为74.35 m~2/g,比饱和磁化强度为55A·m~2/kg。实验结果表明:γ-Fe_2O_3/SiO_2对亚甲基蓝的吸附适宜在中碱性条件下进行,4 h即可达吸附平衡;在初始亚甲基蓝质量浓度为1 80 mg/L、γ-Fe_2O_3/SiO_2加入量为2 g/L、初始溶液pH为7.0、吸附温度为298 K的条件下,吸附量最高为25.4 mg/g;共存金属离子会降低吸附效率,而少量的腐殖酸则会促进吸附;吸附过程符合准二级动力学方程,颗粒内扩散不是唯一的控速步骤;等温吸附满足Langmuir模型,该吸附是一个物理吸附过程;用乙醇洗涤的γ-Fe_2O_3/SiO_2重复使用4次时仍能保持约80%的原吸附量。     

磁性纳米γ-Fe2O3/SiO2去除水中亚甲基蓝

以纳米γ-Fe₂O₃为磁性介质制备了磁性纳米γ-Fe₂O₃/SiO₂,并将其用于水中亚甲基蓝的吸附。表征结果显示：制备的γ-Fe₂O₃/SiO₂呈不规则核壳结构,平均粒径为38 nm,比表面积为74.35 m²/g,比饱和磁化强度为55 A·m²/kg。实验结果表明：γ-Fe₂O₃/SiO₂对亚甲基蓝的吸附适宜在中碱性条件下进行,4 h即可达吸附平衡;在初始亚甲基蓝质量浓度为180 mg/L、γ-Fe₂O₃/SiO₂加入量为2 g/L、初始溶液pH为7.0、吸附温度为298 K的条件下,吸附量最高为25.4 mg/g;共存金属离子会降低吸附效率,而少量的腐殖酸则会促进吸附;吸附过程符合准二级动力学方程,颗粒内扩散不是唯一的控速步骤;等温吸附满足Langmuir模型,该吸附是一个物理吸附过程;用乙醇洗涤的γ-Fe₂O₃/SiO₂重复使用4次时仍能保持约80%的原吸附量。     

SiO_2-NH_2/Fe_3O_4的制备及制药废水的深度处理

以溶剂热法制备Fe_3O_4磁性粒子,通过改良的St?ber法在其上包覆Si O_2,并用3-氨丙基三乙氧基硅烷对表面进行氨基修饰,制得Si O_2-NH_2/Fe_3O_4磁性复合材料,并将其用于制药废水二级出水的吸附处理(吸附剂投加量1 g/L、吸附时间120 min)。表征结果显示:Si O_2-NH_2/Fe_3O_4为粒径(510.0±3.6)nm的球形粒子。实验结果表明:在废水p H为5时,Si O_2-NH_2/Fe_3O_4对TOC、蛋白质、腐殖酸的吸附效果最佳,三者的去除率分别达44.14%,35.58%,33.07%,与Fe_3O_4相比分别提高了25.27,21.76,21.05百分点;废水p H为6时,Si O_2-NH_2/Fe_3O_4对多糖和色度的去除效果最佳,二者的去除率分别达26.03%和62.94%,与Fe_3O_4的最高去除率(p H=5时)相比分别提高了17.84百分点和22.45百分点;Si O_2-NH_2/Fe_3O_4重复使用4次,TOC和色度去除率均达初次使用时的87%以上。     

纳米Al_2O_3固定化红平红球菌菌球的制备及其对苯酚的降解

以海藻酸铝为主要包埋材料、纳米Al_2O_3为添加剂,包埋固定红平红球菌,制得纳米Al_2O_3固定化红平红球菌菌球,并将其用于苯酚的降解。表征结果显示:菌球内部包含丰富的菌丝体;内部孔径以中孔居多。实验结果表明:菌球的最优制备方案为0.05 g纳米Al_2O_3加入3 m L海藻酸钠溶液中、海藻酸钠质量分数6%、微生物包埋量0.5 m L/m L(以海藻酸钠溶液计)、Al_2(SO_4)_3质量分数3%;在初始苯酚质量浓度为400 mg/L、反应时间为24h、菌球加入量为8 g/L、反应p H为8.0、反应温度为30℃的条件下,菌球首次使用时可使苯酚完全降解,使用5次后的苯酚降解率仍达93%以上,具有良好的循环使用性。     

改性SiO2气凝胶对废水中Fe3+的吸附性能

制备了改性SiO₂气凝胶,考察了经不同类型、不同配比的改性剂改性的SiO₂气凝胶对模拟含Fe³⁺废水的吸附处理效果。实验结果表明：改性SiO₂气凝胶的最佳制备条件为三甲基氯硅烷（TMCS）作改性剂,V（TMCS）#x02236;V（正己烷）=1#x02236;5;当改性SiO₂气凝胶加入量为75g/L、吸附时间为4h、Fe³⁺质量浓度为10mg/L时,模拟含Fe³⁺废水的Fe³⁺去除率为98.32%,剩余Fe³⁺质量浓度为0.168mg/L;采用改性SiO₂气凝胶动态吸附处理流量为420mL/h、Fe³⁺质量浓度为100mg/L的模拟含Fe³⁺废水,吸附后废水中剩余Fe³⁺质量浓度仅为0.196mg/L。     

活化后钾改性正硅酸锂吸附CO2的性能评价及动力学研究

制备了钾改性正硅酸锂(K-Li4SiO4),并对其进行了自活化,考察了活化后K-Li4SiO4吸附剂在不同温度和CO2浓度气氛中吸附CO2的性能及动力学行为。总体而言,吸附剂的CO2吸附能力随着温度的升高、CO2浓度的增加而提升。在700℃、100%体积分数CO2气氛中吸附剂的吸附量最大,可达7.9 mmol/g,吸附剂的利用率为95.2%。利用双指数模型能够很好地描述吸附剂在各个温度以及各个CO2浓度气氛下的CO2吸附过程。吸附活化能随着CO2气氛浓度的升高而降低,CO2体积分数为20%,50%,100%时的吸附活化能分别为26448,14035,6178 J/mol。     

压裂返排液的处理及回用

制备了沸石负载纳米TiO_2催化剂和蒙脱土负载纳米零价铁吸附剂,结合传统处理技术,构建了"絮凝—预氧化(Fenton氧化)—沸石负载纳米TiO_2催化臭氧氧化—蒙脱土载负纳米零价铁吸附"组合工艺,处理压裂返排液,考察了影响COD去除效果的因素。实验结果表明:在催化剂投加量1.0 g/L、臭氧通入时间5 min、吸附剂投加量5.0 g/L、吸附时间4 h的最佳条件下,COD从原水的4 032.60 mg/L降至37.03 mg/L,处理后出水各项指标均达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》中的一级标准;80℃下,出水回用配制的压裂液黏度为4.4 mPa·s,高于自来水配制和压裂返排液配制的压裂液,耐温性有一定提升。