平板膜-生物反应器中膜的优选

将膜特性与膜-生物反应器(MBR)运行状况相结合,进行3种膜的优选. 对3种膜进行膜表面形态、孔径、孔隙率及水通量、临界通量的测定,同时将其置于MBR中进行短期高通量连续恒流运行及长期低通量间歇恒流运行,考察2种运行模式下的跨膜压差(TMP)平均增长率(Δp). 结果表明:具有平整表面、最小孔径、高孔隙率、高水通量以及高临界通量的A膜在MBR长期运行中表现出最低的膜污染速率,因此确定A膜为3种膜中的最优膜;在优选具有工程适应性的膜时,应采用长期间歇恒流运行的方法.      

坡缕石黏土污泥对水相中亚甲基蓝吸附研究

利用坡缕石黏土污泥(从木质素磺酸钠废水中得到)和酸化的坡缕石黏土(1mol/L盐酸)作为吸附剂对水相中的亚甲基蓝进行吸附研究,并利用透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)及Zeta电位分析对两种吸附剂的结构及表面电性进行了表征.结果表明:当吸附剂用量为10mg,温度为30℃时,1mol/L盐酸酸化的坡缕石黏土最大吸附量为97.50mg/g,坡缕石黏土污泥最大吸附量为98.7mg/g.选取坡缕石黏土污泥作为最佳吸附剂,对污泥吸附亚甲基蓝的吸附等温线、吸附热力学及吸附动力学模型进行了研究,结果显示:此吸附过程为自发吸热过程,吸附等温线更符合Langmuir模型,吸附动力学符合准二级动力学模型.     

坡缕石黏土污泥对水相中亚甲基蓝吸附研究

利用坡缕石黏土污泥(从木质素磺酸钠废水中得到)和酸化的坡缕石黏土(1mol/L盐酸)作为吸附剂对水相中的亚甲基蓝进行吸附研究,并利用透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)及Zeta电位分析对两种吸附剂的结构及表面电性进行了表征.结果表明:当吸附剂用量为10mg,温度为30℃时,1mol/L盐酸酸化的坡缕石黏土最大吸附量为97.50mg/g,坡缕石黏土污泥最大吸附量为98.7mg/g.选取坡缕石黏土污泥作为最佳吸附剂,对污泥吸附亚甲基蓝的吸附等温线、吸附热力学及吸附动力学模型进行了研究,结果显示:此吸附过程为自发吸热过程,吸附等温线更符合Langmuir模型,吸附动力学符合准二级动力学模型.     

纳滤膜过滤MBR出水的污染原因与清洗方法

为研究膜-生物反应器(MBR)出水对纳滤膜的污染原因及清洗方法,使用场发射扫描电镜、傅立叶变换红外光谱仪、原子力显微镜和接触角仪对经MBR出水污染的纳滤膜表面污染层进行了检测,结果表明,纳滤膜表面污染物包括有机物和无机物,所含元素包括磷、镁等,对经过不同清洗步骤的膜表面进行的检测表明,柠檬酸清洗可以去除镁和大部分磷,这些物质主要以无机形态存在于膜面污染物中;后续NaOH清洗可以进一步去除磷,这部分磷主要来自有机酸、有机磷或蛋白质等膜面污染物.污染使膜表面粗糙度由79.5 nm增大至111.2 nm,但接触角由55.6°变为62.1°,表明亲水性变化不大;酸洗后表面粗糙度显著减小至51.9 nm,接触角变为96.0°,表明有机污染物暴露出来,膜面呈现疏水性;再经碱洗后,膜面粗糙度与亲水性均接近于新膜.这些结果说明,先酸洗后碱洗的方法可以去除绝大部分的膜面污染物,进一步推知膜污染初期主要为有机污染,之后无机物的作用使污染进一步加重.     

亲水聚合物改性微滤膜在膜生物反应器中的膜污染研究

采用经过聚合多巴胺和氨基聚乙二醇(mPEG-NH_2)表面改性的PVDF微滤膜,通过浸没在膜生物反应器(MBR)中验证改性微滤膜的抗污染性能.同时,采用多种分析手段对改性膜进行表征,包括膜表面微观形貌、润湿性、粗糙度和表面官能团等.实验同时考察了改性膜在MBR中运行的水通量衰减、污染膜的阻力分布,以及对膜面污染物的胞外多聚物组分的影响.结果发现,所采用的膜改性方法明显改善了膜表面的亲水性.短期过滤实验结果表明,多巴胺涂覆膜的稳定通量比原膜高47%,PEG改性膜则在水通量方面有进一步提高;在长期恒通量过滤阶段,多巴胺涂覆膜和PEG接枝膜的比膜通量分别比原膜高37%和88%.实验还发现,改性膜表面滤饼层中蛋白质和多糖含量均低于原膜.     

疏水改性分子筛在高湿度环境下对甲苯的吸附性能

工程实践中Y分子筛在高湿度环境下吸附性能大幅降低,通过聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)预处理后进行mesoSiO₂壳层生长得到Y@mesoSiO₂,将聚二甲基硅氧烷(PDMS)通过化学气相沉积法接枝到Y@mesoSiO₂壳层上,可获得疏水特性优异的Y@mesoSiO₂-S核壳分子筛。采用SEM、TEM、XRD、XPS和比表面积及孔径分析仪对改性前后Y分子筛形貌和结构进行分析,通过静态和动态吸附实验评价其对水和甲苯的吸附性能。结果表明：mesoSiO₂壳相在核相Y分子筛外表面成功生长,并将PDMS成功接枝在Y@mesoSiO₂壳层后,Y@mesoSiO₂-S的BET比表面积相比Y分子筛增加了2%;静态水蒸气吸附量从298 mg/g降至79 mg/g,动态水蒸气吸附量从245 mg/g降至76 mg/g,材料表面与水接触角得到显著提升。在RH80%时,Y@mesoSiO₂-S和Y分子筛对甲苯的饱和吸附量分别为167...     

两性离子在聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面接枝改性的研究

为增强膜的亲水性,提高抗污染能力,采用原子转移自由基反应(ATRP),将甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)接枝到聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面;再以硝酸铈铵(CAN)为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,通过自由基聚合反应将两性离子单体3-(甲基丙烯酰胺基)丙基-二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵内盐(MPDSAH)成功接枝到膜表面.采用全反射红外光谱仪(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)以及接触角测定仪分析了改性前后膜表面性质及结构形态变化.随接枝时间的增加,接枝密度(GD)逐渐升高,膜孔径变小,孔隙率降低,但同时膜表面亲水性明显增强.通过牛血清蛋白(BSA)吸附及过滤实验,检验PVDF膜改性前后的抗污染性能.随着GD的增加,在高浓度BSA溶液中膜表面吸附量明显减少.当GD为288.340μg·cm-2时,膜表面接触角(CA)降低最多,由原膜的77.2°降至41.7°,且在5 s内降为0,通量恢复率高达94.961%.因此,最佳接枝时间为2 h,此时接枝密度288.340μg·cm-2则是最佳接枝密度.     

颗粒活性炭对膜生物反应器脱氮性能的影响

为了考察投加颗粒活性炭(GAC)对膜生物反应器(MBR)运行过程和处理效果的影响,研究了MBR和GAC-MBR透膜压差、膜通量的变化情况和脱氮性能,并采用ASM1模型对2个反应器进行数学模拟.结果表明,MBR和GAC-MBR的运行周期分别为75,150h,说明GAC的加入能够显著减缓MBR膜污染的速度,延长MBR的运行周期.MBR和GAC-MBR氨氮浓度分别为0.5,6mg/L;硝氮浓度分别为4.5,2mg/L;总氮浓度分别为5,10mg/L,出水COD均低于20mg/L,出水能符合《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)》中的一级A标准.采用ASM1进行工艺数学模拟,模拟出水与实际测量值基本吻合,2个反应器中主要微生物为异养菌和氨氧化菌,异养菌在MBR和GAC-MBR中的质量分数分别为95.5%和97.7%;好氧氨氧化菌分别为4.4%和2.3%,说明投加颗粒活性炭能有效的缓解膜污染,并对污染物具有良好的处理效果.     

膜-生物反应器处理微污染水源水的运行特性

考察了悬浮生长型MBR和3种附着生长型MBR处理人工模拟微污染水源水时的运行特性.结果表明,4种MBR对氨氮的去除率均可达到85%～90%.投加块状填料和粉末活性炭(PAC)的MBR对有机污染物去除率较高;投加沸石粉的MBR和悬浮生长型MBR有机物去除效果较前两者低.当水力停留时间(HRT)为2～4h时,HRT对MBR有机物和氨氮的去除效果影响很小.PAC投加量及其饱和程度会影响PAC-MBR系统对有机物特别是UV₂₅₄的去除率.当PAC投加量提高到1000mg/L以上时,PAC饱和前UV254的去除率可较块状填料-MBR提高约25%; PAC饱和后,两系统对有机物的去除效果相差不大.对于连续运行中膜的过滤性能,投加PAC和块状填料的MBR与悬浮生长型MBR相差不大,而沸石粉-MBR最低.改变PAC投加量对PAC-MBR中膜过滤性能的影响不大.     

膜生物反应器在不同阶段下处理城市污水的研究

采用国产膜对小试规模的膜生物反应器(MBR)处理以工业污水为主的城市污水进行研究.在秋冬季,启动培养活性污泥,至出水水质达到CJ25.1-89杂用水标准.试验表明,在进水COD平均大于500 mg/l,BOD5/COD=0.2～0.4并且水温低于20℃的情况下,MBR在16天内就可以达到理想的出水效果.并且对三种不同抽吸压力(TMP)下的出水水质、膜通量及膜污染进行比较,得出本系统最优TMP为30 kpa.     

Improvement of the antifouling characteristics in a bioreactor of polypropylene microporous membrane by the adsorption of Tween 20

Surface modification by physical adsorption of Tween 20 was accomplished on polypropylene microporous membranes (PPMMs). Attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectroscopy (ATR/FT-IR) and scanning electron microscope (SEM) were used to characterize the chemical and morphological changes on the membrane surfaces. Water contact angles and relative pure water fluxes were measured. The data showed that the hydrophilic performance for the modified membranes increased with the increase in the adsorption amount of Tween 20 onto the surface or into the pores of polypropylene microporous membranes. To test the antifouling property of the membranes by the adsorption of Tween 20 in a membrane bioreactor (MBR), filtration for active sludge was performed using synthetic wastewater. With the help of the data of water fluxes and the FE-SEM photos of the modified PPMMs before or after operating in a MBR for about 12 d, the PPMMs with monolayer adsorption of Tween 20 showed higher remained flux and stronger antifouling ability than unmodified membrane and other modification membranes studied.     

Improvement of antifouling characteristics in a bioreactor of polypropylene microporous membrane by the adsorption of Tween 20

Surface modification by physical adsorption of Tween 20 was accomplished on polypropylene microporous membranes(PPMMs). Attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectroscopy(ATR/FT-IR)and field emission scanning electron microscope(FE- SEM)were used to characterize the chemical and morphological changes on the membrane surfaces.Water contact angles and relative pure water fluxes were measured.The data showed that the hydrophilic performance for the modified membranes increased with the increase in the adsorption amount of Tween 20 onto the surface or into the pores of polypropylene microporous membranes.To test the antifouling property of the membranes by the adsorption of Tween 20 in a membrane bioreactor(MBR),filtration for active sludge was performed using synthetic wastewater.With the help of the data of water fluxes and the FE-SEM photos of the modified PPMMs before or after operating in a MBR for about 12 d,the PPMMs with monolayer adsorption of Tween 20 showed higher remained flux and stronger antifouling ability than unmodified membrane and other modification membranes studied.     

共存物及其投加方式对Tween 80 在中砂上吸附损失的影响

通过静态吸附实验,研究了25℃条件下,表面活性剂冲洗液Tween 80在中砂上的吸附,以及CaCl2、SDS和木质素磺酸盐(木质素磺酸钠和木质素磺酸铵)对其吸附量的影响.结果表明,向Tween 80溶液中加入CaCl2和SDS都可以显著增加其吸附量.投加量越多,吸附量越大,当投加量达到一定程度后,吸附达到饱和,不会继续增大.SDS以预吸附的方式注入同样会导致Tween 80吸附量升高.而木质素磺酸盐与Tween 80共混则可大大降低Tween 80的吸附量.随着投加量的增加,Tween 80吸附量明显下降.在低投加比例(1:10)时,木质索磺酸铵效果较好,可以减少20%-75%的吸附量.而木质素磺酸钠只能减少10%-60%.当投加较高比例(1:2)时,两者都口1以明显降低Tween 80的吸附量,可达70%-90%.而采用木质素磺酸盐预吸附的方式注入的效果较混合注入要好,相同投加最的情况下,所降低Tween 80的吸附量是混合注入时的1.2-1.8倍.因此.在表面活性剂原位冲洗过程中用木质素磺酸盐进行预冲洗,能够减少表面活性剂吸附量,降低冲洗成本,可以作为原位冲洗过程中降低吸附损失的一种手段.     

pH及表面活性剂对诺氟沙星在海洋沉积物上吸附行为的影响

采用批量平衡法系统考察了pH值和4种表面活性剂对诺氟沙星在海洋沉积物上吸附行为的影响.结果表明,不同pH值下,诺氟沙星在海洋沉积物上的吸附行为均可以较好地用Freundlich等温式拟合.Freundlich常数KF与诺氟沙星的平衡吸附量均随pH值的增大而减小,且在pH值为8.10时,出现最小值;研究发现,pH值为6.01时,诺氟沙星以阳离子交换为主要机制吸附在海洋沉积物上;pH值为8.10时,诺氟沙星在海洋沉积物中的吸附以范德华力、疏水作用、静电作用为主.加入表面活性剂后,其吸附行为能较好地用吸附二级动力学方程拟合.加入表面活性剂对诺氟沙星的平衡吸附量Qe有影响,饱和吸附量Qe由小到大依次为:Qe(Tween80)相似文献   

Tween 80和鼠李糖脂对稻草酶解的影响

采用纤维素酶促水解的方法,以稻草为底物,探讨了添加化学表面活性剂Tween 80和生物表面活性剂鼠李糖脂对酶解过程的糖产率、酶稳定性、纤维素转化率的作用以及对酶动力学特征和酶在纤维素上吸附的影响.结果表明,不同浓度的Tween 80和鼠李糖脂对稻草酶解有不同程度的促进,添加0.016%和0.048%Tween 80使糖产率分别提高18.07%和11.98%,而添加0.01%和0.03%鼠李糖脂使糖产率分别增加了23.01%和22.16%,相比较鼠李糖脂的效果更好.表面活性剂能有效增强酶的稳定性,添加高浓度表面活性剂的酶稳定性优于添加低浓度表面活性剂,添加浓度为0.048%的Tween 80得到最高相对CMCA(羧甲基纤维素酶活)108.06%和最高相对FPA(滤纸酶活)80.26%.表面活性剂能提高酶解反应的纤维素转化率,而且添加鼠李糖脂的转化率明显高于Tween 80.表面活性剂不仅能够提高最大反应速度并使米氏常数变大,而且显著地降低了纤维素酶在纤维素上的吸附.     

非离子表面活性剂Tween20对菲生物降解的影响

以菲(PHE)为典型多环芳烃(PAHs),利用PAHs优势降解菌,研究了非离子表面活性剂Tween20(TW20)对PAHs类疏水性有机物生物降解过程的影响结果表明,TW20对PHE具有较好的增溶效果;TW20具有很好的生物降解性;不同浓度的TW20存在情况下,降解菌对PHE都有很好的去除效果.TW20可以用于PAHs污染的生物修复.     

非离子表面活性剂溶液中多环芳烃的溶解特性

采用3种典型非离子表面活性剂(Tween80、Tween20和Triton X-100),对4种典型多环芳烃萘(naphtha-lene)、菲(phenanthrene)、芴(fluorene)和芘(pyrene)进行了溶解特性研究.结果表明,非离子表面活性剂对多环芳烃具有较好的增溶效果,在浓度大于临界胶束浓度(CMC)时,多环芳烃的溶解度与表面活性剂浓度成正比例线性相关通过质量溶解率(WSR)的比较,确定3种非离子表面活性剂对多环芳烃的增溶效果为Triton X-100＞Tween80＞Tween20,与其HLB值呈负相关.在非离子表面活性剂溶液中,多环芳烃的正辛醇-水分配系数(K_ow)与其胶束-水分配系数(K_m)呈现良好的线性相关关系.     

QCM-D与AFM联用解析EfOM在SiO2改性PVDF超滤膜表面的吸附机制

为了进一步从微观角度上研究不同过滤阶段出水有机物(Ef OM)在纳米Si O2改性超滤膜表面的具体吸附机制,通过调节Si O2添加比例从而获得不同改性程度的实际膜.借用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)与原子力显微镜(AFM)联用技术分别测定Ef OM在膜表面的吸附情况和Ef OM与膜之间的相互作用力.QCM-D实验结果与分析表明,膜表面的亲水性越好,膜表面Ef OM吸附量就越少,以及Ef OM在膜表面的吸附速率明显减缓.实验结果还发现,Ef OM的吸附经历了两个阶段:在初始阶段(15 min内),有机物快速吸附到膜表面并堆积;当Ef OM的吸附频率达到平衡时,耗散却处于非平衡状态,该现象说明虽然Ef OM在膜表面的吸附量达到稳定,但其吸附层的构象却仍在发生变化.AFM测定结果证明,随着亲水性的不断改善,Ef OM-膜、Ef OM-Ef OM之间的作用力均有所减小,该结果揭露了膜面Ef OM吸附量减少吸附速率下降的本质原因.QCM-D与AFM的联用有效地解释了膜改性对Ef OM吸附机制的影响.     

Adsorptive removal of iron and manganese ions from aqueous solutions with microporous chitosan/polyethylene glycol blend membrane

Microporous chitosan (CS) membranes were directly prepared by extraction of poly(ethylene glycol) (PEG) from CS/PEG blend membrane and were examined for iron and manganese ions removal from aqueous solutions. The different variables affecting the adsorption capacity of the membranes such as contact time, pH of the sorption medium, and initial metal ion concentration in the feed solution were investigated on a batch adsorption basis. The affinity of CS/PEG blend membrane to adsorb Fe(II) ions is higher than that of Mn(II) ions, with adsorption equilibrium achieved after 60 min for Fe(II) and Mn(II) ions. By increasing CS/PEG ratio in the blend membrane the adsorption capacity of metal ions increased. Among all parameters, pH has the most significant effect on the adsorption capacity, particularly in the range of 2.9-5.9. The increase in CS/PEG ratio was found to enhance the adsorption capacity of the membranes. The effects of initial concentration of metal ions on the extent of metal ions removal were investigated in detail. The experimental data were better fitted to Freundlich equation than Langmuir. In addition, it was found that the iron and manganese ions adsorbed on the membranes can be effectively desorbed in 0.1 mol/L HCl solution (up to 98% desorption efficiency) and the blend membranes can be reused almost without loss of the adsorption capacity for iron and manganese ions.     

阴离子型聚丙烯酰胺在离子交换膜上的吸附规律

研究了阴离子交换膜对阴离子型聚丙烯酰胺的吸附规律和影响因素.采用静态吸附的方法,测定了不同温度、不同浓度的阴离子型部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液在阴离子交换膜上的吸附量、吸附平衡时间,考察了初始HPAM溶液浓度、pH值以及溶液中其他离子浓度对其在离子交换膜上吸附的影响,目的是阐明阴离子交换膜对HPAM分子的吸附动力学过程、探讨各影响因素对吸附过程的影响.结果表明,阴离子型部分水解聚丙烯酰胺在阴离子交换膜上有明显的吸附作用,但在阳离子交换膜上吸附量几乎为0;阴离子交换膜对聚合物的吸附平衡时间随聚合物溶液初始浓度的增大而延长,且不同浓度、不同温度下的吸附过程动力学特征都能很好地遵循准二级动力学模型;303、308和313 K温度下,阴离子交换膜对聚合物的等温吸附可用Freundlich等温吸附模型很好地拟合,相关系数R2均达到0.99以上,温度越高,吸附量越大;聚合物溶液pH值和离子浓度对吸附效果有显著影响:pH=6时,吸附量达到最大值;吸附量随着离子浓度的增加而增大.