纳米Al2O3改性PVDF超滤膜处理含油污水研究

在有机高聚物聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中加入适量无机纳米Al2O3,采用相转化法合成无机改性有机超滤膜.改性PVDF膜的亲水性得到显著改善,进而提高了其通量和抗污染性能.用改性纳米Al2O3-PVDF管式膜装置处理含油污水,出水含油质量浓度0.2mg/L,悬浮固体质量浓度为0.2 mg/L,Toc去除率达98.86%,COD和浊度的去除率均达90%以上,粒径中值小于2 μm.研究表明,改性膜处理含油污水的出水指标均高于未改性膜.用扫描电镜对PVDF膜改性前后的污染情况进行观察和分析,并用不同的洗液对污染膜进行清洗,表明纳米Al2O3的加人明显改善了PVDF膜的抗污染性.用1%OP-10(pH值为10)表面活性剂洗液反冲洗,可使改性膜的通量恢复率达100%.     

PVDF/DA改性膜抗污染性能研究

为降低疏水性聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride, PVDF)微滤膜在膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)中的膜污染情况，采用多巴胺(Dopamine, DA)对PVDF膜进行表面改性，制得PVDF/DA改性膜。通过多种分析手段对改性膜进行化学结构、形态结构、亲水性表征，并评估抗污染性能；同时考察PVDF膜和PVDF/DA改性膜的胞外聚合物组分。结果显示：添加多巴胺可以增加PVDF膜的粗糙度和亲水性，PVDF/DA改性膜的接触角降至33.9°。PVDF/DA改性膜还具有良好的抗污染性能，海藻酸钠(Sodium Alginate, SA)截留率为86.71%,牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin, BSA)吸附量为223μg/cm²,通量恢复率高达98.92%,远高于PVDF膜90.24%的通量恢复率。在挂膜对比试验中，相较于PVDF/DA改性膜，PVDF膜的胞外聚合物(Extracellular Polymers, EPS)总量增加了1.46倍，膜表面滤饼层中蛋白质、多糖和DNA含量均高于改性膜。     

无机纳米颗粒的加入对复合超滤膜成膜过程的影响

为了提高有机高分子材料聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的亲水性,增强其在污水处理中的抗污染能力,采用无机纳米氧化钛(TiO2)和氧化铝(Al2O3)颗粒对PVDF进行改性,制备(TiO2+Al2O3)/PVDF改性复合超滤膜。为考察无机纳米颗粒对复合超滤膜成膜过程的影响,采用浊点滴定法测定铸膜液体系的分相点,绘制三元相图,以考察纳米颗粒的加入对PVDF超滤膜成膜过程中的热力学影响;采用紫外分光光度计测定铸膜液体系的透光度下降曲线,考察纳米颗粒对PVDF成膜过程中的动力学影响。结果表明:纳米颗粒的加入降低了铸膜液容纳非溶剂的能力,使其在较小的非溶剂浓度下即可固化成膜;纳米颗粒使铸膜液中溶剂与非溶剂双向扩散的传质阻力增加,缩短了铸膜液浸入凝胶浴瞬间至固化成膜的时间。     

多孔材料改性聚醚嵌段酰胺复合膜分离油气研究

油气在空气中挥发到极限会发生剧烈爆炸，用膜分离技术回收有机气体可以降低危险发生概率。膜分离油气的能力主要受通量和分离系数影响。采用微孔材料Silicalite-1分子筛和介孔材料MCM-41分子筛分别对聚醚嵌段酰胺(PEBA)复合膜进行改性研究。结果显示：两种分子筛在改性PEBA复合膜时，功能层旋涂得相比未改性的更薄，从而产生更高的有机气体通量；分子筛增强了膜的疏水性，使有机气体更易吸附在膜表面。PEBA/MCM-41和PEBA/Silicalite-1改性膜都能有效地增强气体的渗透性和选择性，且低温有利于油气分离。加入介孔分子筛MCM-41的主要分离机理是Knudsen扩散，可使小分子油气的分离系数显著提高，相比未改性的膜可提高近16倍；加入微孔分子筛Silicalite-1的主要分离机理是溶解扩散，可使大分子的分离系数明显提高，相比未改性的膜大约提高6倍。     

Mg(BH_4)_2对钝化RDX安全性的影响

在钝化黑索今(RDX)中加入硼氢化镁(Mg(BH_4)_2)有望提高其爆炸性能,但也带来潜在的危险。为研究Mg(BH_4)_2在钝化RDX中的应用可行性,参照炸药试验方法,测试钝化RDX/Mg(BH_4)_2混合炸药的爆热、机械感度、热感度、热安定性以及组分间的相容性。结果表明,Mg(BH_4)_2质量分数为10%和20%时,炸药爆热分别提升16.93%和33.02%;表观活化能略有增加,对热安定性无明显影响;Mg(BH_4)_2与钝化RDX相容性为一级;质量分数为10%时,混合炸药的5 s爆发点为283℃,与钝化RDX相似,但机械感度明显增大。Mg(BH_4)_2作为添加剂虽然能够增强炸药能量,但必须避免撞击、摩擦等外界条件,以保证试验和生产安全。     

阻燃剂对聚乙烯垂直燃烧烟气成分的影响

本文采用烟气成分分析仪、垂直燃烧测试仪对添加几种不同类型阻燃剂的低密度聚乙烯进行实验研究,讨论了不同阻燃剂及其含量对PE燃烧烟气成分的影响.结果表明:PE中添加TBBA、ZB、Mg(OH)2和纯PE相比燃烧产生CO2浓度变小;含量相同时,TBBA、Mg(OH)2较ZB对PE燃烧生成CO2浓度影响大.含ZB、Mg(OH)2的PE燃烧生成CO浓度较纯PE燃烧生成CO浓度小,而添加TBBA对PE燃烧生成CO浓度影响与所添加份数有关.增大阻燃剂含量对抑制烟气中CO、CO2浓度来说并非越多越好.     

矿用聚氨酯注浆材料阻燃及加固性能研究

为获得压缩强度和阻燃性能兼顾的聚氨酯注浆材料,通过L9(34)正交试验,研究Mg(OH)2含量、甲基膦酸二甲酯(DMMP)含量、异氰酸酯指数、辛酸亚锡含量对聚氨酯注浆材料的阻燃性能及压缩性能的影响。获得这种聚氨酯注浆材料的最佳制备条件。对比分析最佳制备条件试样及不加阻燃剂试样的热稳定性。结果表明:DMMP含量和Mg(OH)2含量对平均燃烧时间影响显著;Mg(OH)2还有补强加固作用,对压缩强度影响最为显著,其次为异氰酸酯指数。在Mg(OH)2,DMMP,辛酸亚锡质量分数分别为16%,24%和0.4%,异氰酸酯指数为1.10时,聚氨酯注浆材料兼顾阻燃性能和压缩性能,平均燃烧时间为13.9 s,压缩强度为19 MPa,其热稳定性明显优于不添加阻燃剂样品。     

改性纳米Fe_3O_4去除水溶液中四环素的研究

利用共沉淀法制备了表面活性剂PVP-K30以及PEG-4000改性纳米Fe3O4吸附剂,采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、震动样品磁强计(VSM)表征了改性Fe3O4的形貌、尺寸以及磁性质;以盐酸四环素(TC)为吸附对象,研究了改性剂、反应温度和TC起始质量浓度等对Fe3O4吸附性能的影响,同时利用红外光谱仪(IR)研究吸附机理。结果表明,改性后纳米Fe3O4结晶度及分散性明显提高,较25 nm的未改性Fe3O4,PVP和PEG-4000改性Fe3O4颗粒分别减小至20 nm和10 nm;同时改性产物均保持了较高磁性性能。在吸附盐酸四环素(TC)过程中,PEG-4000改性Fe3O4吸附容量最高(47.62mg/kg),PVP改性Fe3O4的吸附能力(36.1 mg/kg)优于未改性Fe3O4(13.45 mg/kg)。PEG-4000改性Fe3O4吸附TC过程中,Langmuir等温线模型优于Freundlich等温线模型,表明吸附剂对四环素分子为单层分子吸附,其吸附动力学遵循孔内扩散模型,并以表面吸附为主,粒内扩散为辅;改性Fe3O4吸附TC行为中羟基间形成的氢键起主要吸附作用。改性Fe3O4吸附剂经3次解吸仍显示出较高的吸附容量。     

不同材质及不同截留分子量超滤膜对二级出水中污染物的去除研究

为探究不同超滤膜对城市二级出水的处理性能,研究了不同材质(PES、PVDF)及不同截留分子量(50 k,100 k)4种超滤膜对二级出水中抗生素抗性基因和溶解性有机污染物去除及其对膜比通量的影响。结果表明,不同特性超滤膜直接过滤城市二级出水,能在一定程度上对污染物进行去除。对于抗性基因的去除,相同截留分子量的PES超滤膜处理效果明显优于PVDF超滤膜,而相同材质的超滤膜50 k的处理效果比100 k的处理效果好。对可溶性有机物的去除,50 k的超滤膜比100 k的去除效率高10.0%(PES),13.6%(PVDF),50 k的两种材质超滤膜无明显差异性。二级出水经超滤后,50 k的超滤膜可以有效去除腐殖酸类物质,而100 k无法去除,说明原水中腐殖酸类物质大小在50~100 k范围内。相同材质超滤膜,随着截留分子量减小,膜的固有阻力增大,膜通量下降迅速,反冲洗后其膜比通量恢复程度较大,可逆膜污染占比较高;相同截留分子量的超滤膜,PVDF比PES的膜比通量损失快,反冲洗后膜比通量恢复程度较小,不可逆膜污染严重。在实际应用中,应根据不同水质特点及要求选择合适的材质和截留分子量。     

电解法处理含铬废水的研究

采用电解法处理Cr(Ⅵ)质量浓度为20 mg/L的废水,研究了阴阳极间距、电解电压、电解时间、添加药剂、阴阳极面积比、pH值和温度对去除率的影响.结果表明,阳极表面附着一层不导电的r(OH)3膜时,会增加阳极电阻,提高电解反应阻抗,降低去除宰,电解反应生成的H2具有搅拌作用,使Cr(OH),膜不易附着,可减弱该膜的不利作用;由此,阴阳极间距取最小值,电解电压取最高值,电解时间取中问值可提高去除率.并得出最佳工艺条件为:阴阳极间距4 mm,电解电压2.4 V,电解时间45 min,添加药剂2.5 g/L的NaCl,阴阳极面积比为5:1,废水pH值为9.0,温度25℃.最佳工艺条件下Cr(Ⅵ)的去除率为99.80%.     

混凝/平板膜光催化联合反应器工艺处理高速公路桥面雨水径流研究

运用混凝/平板膜光催化联合反应器工艺对穿越自然保护区的高速公路桥面雨水径流进行处理。首先,利用混凝沉淀将雨水中的悬浮物(SS)和CODCr进行去除。以SS、CODCr为去除对象,通过试验对聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铝(PAS)两种混凝剂进行性能测定和比选,考察混凝剂的处理效果,以确定合适的混凝剂。结果显示,混凝剂PAS对雨水的处理效果好。经药剂混凝之后的水再用平板膜光催化反应器进行处理,其中膜技术可以将小分子及剩余SS去除,光催化技术可以将难降解物质去除,同时光催化技术中紫外灯可将出水中的细菌消灭,达到光催化降解污染物和消毒的双重功效。在最佳工艺运行条件即100 mg/L混凝剂聚合硫酸铝(PAS)投量下,经曝气量250L/(m2·h)、停留时间20 min的光催化平板膜反应器处理后,出水SS、CODCr去除率分别为100%和94.5%,可达到地表水环境质量标准(GB 3838—2002)Ⅱ类水的水质要求。     

二级出水中溶解性有机物亲疏水性对超滤膜污染的影响

利用相对分子质量分布、三维荧光光谱仪及红外光谱仪等方法研究了城市污水二级出水中溶解性有机物亲疏水性对超滤膜污染的影响。结果表明:城市污水二级出水中疏水性酸占42.8%,过渡亲水性酸占19.1%,亲水性有机物占38.1%;水中疏水性酸、过渡亲水性酸和亲水性有机物分别使膜通量减小32.8%、29.9%和18.6%,膜阻力增大106.6%、92.2%和58.6%;过渡亲水性酸为蛋白质类,相对分子质量主要在4000~30000 Da;亲水性有机物为脂肪类,主要集中在6 000 Da以下;疏水性酸物质为腐殖酸类,主要集中在4 000 Da以下,其中疏水性酸物质更容易引起超滤膜污染。     

尼龙6纳米纤维膜富集/固相表面荧光法快速检测水体痕量多环芳烃研究

以静电纺丝法自制的尼龙6纳米纤维膜为吸附材料,建立了快速测定水体痕量多环芳烃(PAHs)的固相表面荧光光谱法(SSF)。将直径为5 cm的尼龙6纳米纤维膜作为滤膜用于抽滤菲、芘、荧蒽的水溶液,将膜自然晾干后置于可变角粉末样品池上,利用荧光分光光度计测量膜表面PAHs的三维固相表面荧光光谱特征,确定最佳激发发射波长,考察荧光强度随溶液初始质量浓度的线性变化关系。结果表明,菲、芘、荧蒽的最大激发发射荧光中心分别位于Ex/Em=255nm/368 nm、Ex/Em=340 nm/376 nm和Ex/Em=290 nm/437 nm处。当抽滤水样体积为500 m L时,菲、芘、荧蒽荧光强度与初始质量浓度之间的标准曲线分别为y=9432.4x+261.1,线性范围为5~500ng/m L;y=753480x+805.51,线性范围为0.2~10 ng/m L;y=9946.06x+603.48,线性范围为10~400 ng/m L,检出限分别为0.973 ng/m L、0.016 2 ng/m L和0.089 6 ng/m L。当质量浓度分别为100 ng/m L、10ng/m L和50 ng/m L时,7次测量的相对标准偏差(RSD)分别为7.1%、2.6%和5.1%,平均值相对误差分别为1%、2%和-0.2%。自来水低中高3个质量浓度的平均加标回收率分别为87.2%~98.2%、101%~120%、85.8%~92.3%。本方法具有简便、经济、灵敏度高等优点,适合于水体痕量PAHs的快速测定。     

High efficiency of the NH4H2PO4/Mg(OH)2 composite for guaranteeing safety of wood production

Currently, China's timber industry is in high demand with the development of real estate. However, there is a certain fire hazard in the production process of wood manufacturing. Once a fire occurs, the fire is violent and the spread is rapid. Therefore, to improve the safety of its production process, ammonium dihydrogen phosphate and magnesium hydroxide were selected to prepare a new composite superfine dry powder, which was denoted as the NH₄H₂PO₄/Mg(OH)₂ composite. Furthermore, to figure out dry powders' extinction effect on Class A fire, the wood-crib fire suppression effect of the NH₄H₂PO₄/Mg(OH)₂ composite was test, and then compared with that of ultrafine dry powder (UDP) and commercial ABC dry powder (C-ABC) in a 1 m³ chamber. Three parameters of the fire extinguishing process, namely flame extinction time, powder consumption and temperature drop were adopted to measure the fire suppression performance. The results demonstrated that UDP and C-ABC both had a larger flame extinction time and powder consumption than the NH₄H₂PO₄/Mg(OH)₂ composite. Besides, a fire (wood cribs) can be extinguished by the NH₄H₂PO₄/Mg(OH)₂ composite with the fastest temperature drop and a much-improved toxic gas suppression ability. In short, the NH₄H₂PO₄/Mg(OH)₂ composite can better guarantee the safety of the wood processing production process. Moreover, the reasons for performance advantages of the NH₄H₂PO₄/Mg(OH)₂ composite were discussed.     

膜吸收器吸收CO2的影响因素研究

采用聚丙烯中空纤维膜吸收器,用水、NaOH和K2CO3 水溶液作为吸收剂进行高浓度CO2 吸收试验,考察了气体流率、吸收剂流率、质量分数以及流动方式对吸收率、传质系数和传质速率的影响.结果表明,随着气体流率增大,CO2的吸收率递减,总传质系数和总传质速率增加.在一定的气体流率下,吸收液流率增大,CO2的吸收率、总传质系数和总传质速率增大;吸收液浓度提高,吸收率增大,总传质系数和总传质速率提高.在气体流率较低时,质量分数为5%和8%的NaOH水溶液为吸收剂时的吸收率、总传质系数和总传质速率比较接近.随着气体流率增大,NaOH质量分数为8%时的吸收率、总传质系数和总传质速率增加的值大大超过NaOH质量分数为5%时增加的值.以水为吸收剂时,气体与吸收剂的流动方式为逆流时的吸收率、总传质系数和总传质速率高于并流时的值.     

鸟粪石结晶法去除某粮食发酵废水中磷的研究

由于某粮食发酵废水中NH_4~+、PO_4~(3-)、Mg~(2+)的物质的量比约为60∶3∶2,水质偏中性,水温适宜形成鸟粪石结晶沉淀(MgNH_4PO_4·6H2O),在厂区管道内积累了大量鸟粪石及其他类型的沉淀,阻碍了厂区对污水的正常处理。为了解决这个问题,采用鸟粪石结晶法去除该粮食发酵废水中的无机磷,在污水进入下一工艺前降低污水氮、磷负荷,回收反应得到的沉淀物。采用单因素法研究了pH值、镁盐对鸟粪石结晶法去除此粮食发酵废水中无机磷效果的影响。结果表明,以MgCl_2·6H_2O为镁盐,控制废水终点pH=9,n(Mg)∶n(P)=1.38,在正常水温下以100 r/min搅拌反应20 min,无机磷从100 mg/L降至7.75 mg/L,去除率达92.25%,氨氮质量浓度从499.67 mg/L降低至398.11 mg/L,去除率达20.38%。对试验得到的结晶沉淀物进行了定量与定性分析,结晶沉淀的主要成分是晶型结构较好的鸟粪石沉淀,鸟粪石纯度可达89.14%。     

旋转填充床强化吸收模拟烟气中NO的研究

旋转填充床(RPB)是一种新兴、高效的气液传质设备。以H_2O_2、NaOH及H_2O_2+NaOH复合溶液作为吸收液,采用旋转填充床对含NO模拟烟气的吸收过程进行试验,考察了PRB的转速、气液比对超重力旋转填充床强化传质性能的影响,不同种类的吸收液及浓度、吸收反应时间对脱除低浓度NO效率的影响,以及吸收产物的种类及分布。结果表明,当超重力旋转填充床的转速为900 r/min、气液比为5∶1时,以0.8 mol/L H_2O_2为吸收液的NO脱除率为38%;以0.01 mol/L NaOH为吸收液的NO脱除率为34%;以0.03 mol/L NaOH和0.4 mol/L H_2O_2为复合吸收液时,NO脱除率达95%,NO被吸收后的产物为硝酸根和亚硝酸根离子,成分简单,经简单处理可制成工业原料,直接回收利用。     

基于超高效液相色谱串联质谱法的番茄果实和土壤中氟吡菌胺残留测定

建立了番茄果实和土壤中氟吡菌胺残留的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)检测方法。用乙腈水溶液提取样品中的氟毗菌胺,以C_(18)柱为分析柱、乙腈-甲酸水溶液为流动相,采用超高效液相色谱-串联质谱多反应监测、电喷雾正离子源、外标法定量。氟吡菌胺在0.05~1.00 mg/L范围内与峰面积呈良好的线性关系,线性方程为y=6964.10x-143.28,决定系数为0.996 8。向对照番茄果实、对照土壤中分别添加氟吡菌胺标样,使其添加量分别为0.10 mg/kg、0.40 mg/kg和2.00 mg/kg,平均回收率分别为92.43%~103.32%和92.75%~104.46%,相对标准偏差分别为3.8%~4.9%和3.4%~4.4%。番茄果实和土壤中氟吡菌胺的定量限分别为1.0μg/kg和1.7μg/kg,检出限分别为0.3μg/kg和0.5μg/kg。     

基于单颗粒质谱技术的石家庄冬春季气溶胶成分特征及混合状态研究

利用位于石家庄市大气梯度监测站(20 m)的单颗粒气溶胶质谱仪分析了冬、春季大气环境中气溶胶的化学组成及混合状态,并采用ART-2a分类法对气溶胶分类。结果表明,石家庄市大气中主要存在8类颗粒物,即元素碳(EC)、有机碳(OC,相对分子质量小于150)、高分子有机碳(HOC,相对分子质量大于150)、混合碳(元素-有机碳混合,ECOC)、重金属、左旋葡聚糖碎片(LEV)、矿物质和富钾颗粒。8类颗粒中绝大部分包含SO_4~-、NO_2~-和NO_3~-等二次离子组分,表明采集到的颗粒物大都经历了不同的老化,或与二次组分进行了不同程度的混合。冬季气溶胶的主要成分是OC(数浓度36.1%),谱图含有C2H+3、C_2H_3O~+、C_5H_3~+、C_6H_5~+等离子,主要来自化石燃料、生物质等燃烧产生的一次排放颗粒,以及由挥发性有机物光化学氧化而成的二次有机颗粒;春季气溶胶的主要成分是EC(数浓度43.6%)和矿物质(数浓度15.4%)。EC中含有一系列单质碳峰,来自化石燃料或木材等生物质不完全燃烧的一次排放;矿物质颗粒中含有Mg~+、Al~+、Ca~+、Fe~+及SiO_3~-,主要来自扬尘。发生灰霾时,冬季OC和ECOC颗粒占比增大,EC颗粒占比减小;春季矿物质和ECOC颗粒占比变大,OC颗粒占比变小。随着灰霾天气发生,冬、春季碳气溶胶与二次无机气溶胶颗粒的混合加剧,而NH_4~+与碳气溶胶的混合加剧最为明显。冬季气溶胶的数浓度与气象因素的相关性高于春季,而低风速、高湿度和低气压易导致灰霾出现。石家庄市春季和冬季气溶胶污染应分别从机动车尾气、扬尘及燃煤、制药企业加以管控。