3种正渗透膜对水中卡马西平的截留

采用3种商业正渗透膜对污水中的卡马西平进行截留,研究了膜活性层朝向、汲取液浓度、流速和汲取液溶质对卡马西平截留效果的影响。结果表明,活性层朝原料液的正渗透(FO)模式对卡马西平的截留效果要优于活性层朝向汲取液的模式。3种膜对卡马西平的截留率随着汲取液浓度的升高有所提高,但高浓度的汲取液时增幅并不显著且会引起严重的盐返混。NaCl是截留卡马西平最适合的汲取液溶质,对卡马西平的截留率随着水通量增加而增加,但是过高的盐返混可能导致卡马西平截留率的下降。醋酸纤维素聚酯网膜是所选3种膜中对卡马西平的截留率较高的膜。这些实验结果可为FO应用于卡马西平废水的处理提供参数。     

混合无机盐汲取液在城市污水正渗透浓缩技术中的应用

为实现浓缩城市污水以提高其资源化价值,构建了正渗透膜污水浓缩系统,研究了其对南方低浓度城市污水的有机污染物浓缩效果和膜污染特性。结果表明:使用含有1.6 mol·L~(-1) MgCl_2和2.4 mol·L~(-1) NaCl混合汲取液浓缩城市污水时,正渗透膜的水通量可达到27 L·(m~2·h)~(-1);南方城市污水浓缩6倍以上可满足后续资源化处理要求,浓缩后的TOC、COD、总磷、氨氮的平均回收率分别达到96.3%,95.72%,99%和90.4%;浓缩过程中膜污染较轻,采用化学清洗,水通量恢复率较物理清洗更高。以上结果为正渗透浓缩城市污水中混合无机盐汲取液的研究提供参考。     

MBR的临界膜通量及其影响研究

采用通量阶梯式递增法测定了MBR的临界膜通量,研究了膜面气液两相流流速对临界膜通量影响,并考察次临界膜通量下MBR处理垃圾渗滤液的运行特性。试验结果表明,膜面气液两相流流速对临界膜通量影响较大,膜面气液两相流流速由0.9 m/s增至1.8 m/s,临界膜通量由12～14 L/(m²·h)增加至16～18 L/(m²·h),两者呈显著正相关关系,相关系数为0.997。次临界膜通量下运行时,膜污染包括不可逆污染和可逆污染2个阶段：不可逆污染阶段以凝胶层污染为主,占总量的72%,而可逆污染阶段以滤饼层形成的阻力为主,占总阻力的68.5%。     

SPEEK涂层纳滤膜处理草甘膦废水

以聚醚砜(PES)超滤膜为基膜,采用涂层法制备磺化聚醚醚酮(SPEEK)中空纤维复合纳滤膜,研究其对草甘膦的浓缩和去除。考察了该膜在浓缩草甘膦模拟废水中的操作条件,如跨膜压力、进料浓度、进料pH和离子强度等对通量和截留率的影响。结果表明,随跨膜压力的增加,草甘膦的截留率和水通量均增加,当跨膜压力由0.3 MPa增加到0.8 MPa时,水通量由34.0 L/(m2.h)增加至98.0 L/(m2·h),截留率高于98%;增加进料浓度和离子强度,截留率和通量均减小,当进料浓度由100 mg/L增至1 000 mg/L,水通量降低12.4%,截留率降低8.4%;而pH由3.0升至11.0时,截留率增加,但通量几乎不变。当把该膜材料用于浓缩含高浓度NaCl的草甘膦母液时,发现在0.5 MPa压力和pH=11.0下,复合纳滤膜对NaCl的截留率低于20%,对草甘膦的截留率可达90%。这说明该复合纳滤膜可以把草甘膦与NaCl有效分离开来,为草甘膦的回收利用提供了基础。     

正渗透中驱动溶质反渗模型的建立与实验验证

<正>渗透过程能够有效运行的一个前提条件是要求驱动溶质反向扩散的通量非常小。为了深入了解正渗透过程中驱动溶质反渗对膜分离过程的影响,以现有的浓差极化模型为基础,建立正渗透过程不同操作模式下驱动溶质的反渗通量以及膜通量的数学模型。为证明模型的准确性,以Na Cl为驱动液做一组序批式实验,测出不同初始渗透压下的水通量和反渗通量,将实验值与模型预测值比较,发现模型的预测结果与实验结果高度吻合。     

草甘膦模拟废水的纳滤分离过程研究

为研究草甘膦纳滤分离过程的影响因素及变化规律,选用GE Osmonic的DK膜对草甘膦模拟废水进行纳滤分离过程的研究。实验表明,20℃、浓度500 mg/L、pH=2.96的草甘膦模拟废水,其截留率随跨膜压力升高而略有升高,其渗透通量随跨膜压力的升高几乎线性增加;随操作温度升高渗透通量增加,但截留率下降;渗透通量和截留率均随料液初始浓度的增加而降低;在pH值为3~5的范围内,草甘膦的截留率随pH值升高而下降,在膜的等电点附近达到最低,该pH值范围内渗透通量在膜的等电点附近较高;在pH值为5~11的范围内,草甘膦的截留率随pH值升高而升高,在该pH值范围内渗透通量随pH值升高而降低;由于屏蔽效应,草甘膦的截留率随NaCl浓度的升高而降低。     

壳聚糖络合-陶瓷膜耦合技术处理低浓度含铜废水

采用孔径为200 nm的陶瓷膜,以壳聚糖为络合剂,研究了络合-陶瓷膜耦合技术处理低浓度含铜废水过程。考察了溶液p H、壳聚糖/Cu2+质量浓度比、络合剂浓度、离子强度、操作压力及体积浓缩因子等对处理效果的影响。结果表明,壳聚糖投加量与p H是影响处理效果的关键因素,当壳聚糖/Cu2+质量浓度比≥10、p H=6时,Cu2+截留率接近100%,膜通量趋于稳定;在较高浓度外加盐(Na Cl和Na2SO4)存在时,Cu2+截留率仍可达到99%以上。将壳聚糖-铜络合物浓缩液酸化解络后通过陶瓷膜过滤分离壳聚糖和游离态的Cu2+,可实现壳聚糖的循环回用;采用回用的壳聚糖处理含铜废水时,Cu2+截留率可达到95.8%。     

小型正渗透静态膜组件的净水实验

以葡萄糖溶液为汲取液,用1种小型正渗透静态膜组件,研究了温度、压强等操作条件对正渗透膜脱盐性能的影响,以及正渗透膜对实际污水中污染物的截留效果。结果表明,在15~45℃的温度范围内,2、5和8 g·L~(-1)的苦咸水对应的产水量均随温度的升高而增大,脱盐率则均随温度的升高而减小;在0~1 700 Pa的压强范围内,2、5和8 g·L~(-1)的苦咸水对应的产水量均随压强的提高而增大,苦咸水浓度越高,对应的产水量增幅越大,2 g·L~(-1)苦咸水的脱盐率随压强的提高而增大,5 g·L~(-1)苦咸水的脱盐率随压强的提高呈先增后减的趋势,8 g·L~(-1)苦咸水的脱盐率则随压强的提高而减小;膜组件对实际污水中的污染物均有较好的截留效果,总硬度及硫酸盐的去除率分别为94.55%和96.13%。     

正渗透膜技术的研究与应用进展

近年来,正渗透膜技术因低能耗、低污染、污染物截留能力强等优势已成为国内外研究的热点之一。首先介绍了正渗透膜技术中膜材料和汲取液的研究现状,比较了醋酸纤维(CTA)膜、薄层复合(TFC)膜与新型水通道蛋白(AQP)仿生膜的性能及优缺点,综述了汲取液的种类及对应的回收方法;其次,对正渗透膜污染机理进行了分析,并总结了针对每种污染的清洗措施;此外,将正渗透膜技术在产能、水资源回收等领域的应用研究现状进行了归纳;最后,基于以上论述进行了总结,对正渗透膜的未来研究方向进行了展望。     

混凝对正渗透过程中抗生素去除特性及膜污染的影响

为探明混凝预处理对正渗透去除抗生素的影响以及混凝对后续膜处理的影响,选用PAC、FeCl_3、Al_2(SO_4)_3对正渗透原料液进行混凝预处理,考察了混凝预处理对正渗透水通量、NaCl返混通量、抗生素截留率及膜污染的影响。结果表明:混凝预处理对正渗透过程中膜污染程度的影响由原料液中HA残留量以及Zeta电位共同决定;经混凝预处理后,原料液中腐殖酸残留量越多,正渗透过程中所形成的滤饼层越厚,原料液Zeta电位绝对值越低,形成的滤饼层越密实。滤饼层的形态影响正渗透的浓差极化作用,进而影响正渗透的运行特性及抗生素的截留效果,同时决定了膜清洗的难易程度。     

压力延迟渗透过程水通量的模型与验证

近年来,盐差能作为一种来源广泛、储量可观的绿色可再生能源受到广泛关注。其中,压力延迟渗透(pressure retarded osmosis,PRO)是一种基于渗透过程的极具前景的盐差能利用技术。压力延迟渗透过程中的水通量与最终的能量产出密切相关,因此建立水通量模型对该过程的机理研究、系统设计都具有重要意义。初步建立了在考虑浓差极化和反向盐渗透影响时,压力延迟渗透过程的水通量模型,并使用不同浓度Na Cl汲取液(0.5、1和2 mol·L~(-1))进行了实验实证。模型在低渗透压汲取液条件下拟合良好。此外,为了进一步提高拟合精度,从模型推导和实验测定2个方面分别讨论了可能的提高途径。     

基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液缓解反应器中的盐积累

为解决正渗透膜反应器中盐积累的问题,选取乙酸铵(NH_4C_2H_3O_2)、乙酸钠(NaC_2H_3O_2)和乙酸钾(KC_2H_3O_2) 3种基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液,并将其与硫酸铵((NH_4)_2SO_4)、氯化钠(NaCl)和氯化钾(KCl) 3种其对应无机离子汲取液的正渗透(FO)工艺性能和正渗透膜生物反应器(OMBR)工艺性能进行比较。通过工艺水通量和盐含量的测定,生物反应器内COD、铵态氮和硝态氮含量的测定,污染后膜表面的SEM分析,评价了基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液对反应器内盐积累和膜污染的影响。结果表明:在FO工艺中,乙酸铵、乙酸钠和乙酸钾在0.6 mol·L~(-1)浓度下的平均水通量分别为10.30、11.07和12.73 L·(m~2·h)~(-1),低于其对应的无机离子汲取液的水通量;在OMBR工艺中,乙酸铵、乙酸钠和乙酸钾有机化肥作为汲取液可以显著减缓反应器内盐度的积累。此外,当基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液时,生物反应器中微生物的生物活性更高,虽然这更容易造成膜污染,但可以有效地去除有机物和氮磷营养物质。研究可为正渗透生物反应器的实际应用提供参考。     

IC-AnMBR处理村镇厨余渗滤液废水稳定运行调控机制

村镇厨余垃圾渗滤液等高浓度有机废水的高效处理是提升村镇环境卫生水平的一个重要方面。为满足村镇厨余垃圾渗滤液低能耗有机物排放达标的处理需求,构建了内循环厌氧膜生物反应器(internal circulation anaerobic membrane bioreactor,IC-AnMBR),并用来处理厨余渗滤率废水,重点分析了反应器的COD去除性能和调控机制;根据pH、VFAs/碱度、容积产气率、膜通量和出水有机污染物组分等指标,考察了COD在水解酸化、产甲烷和膜截留过程中的转移转化特征。结果表明:通过耦合膜擦洗曝气和沼气曝气循环,将VFAs/碱度和容积产气率分别从1.5和0.1优化到0.02和1.0;优化了COD稳定达标性能和去除负荷,将COD去除率和负荷从59%和0.3 kg·(m~3·d)~(-1)分别提高到了97.7%和1.8 kg·(m~3·d)~(-1);采用沼气循环曝气擦洗陶瓷膜,控制了滤饼层积累,并将膜通量从0.6 L·(m~2·h)~(-1)提高到2.1 L·(m~2·h)~(-1)。IC-AnMBR短流程工艺能够实现村镇厨余垃圾渗滤液的稳定处理。     

高膜通量厌氧微网生物反应器处理生活污水的研究

将动态膜技术与厌氧膜生物反应器相结合,形成一体式厌氧微网生物反应器(AnFBR),用于城市生活污水的处理,研究了在高膜通量条件下,AnFBR的运行情况和对生活污水的处理效果。结果表明,AnFBR在膜通量为72 L/(m2.h)条件下可连续稳定运行40 d;系统对COD平均去除率为58.4%,对TN和NH3-N有一定的去除效果;出水SS最高为15.0 mg/L,出水中污染物粒径在10μm以下;微网动态膜对小分子物质的截留量不高,但对分子量大于1 000 kU的物质有明显的截留效果,进水中的大部分大分子物质被转化为小分子物质;AnFBR在保留了泥水分离特点的情况下还具有结构简单、膜通量高、微网过滤周期长等优点。     

膜生物反应器处理不同浓度生活污水的研究

通过对毛细管膜在不同浓度的污泥条件下 ,处理生活污水时膜污染情况的研究 ,考察了膜组件水通量随污泥浓度而变化的情况。结果表明 ,在操作压力为 0 .0 2 5MPa、膜面流速为 0 .8m s和温度为 30℃的条件下 ,污泥浓度增大 ,膜水通量随之下降 ,并与污泥浓度呈对数关系。同时 ,表明导致膜污染水通量下降的主要原因为泥饼阻力     

铋改性沸石粉强化超滤膜性能的研究

为进一步提高超滤工艺对废水深度处理效果、减缓超滤膜污染,研究提出铋改性沸石粉强化超滤(Bi-Z-UF),并对铋改性沸石粉投加量、粒径和反冲洗频率进行优化以获得高效的强化效果。结果表明:(1)相比直接超滤和天然沸石粉强化超滤,Bi-Z-UF更能有效减缓膜通量下降速率,经过3个过滤周期,膜反冲洗后几乎能恢复到初始膜通量。(2)Bi-Z-UF对污水处理厂二级出水中COD、254nm处吸光度(UV_(254))和TN的去除率最高分别可达26%、23%和16%。(3)铋改性增加了沸石的吸附活性中心,在超滤膜表面形成了疏松有孔的"保护层",能减少污染物与超滤膜直接接触,有利于减缓膜通量下降速率,并促进对污染物的吸附、截留与去除,强化了超滤膜性能。     

纳滤工艺去除水中微量内分泌干扰物

主要研究了DL1210型纳滤膜去除水中邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、乐果和莠去津的影响因素,考察了温度、pH值、初始浓度、跨膜压力(TMP)和运行时间对膜通量和截留率的影响。结果表明,纳滤工艺是去除水中微量DBP、DEHP、乐果和莠去津的有效方法,初始pH值和温度的升高会导致纳滤膜对DBP、DEHP、乐果和莠去津的截留率的降低,膜对DBP和DEHP的截留率随初始浓度的升高而降低,TMP和运行时间不会对膜通量和目标污染物的截留率造成显著影响。当初始pH为5、初始浓度为5μg/L、温度为5℃、TMP为0.4 MPa时,纳滤工艺对DBP、DEHP、乐果和莠去津的截留率达到最佳,分别为91.8%、89.8%、98.02%和77.6%,出水中DBP、DEHP、乐果和莠去津浓度分别为0.41、0.49、0.099和1.12μg/L。     

垃圾渗滤液补充反硝化碳源强化脱氮效果

垃圾渗滤液中含有大量易被微生物利用的挥发性脂肪酸,若其可以作为城镇污水处理厂的补充碳源,将对降低碳源投加成本和实现垃圾渗滤液的资源化利用有重要意义。在实际城镇污水处理厂考察了垃圾渗滤液补充进水碳源的脱氮效果,并进一步对比了传统碳源(甲醇、乙酸钠)、垃圾渗滤液及垃圾渗滤液在不同pH条件下产生的水解酸化液作为碳源时的反硝化效果。结果表明,实际城镇污水处理厂投加乙酸钠作为补充碳源时总氮去除率仅提高3%左右,而在进水中混合垃圾渗滤液后提高了约10%。垃圾渗滤液与乙酸钠作碳源时NO_3~--N去除率均97%,但垃圾渗滤液为碳源时最大比反硝化速率高达8.8 mg·(g·h)~(-1)(以MLSS计),是乙酸钠为碳源时的1.7倍;垃圾渗滤液中性和碱性水解酸化液为碳源时,反硝化效果相差不大,最大比反硝化速率为4.5～4.8 mg·(g·h)~(-1)(以MLSS计),NO_3~--N去除率仅为70%左右。垃圾渗滤液或其水解酸化液是否可以作为强化脱氮效果的补充碳源取决于基质本身的性质。     

超滤法预处理L-乳酸发酵液

以白酒酒糟乳酸发酵液为研究对象,采用截留分子量为100 kDa的中空纤维超滤膜（聚偏氟乙烯PVDF膜）去除其中的蛋白质等杂质,为后续电渗析分离提纯L-乳酸提供合格的料液。研究表明,操作压力、温度、pH值和进料速度对蛋白质截留率、乳酸回收率和发酵液的膜通量均有影响;乳酸回收率与蛋白质截留率基本呈负相关关系,是因为被截留的蛋白质等在膜面形成滤饼层,有吸附并截留乳酸的作用。通过单因素实验,确定了在操作压力为20 kPa,温度为27℃,pH为3.9,进料速度为280 mL/min的情况下处理效果最好,蛋白质截留率可达到98.01%,乳酸回收率可达到97.78%,发酵液的膜通量为7.26 L/（m2·h）。     

叠式空气隙膜蒸馏组件膜污染实验研究

采用一种具有旋流结构的多层层叠式空气隙膜蒸馏膜组件,以20 g/L氯化钠盐水为热工质,考察在70℃条件下膜污染情况,实验结果表明,一个周期的连续运行和间歇性操作膜表面在高温下较快进入膜污染,8个周期后膜通量下降为初始通量的42%。膜表面有大量黄色附着物,电镜SEM分析显示,膜表面被不均匀堆积的颗粒状污染物及长方体结晶物覆盖,能谱EDS分析,污染物有极少量NaCl结晶的Na、Cl元素,还有O、C、Mg、Cu和Fe等元素。污染膜经5%盐酸溶液清洗后无机垢沉淀被去除,表观效果较好。