基于膜法含钴废水处理工艺中均相离子交换膜改性研究

基于等离子体照射技术,在磺化聚偏氟乙烯接枝苯乙烯均相阳离子交换膜(PVDF-g-PSSA膜)上接枝两性离子聚合物,改性使其具有高选择透过性及优异的抗污染能力。实验通过对改性膜离子迁移数、接触角及面电阻的测定来表征膜的改性效果,并通过应用实验来表征膜优异的实用性能。结果表明,改性膜的阳离子迁移数达到98.2%,较PVDF-g-PSSA膜提升了9.4%,亲水角下降了31°,面电阻下降了5.2Ω·cm~2。     

纳米氧化锌改性聚偏氟乙烯超滤膜的性能

采用共混法制备了纳米ZnO改性聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,考察纳米ZnO添加量对聚偏氟乙烯膜性能的影响。膜性能测定数据表明,适量纳米ZnO(1.5%~2.0%)的添加使膜孔径增大了53.91%,膜纯水通量提高了77.01%。同时,膜接触角随着纳米ZnO添加而降低,从89.3°逐渐减小到77.9°;衰减系数减小了48.84%,膜阻降低了76.62%,PVDF-ZnO超滤膜对牛血清白蛋白(BSA)的截留率稳定在90%以上。以大肠杆菌为代表的PVDF-ZnO膜抑菌性能测试结果表明,随着纳米ZnO添加量的增加,PVDF-ZnO膜抑菌率相应增加,尤其在纳米ZnO质量分数为3.0%时抑菌率高达62.9%,显著提高PVDF膜的抗菌效果。     

PVC/PES-g-PEGMA共混膜的制备及其耐污染性能

首先将聚乙二醇单甲基甲醚酯(PEGMA)接枝到聚醚砜(PES)上得到PES-g-PEGMA,然后利用溶液共混的方法,将聚氯乙烯(PVC)与PES-g-PEGMA共混,通过溶剂-非溶剂扩散诱导相分离法(NIPS)制备PVC/PES-g-PEGMA共混膜。在此基础上对PVC/PES-g-PEGMA共混膜的断面和表面微观结构、水通量、截留率、机械性能及耐污染等性能进行测试,并采用接触角,含水率(EWC),X射线光电子能谱仪(XPS)来表征PES-g-PEGMA的质量百分含量对PVC/PES-g-PEGMA共混膜亲水性的影响。结果表明,PVC/PES-g-PEGMA共混膜水通量,亲水性较纯PVC有很大程度的提高。耐污染性实验表明,随着PES-g-PEGMA的增加,耐污染性逐渐增强。实验结果同时也表明,该共混体系最佳共混比为7∶3。     

纳米二氧化钛负载改性天然高分子材料的研究

对丝瓜络及纳米二氧化钛进行接枝改性处理,再以戊二醛为中间反应物进行丝瓜络及纳米二氧化钛的交联反应从而在丝瓜络表面形成纳米二氧化钛薄膜,制备复合光催化剂。通过傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)及扫描电子显微镜(SEM)对样品结构、形貌进行了分析表征,表明纳米二氧化钛通过KH550的连接负载到了丝瓜络表面;室温下,以甲基橙为底物在365nm波长的紫外光照射下进行光催化降解试验,结果表明,复合光催化剂对甲基橙的催化降解率达到32.21%,且重复性光降解试验表明其可持续光降解能力较好。     

羽毛角蛋白海绵膜去除气溶胶简

通过添加一定含量增塑剂和冷冻干燥,将羽毛还原法产生的较少被利用的残渣制备成致密多孔具有一定柔韧性的角蛋白膜,不需预处理和交联剂,得率高。甘油添加量对膜的结构影响进行研究后表明,甘油含量5%时机械性能最佳,断裂强度为6.2 MPa,完整性和柔韧性最好,孔隙率最大,兼顾了较好的透气性和对气溶胶的较高去除率。该膜在18℃ 空气流速1 m/s下对大气气溶胶中PM₁₀去除率98%、PM_2.5去除率 39.28% 、PM_1.0去除率 32.97%,在制备口罩材料上具有一定应用潜力。     

蛋白类污染物在PVDF/GO杂化膜表面的吸附特性

为从微观层面探讨蛋白质在膜表面的污染特性,采用改性Hummers法制备出具有"二维结构"的氧化石墨烯(GO),制得不同GO添加量的改性膜,通过自制的镀膜芯片,结合耗散型石英晶体微天平(QCM-D)等研究了牛血清蛋白(BSA)对改性膜污染的动态过程。结果表明:GO表面含有大量的亲水性官能团,其添加量不同,改性膜的接触角呈现不同程度的降低,且改性膜的亲水性越高,BSA在膜面的吸附速率和饱和吸附量相对越低。吸附过程中污染物在改性膜面的吸附累积经历了2个阶段,吸附初始阶段BSA在膜面快速累积,污染层的黏弹性较小;吸附过程中GO改性膜表面的亲水性官能团促使水分子不断地渗透到污染层中,改变吸附层的构象,导致其黏弹性显著增大,使改性膜的抗污染性能得到有效提高。     

化工污泥基轻质填料的制备及其应用

将化工污泥焚烧灰渣掺入粘土、干燥化工污泥为原料,添加自制无机重金属稳定剂S01,经烘干、预热、焙烧等工艺过程,制备了粒径为10~20 mm的水处理填料。通过单因素实验考察了干污泥添加量、污泥焚烧灰渣添加量、S01添加量、预热时间、烧结温度等工艺条件对填料性能(堆积密度、吸水率)的影响,确定了填料的最佳制备条件:干污泥添加量20%,焚烧灰渣添加量40%,S01添加量5%,预热时间30 min,烧结温度1 150℃。此时,填料的堆积密度为569.11 kg/m3,吸水率为9.84%,重金属浸出浓度远远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别(GB5085.3-2007)》的浓度限值。采用扫描电镜观察了填料表面和内部孔隙特征,发现最佳制备条件下制得的填料表面粗糙多孔,内部具有发达的孔道结构。开展了填料的生物挂膜研究,结果表明,在挂膜启动13 d后,化工污泥基填料滤池的COD和氨氮去除率均趋于稳定,分别达到95.6%和71.8%,该处理效果略优于市售填料。验证了化工污泥基填料应用于生物滤池的可行性。     

颗粒物对无电压作用下离子交换膜分离去除铜离子的影响

在无外加电压条件下研究了颗粒物对阳离子交换膜分离去除铜离子效果的影响。选用硅酸、二氧化硅、氧化铝和水杨酸等4种物质作为颗粒物分别进行实验,其添加量均为50 mg/L。Cu2+及其补偿离子K+的浓度分别为0.0787mmol/L(5 mg/L)和0.787 mmol/L,水温为25±1℃,搅拌强度为600 r/min,水力停留时间为12 h。在所述实验条件下运行96 h后,水中无颗粒物干扰时,铜离子去除率为84%;水中存在带负电荷颗粒物(硅酸)和不带电荷颗粒物(二氧化硅和氧化铝)时,铜离子去除率略为下降至81%;而当水中存在带正电荷颗粒物(水杨酸)时,铜离子的去除率进一步下降为79%。研究结果表明带正电荷颗粒物对铜离子的交换去除影响较带负电荷或不带电荷颗粒物大,因为带正电荷颗粒物更易迁移至阳离子交换膜表面甚至进入膜内,并与膜表或膜内离子交换基团结合,从而导致铜离子交换去除明显下降。     

纳米光催化还原去除水中铜离子

基于纳米光催化还原技术,以纳米二氧化钛作为光催化剂,研究一种水体中重金属Cu2＋去除方法。采用原子吸收评价水体中Cu2＋去除效果,考察了水体pH值、不同光源及光照时间、催化剂添加量、Cu2＋初始浓度以及乙醇加入量的影响。结果表明,Cu2＋初始浓度在2～50 mg/L,pH为6.0～8.0,添加0.3 g/L纳米二氧化钛...     

有机磷农药纳米磁珠酶联免疫分析方法研究

将有机磷农药通用抗体固化在自行制备的纳米磁珠表面,以甲醇、丙酮、pH及包被纳米磁珠的抗体稀释度为主要影响因素,依据均匀设计法和间接竞争酶联免疫反应原理,对纳米磁珠酶联免疫分析(ELISA)方法进行了优化,并开展了纳米磁珠抗体复合物对多种有机磷农药识别作用的比较研究。结果表明,无论是甲醇还是丙酮,抗体稀释度与溶剂互作对半抑制浓度(IC50)的影响最大;与传统ELISA相比,纳米磁珠间接竞争ELISA对毒死蜱、喹硫磷、敌百虫、三唑磷、乙拌磷、伏杀磷、对硫磷、敌敌畏和久效磷均有较好的识别作用,IC50为1.29～6.34μg/mL,比传统ELISA降低了68.3%～95.6%,灵敏度大大提高。     

微量1,6-己二胺改性纳米Fe3O4对PVDF共混膜性能的影响

以微量的改性纳米四氧化三铁与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,制备具有良好亲水性、纯水通量和防污性能的PVDF复合膜。通过溶剂热法合成了经1,6-己二胺改性的纳米四氧化三铁(H-Fe_3O_4),同时比较了未经改性的四氧化三铁(Fe_3O_4)和改性后的四氧化三铁(H-Fe_3O_4)的结构性能差异。通过相转化法制备了H-Fe_3O_4(质量分数小于1.0%)与PVDF的共混复合膜(H-Fe_3O_4@PVDF复合膜)。通过测试膜的晶相组成、表面和断面形貌、静态纯水接触角、平均孔隙率、平均孔径、纯水通量、牛白蛋白截留率以及通量恢复率,研究微量H-Fe_3O_4的投加对复合膜性能的影响。结果表明,经1,6-己二胺调控合成的H-Fe_3O_4,比Fe_3O_4拥有更小的粒径、更好的单分散性以及更多的亲水官能团。向膜中添加0.3%的H-Fe_3O_4,可使复合膜的静态纯水接触角由80.9°降到66.6°,亲水性得到良好的改善。复合膜的平均孔隙率、平均孔径、纯水通量以及通量恢复率随H-Fe_3O_4投加量的增加均明显提高。当H-Fe_3O_4质量分数为0.4%时,复合膜的纯水通量从原膜的10.4 L·(m~2·h)~(-1)增加到了144.0 L·(m~2·h)~(-1),通量恢复率也从原膜的51.4%增加到了87.5%。微量H-Fe_3O_4的添加较好地改善了PVDF膜的性能,具有较好的实用价值。     

湿法再生吸附剂制备及用于大气CO_2的直接捕集

基于湿法再生吸附技术,利用强碱性季铵盐树脂材料制备了异相吸附剂薄膜,应用于大气中极低CO2的直接分离,以对抗全球变暖。通过滴定法分析吸附剂材料的电荷密度和吸附容量,利用SEM分析不同工况下制备出来的膜材料的表观结构,并对膜材料进行CO2吸附性能的测试。结果发现,热处理能够明显提高膜材料的吸附性能,还研究吸附剂制备对吸附速率,吸附量和机械强度等性能的影响,发现粒径小于43μm的树脂粉末,按60%质量分数制成的500μm厚膜材料具有较优的综合性能。     

表面改性GOT/PVDF超滤膜的制备及对水中微污染物的去除

以氧化石墨烯-二氧化钛(GOT)纳米复合物作为亲水化改性剂,通过动态过滤法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行改性,得到GOT/PVDF改性膜。分别选用腐殖酸(HA)、磺胺嘧啶(SDZ)作为水中微污染物的代表物质,研究了改性膜在不同光照条件下对HA及SDZ的去除行为,同时考察了膜表面GOT的稳定性。结果表明:GOT/PVDF改性膜能提高对水中天然有机物的去除并控制膜污染;在光催化条件下,GOT/PVDF膜能够去除98.3%的SDZ,远高于黑暗条件下31.8%的去除率。     

CNT-PVDF复合中空纤维膜的制备及其电辅助抗膜污染性能

电辅助膜过滤是减缓膜污染的有效方法,但是受限于缺乏稳定性好、机械强度高、制备工艺简单的导电膜。通过在PVDF膜表面真空抽滤CNT制备得到了导电的碳纳米管-聚偏氟乙烯(CNT-PVDF)复合中空纤维膜,然后利用酸化CNT表面羧基与聚乙烯醇的羟基发生交联反应来固定CNT,以提高导电功能层的稳定性。抗污染实验结果表明:单纯膜过滤在5个运行周期内的膜通量衰减72%,反冲洗再生后膜通量为初始通量的58%;而在电辅助下(2 V电压,膜作为阴极),静电排斥作用可以有效降低膜通量衰减速度,减缓膜污染程度,5个运行周期内的膜通量衰减均小于10%,反冲洗再生时能完全恢复膜初始通量。以上研究结果可为推进电辅助缓解膜污染技术的实际应用提供参考。     

纳米零价铁的制备及其去除水中对氯硝基苯的研究

通过FeSO4与KBH4反应,利用液相还原法制备纳米零价铁颗粒(NZVI),用XRD、SEM和BET对其性能进行表征。在常温常压下利用纳米铁还原废水中的对氯硝基苯(p-CNB),探讨了反应条件对还原率的影响。结果表明,制备过程中碱性物质(NaOH)的添加可以明显减小颗粒粒径,增大比表面积,提高纳米铁还原反应的效率。NZVI对于对氯硝基苯有很好的去除效果,NZVI用量、p-CNB初始浓度和pH值均对其去除效率产生影响。在纳米铁投加量为1 g/L,pH=2的条件下,添加NaOH的纳米铁能在120 min内将质量浓度为50 mg/L的对氯硝基苯基本完全降解,降解率为98.8%。此外,还对NZVI还原对氯硝基苯的机理进行了初步探讨。     

超高温烟尘过滤陶瓷滤料的制备

以硅酸铝纤维和莫来石纤维为主体材料,纳米二氧化硅作为高温陶瓷黏结剂,制备出一种适用于800℃下直接过滤的除尘滤料。研究了纳米二氧化硅添加量和烧成温度对多孔陶瓷过滤材料性能的影响,通过TG-DSC确定纳米二氧化硅的熔融温度,利用SEM表征材料的纤维粘结情况和孔隙结构。结果表明,纳米二氧化硅添加量为3%,烧成温度为1 300℃时,制备出的材料性能较佳,抗折强度为4.96 MPa,过滤阻力为139 Pa(过滤风速为1 m/min),气孔率为80%。     

垃圾焚烧飞灰制备水处理填料

摘要以垃圾焚烧飞灰、页岩和稻壳为原料,经造粒、烘干、焙烧等工艺,制备水处理填料(以下简称填料),并通过单因素实验研究了不同条件下填料的性能。结果表明,填料的最佳制备条件为垃圾焚烧飞灰添加量(以质量分数计,下同)77.5%,页岩添加量15.0%,稻壳添加量7.5%,焙烧温度1 080℃,焙烧时间10min。在此条件下,填料的堆积密度为0.587 6g/cm~3,吸水率为23.67%,破碎率与磨损率之和为1.32%,比表面积为2.472m~2/g。经检测,填料的重金属浸出值远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)限值。通过扫描电子显微镜(SEM)对填料的表面及内部结构进行观测,发现制备的填料表面较为粗糙,内部孔隙发达。将填料应用于模拟废水处理中,COD和氨氮去除率分别达87%和56%。     

负载工艺对ACF担载二氧化钛光催化性能的影响

采用分散液中添加环氧树脂黏结剂并进行热处理的方法,制备出活性炭纤维(ACF)担载二氧化钛光催化材料。并对光催化材料的表面形貌和孔结构进行表征,评价复合光催化材料对亚甲基蓝溶液的光催化降解性能。重点探讨了负载方式、负载时间以及光催化剂的添加量等方面对光催化活性的影响。研究表明,当采用浸渍方式、负载时间控制在15 min左右、光催化剂添加量达11 g/L时,ACF/TiO2光催化复合材料中光催化剂负载量最佳,在15%左右,对亚甲基蓝(初始浓度为50 mg/L)的降解效果最好,在2 h内可以达到90%。     

纳米二氧化锆改性膜生物反应器处理生活污水的试验研究

对聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行共混改性,制备出纳米二氧化锆(ZrO_2)改性的中空纤维膜。通过对改性膜和未改性膜的纯水通量、机械性能、微观结构、接触角、含水率、孔隙率等参数进行表征,并使改性膜和未改性膜组件应用于膜生物反应器处理生活污水,对比了两者的出水水质,并对其膜过滤过程中的阻力进行分析。结果表明:两个膜组件应用于膜生物反应器污水处理效果良好,对COD和BOD5的去除达到90%以上,对氨氮的去除达到80%以上,对TN和TP的去除达到70%以上。与未改性膜相比,改性膜的膜通量更大,阻力更小,表明纳米ZrO_2可明显改善PVDF中空纤维膜的亲水性,提高其抗污染能力。     

湿法再生吸附剂制备及用于大气CO2的直接捕集

基于湿法再生吸附技术,利用强碱性季铵盐树脂材料制备了异相吸附剂薄膜,应用于大气中极低CO2的直接分离,以对抗全球变暖。通过滴定法分析吸附剂材料的电荷密度和吸附容量,利用SEM分析不同工况下制备出来的膜材料的表观结构,并对膜材料进行CO2吸附性能的测试。结果发现,热处理能够明显提高膜材料的吸附性能,还研究吸附剂制备对吸附速率,吸附量和机械强度等性能的影响,发现粒径小于43μm的树脂粉末,按60％质量分数制成的500μm厚膜材料具有较优的综合性能。