Improved blending strategy for membrane modification by virtue of surface segregation using surface-tailored amphiphilic nanoparticles

Membrane modification is one of the most feasible and effective solutions to membrane fouling problem which tenaciously hampers the further augmentation of membrane separation technology. Blending modification with nanoparticles (NPs), owing to the convenience of being incorporated in established membrane production lines, possesses an advantageous viability in practical applications. However, the existing blending strategy suffers from a low utilization efficiency due to NP encasement by membrane matrix. The current study proposed an improved blending modification approach with amphiphilic NPs (aNPs), which were prepared through silanization using 3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate (TMSPMA) as coupling agents and ZnO or SiO₂ as pristine NPs (pNPs), respectively. The Fourier transform infrared and X-ray photoelectron spectroscopy analyses revealed the presence of appropriate organic components in both the ZnO and SiO₂ aNPs, which verified the success of the silanization process. As compared with the pristine and conventional pNP-blended membranes, both the ZnO aNP-blended and SiO₂ aNP-blended membranes with proper silanization (100% and 200%w/w) achieved a significantly increased blending efficiency with more NPs scattering on the internal and external membrane surfaces under scanning electron microscope observation. This improvement contributed to the increase of membrane hydrophilicity. Nevertheless, an extra dosage of the TMSPMA led to an encasement of NPs, thereby adversely affecting the properties of the resultant membranes. On the basis of all the tests, 100% (w/w) was selected as the optimum TMSPMA dosage for blending modification for both the ZnO and SiO₂ types.

Open image in new window

     

长江-洪泽湖段突发跨界污染风险交流信息图谱研究

在分析我国当前环境风险交流存在问题基础上,将信息图谱引入到流域突发跨界环境污染风险交流中.参考公共卫生领域信息图谱制定步骤,结合突发跨界环境污染风险管理特点与要求,构建流域突发跨界环境污染利益相关方构架体系.编制流域突发跨界环境污染事件利益相关方问题清单框架,对流域突发跨界环境污染利益相关方问题计算权重,按权重大小进行排序分类.以南水北调东线工程长江-洪泽湖段为研究区域,绘制风险交流信息图谱,利用ArcGIS制作信息图谱单元图以及单元表实现对海量信息资料的挖掘、提炼与表达,不仅满足了利益相关方对于信息的迫切需求,提高了环境风险交流效率,保证了突发跨界环境污染应急处理处置措施的有力实施.同时也为利益相关方进行有效的风险沟通提供了预见性、准确的关键信息与支持信息,为流域突发跨界环境污染风险决策提供辅助信息工具.     

不同污泥龄膜生物反应器内微生物的群落结构特征

为研究不同污泥龄MBR(膜生物反应器)内的微生物群落结构特征,构建了SRT(污泥龄)分别为10、20、40和80 d的4个平行的MBR,通过PCR-DGGE技术获得各MBR内微生物的DNA指纹图谱,并对条带进行切胶测序. 结果表明,SRT不影响MBR对废水的处理效果,不同SRT下MBR对NH₄+-N和COD_Cr的去除率均能达到90%以上. DGGE结果表明,在运行过程中,各MBR内的微生物群落结构均发生了明显变化,并且不同SRT的MBR内总细菌群落结构变化特征相同;SRT影响同一微生物在各MBR中的出现速率;总细菌Shannon-Wiener多样性指数和丰富度指数均随着SRT的增加而升高,SRT为80 d的MBR内Shannon-Wiener多样性指数最高. 测序结果表明,不同SRT的MBR内的优势种属不同,其中Arcobacter sp.、beta proteobacterium及Thiothrix sp.为不同SRT的MBR中共同存在的关键菌属,对MBR的运行起着重要作用.      

南京夏季气溶胶吸湿增长因子和云凝结核的观测研究

为了更加全面地研究长三角地区气溶胶的理化特性,尤其是吸湿和活化特性,于2013年8月在南京市区对气溶胶的吸湿增长因子(GF)和云凝结核(CCN)展开相关观测研究.使用串联电迁移率颗粒物吸湿粒径分析仪(H-TDMA)观测32~350nm气溶胶在相对湿度为90%条件下的吸湿性参数,使用云凝结核计数器(CCNC)观测过饱和度在0.2%~0.8%的CCN数浓度.结果表明,不同气溶胶粒子的吸湿增长行为均表现出较为明显的双峰分布,即一个强吸湿模态和一个弱吸湿模态,且吸湿性在不同粒径(爱根核模态和积聚模态)上存在较为明显的不同,不溶性物质和二次气溶胶所占比重较大,并且在稳定的天气条件下,气溶胶的混合状态表现为由外混向内混发展的过程.观测期间该区域CCN的平均数浓度为13776(0.6%)cm-3,比沿海区、山区、干旱地区及清洁城市地区要高很多.其日变化表现为中午时刻出现峰值,影响因素主要与光化学反应有关.同时25日出现的轻雾过程对CCN有较为明显的清除作用.通过吸湿性参数计算得到的CCN数浓度和实际观测得到的CCN数浓度进行了闭合实验,结果显示出较好的相关性,表明将未饱和条件下观测得到的吸湿性参数带入到K?hler方程中,即可预测过饱和条件下气溶胶的活化能力.     

黄山大气气溶胶新粒子生长特性观测分析

利用2012年9月22日~10月28日黄山地区大气气溶胶、二氧化硫和臭氧观测数据,结合气象数据,分析气溶胶新粒子的生成-增长特征.分析发现,在33个有效观测日中,有新粒子生成-增长的观测日占总数的18.2%,其中晴天的发生频率为37.5%,新粒子生成-增长都开始于晴天上午,与无新粒子观测日相比,太阳辐射量、风速、SO2及O3浓度较高,环境温度和相对湿度较低.气溶胶新粒子的增长具有由小及大的特点,核模态气溶胶粒子(10~20nm)数浓度最先增加,爱根核模态粒子(20~50nm)数浓度随着时间推移逐渐增大,但浓度峰值依次下降,平均增长率为3.58nm/h. SO2浓度先于核模态气溶胶数浓度到达峰值,其氧化后的产物H2SO4为新粒子的核化提供前体物,并且参与新粒子的增长过程,当SO2浓度较低时,不会发生新粒子生长事件.     

水合物法海水淡化脱盐效率研究

采用水合物生成装置分别加入二氧化碳和甲烷气体通过水合物法进行2组海水淡化实验。每组实验分别提取3次不同反应时间的水合物晶体,检测水合物中Na+、Mg2+、K+、Ca2+、B3+的离子浓度。结果表明:CH4水合物形成过程中,盐离子的脱盐效率与离子半径和所带电荷量呈线性相关性。CO2水合物生成实验中,由于Ca2+与CO2-3反应生成Ca CO3颗粒,故Ca2+离子浓度变化与离子半径和电荷量呈非线性关系。同时提出更全面的水合物法海水淡化中盐离子的排斥机制。较于反渗透传统方法,水合物法具有脱硼效果好的优势。     

基于非结构模糊决策支持系统的建筑施工安全管理体系研究

基于建筑施工特点和前人的研究,确定建筑施工的安全管理要素及决策准则。运用非结构模糊决策支持系统确定建筑施工安全管理体系中各要素的权重,从而对各要素进行优先级排序。研究结果表明:建筑施工安全管理体系中各要素优先级排序为事故隐患排查与治理、现场监督、安全宣传、各级管理人员参与、安全教育培训、安全审查、建立健全安全政策。该研究为建筑企业进行资源优化配置提供了重要的依据。     

压力容器设计中的环境温度与最低设计金属温度

环境温度在容器设计中不仅影响设计压力的合理确定,而且更影响最低设计金属温度的确定直至影响材料的正确选择。通过对规程标准的解读,结合液化石油气储罐设计对此进行了讨论,认为环境温度应视为容器的特例工况条件,容器设计应将与其对应的设计压力一起作为设计载荷条件,不仅要对容器的壁厚进行校核,而且尚需根据容器的一次应力判断并确认是否需要修订完善容器设计的选材、制造及检验等技术要求,使容器设计文件正确完整,保证容器制造的安全可靠性。     

中国人-地碳源汇系统空间格局演变及其特征分析

论文从人-地结合视角看待碳移动问题,根据2001—2009 年遥感数据和能源数据,分别计算各省碳排放和碳吸收量,引入流动比率,从而划分出高碳源地、低碳源地和碳汇地,结合标准差椭圆进一步分析人-地碳源汇系统离散和聚集趋势,进而得出人-地碳源汇系统空间格局演变及其特征。研究表明：①高碳源地主要集中在华北地区和上海地区,作为高碳源地的华北地区呈逐步向外扩张趋势,低碳源地主要在华东地区、华中地区和广东地区,呈现不断向西、南方向扩散趋势,碳汇地主要在西北、东北和西南地区;②高碳源地从点状式分布逐步向外扩散,到2009 年呈现华北两端聚集,上海突出的类三角形结构,低碳源地呈现华中和华东两端聚集,广东、吉林突出的类四边形结构,而碳汇地基本是在外围包围低碳源地,人-地碳源汇系统呈现逐级由上至下态势,高碳源地不断由内向外扩散,低碳源地不断转变成高碳源地,同时碳汇地也不断转变成低碳源地;③2001—2009 年高碳源地标准差椭圆位于华东和华北地区,分布格局呈西北—东南格局,范围在2005 年之前基本不变,2005 年之后逐步扩大;2001—2009 年低碳源地标准差椭圆主要集中在华东和华北地区,分布格局从“东北—西南”到“西北—东南”,再到“东北—西南”,最后又回到“西北—东南”,低碳源地在主轴和辅轴上分布不断分散,2001—2003 年间变化最大,2003 年之后变化幅度减少;2001—2009 年期间碳汇地系统呈东北—西南分布格局,且椭圆整体位于中国东部和中部地区,碳汇地系统在此期间并没有出现较大的波动。     

秋季南通近海大气气溶胶水溶性离子粒径分布特征

2012年10~11月在南通近海设立观测点,利用Anderson分级采样器采集大气气溶胶样品,用离子色谱仪(Metrohm IC)分析其中10种水溶性离子组成.结果表明,南通秋季近海PM10和PM2.1中水溶性离子浓度分别为59.70,45.96mg/m3.PM2.1中主要离子质量浓度排列依次为SO42->NO3->NH4+>Ca2+. SO42-,NO3-和NH4+占PM10中离子浓度的80%以上,二次离子为近海区域气溶胶的主要成分.SO42,NH4+和NO3-均表现出单峰型分布,峰值区间均为0.43~1.1mm,Ca2+,Na+和Cl-表现为双峰型.Ca2+高浓度峰值出现4.7~5.8mm粒径段内;Na+和Cl-峰值出现在0.43~1.1mm和3.3~5.8mm内,但最大峰值浓度区间不一致.PM10中nss-SO42-/SO42-比值均高于90%,陆地源对近海硫酸盐的影响显著.nss-SO42-/NO3-的比值在<2.1μm的粒径段内均大于1,表明该区域固定源是大气细粒子中离子的重要贡献源,但移动源对粗粒子的影响值得重视.个例分析显示,稳定的天气系统,高污染排放内陆地区的污染物传输,是造成10月27日的严重污染过程的主要原因.