纳米氢氧化镁改性PVDF超滤膜的制备与表征

通过相转化法制备了纳米PVDF/Mg(OH)_2共混超滤膜,研究了负载Mg(OH)_2对PVDF膜结构和性能的影响。以牛血清蛋白(BSA)为模拟污染物进行超滤试验,测试膜的纯水通量和截留率;测定膜表面和水之间的接触角,进而定量分析比较膜表面的亲水性;利用微机电子控制万能试验机测试膜的机械性能;通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)等方法表征膜表面特征。结果表明,添加纳米Mg(OH)_2的改性膜保持了原有膜的晶型结构,证明纳米Mg(OH)_2与PVDF材料有很好的相容效果。当纳米Mg(OH)_2添加量为0.8%(质量分数)时,改性效果达到最优。此时,接触角从73.1°降至59.6°,纯水通量为333.37 L/(m~2·h),较未改性前提高了126.3%,膜的拉伸最大力为6.8 N,断裂伸长率为16.2%,较未改性膜的机械性能有明显提高,膜的抗污染性也显著提高。     

远程氩等离子体对聚醚砜膜表面性能的改性

采用双悬浮探针和电子自旋共振法定量对远程氩等离子体进行诊断,确定了电子、离子浓度和自由基浓度的分布,以预测表面改性的最佳区;利用远程氩等离子体对聚醚砜（PES）超滤膜进行表面改性,通过接触角测量、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析改性前后膜表面结构和性能的变化,最后利用牛血清蛋白分离实验分析改性前后膜的分离性能和抗污染性能变化.结果表明,氩等离子体中电子、离子浓度沿轴向距离逐渐降低,在30cm后接近于0,而40cm处自由基浓度仍维持在90%以上,为可能的最佳表面改性区;在该区对PES超滤膜改性后,引入含氧基团和含氮基团,膜表面（O+N）/C原子比从0.18增大到0.46,增强膜表面极性;在最佳处理条件下,膜表面接触角从67°减小到18°,使膜表面亲水性能增强,抑制了电子、离子对膜的刻蚀作用;通过牛血清蛋白实验测定改性后膜污染率由70.3%减小到64.7%,抗污染性能提高.     

循环流化床粉煤灰与煤粉炉粉煤灰磁选除铁差异性研究

粉煤灰中氧化铁是其高值化利用过程的主要杂质,高效去除铁杂质对于粉煤灰高值利用具有重要意义。采用湿法磁选方法对循环流化床粉煤灰（CFB灰）、碳热还原循环流化床粉煤灰（R-CFB灰）及煤粉炉粉煤灰（PC灰）进行除铁研究,并对不同类型粉煤灰中铁的存在形式进行对比,最后对粉煤灰中铁的去除和铝的回收进行了考察。结果表明:CFB灰直接磁选铁的去除率仅为17.6%,PC灰直接磁选铁的去除率可达到55.8%,这与CFB中的铁主要以赤铁矿形式存在,而PC灰中的铁主要以磁铁矿形式存在有关;经碳热还原后CFB灰中的铁由赤铁矿转变为磁铁矿,在磁场强度为400 mT,磁选3次,液固比为20:1的条件下,R-CFB灰的除铁率为64.7%,,铁含量从3.4%降低到1.2%,且铝的回收率为78.6%。与PC灰磁选法除铁效果对比,经碳热还原的CFB灰可达到较高的除铁率。     

响应曲面法优化Fe(Ⅲ)改性卡氏变形杆菌吸附去除Sb(Ⅴ)及其机理

水环境中过量Sb（Ⅴ）所引起的环境危害受到越来越多的关注.为了考察工艺参数对铁盐改性生物吸附剂吸附Sb（Ⅴ）效果影响、交互作用及其机理,以Fe（Ⅲ）改性卡氏变形杆菌吸附剂（简称“FMPAs”）为研究对象,采用Box-Behnken响应曲面法对FMPAs吸附处理合成含Sb（Ⅴ）废水的吸附时间、FMPAs投加量、pH、温度及Sb（Ⅴ）初始浓度等因素进行优化,确定了最优吸附条件,并对吸附过程的等温模型、动力学模型及吸附机理进行了研究.结果表明:①FMPAs吸附Sb（Ⅴ）的最优条件为吸附时间3.0 h、FMPAs投加量1 910.04 mg/L、pH 2.31、温度45.0℃、Sb（Ⅴ）初始浓度24.80 mg/L,且最优条件下Sb（Ⅴ）的去除率高达97.03%.②FMPAs对Sb（Ⅴ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型,其最大吸附容量（q_max）为60.506 mg/g,其吸附动力学过程可采用准一级动力学模型拟合,属于单层吸附和化学吸附.③FMPAs吸附Sb的机理主要为Fe（Ⅲ）改性卡氏变形杆菌生成了Fe—O—OH、Polyose—Fe、Polyose—O—Fe（OH）₂等化合物,这些物质中羟基被Sb（Ⅴ）取代生成新的配合物Fe—O—Sb,使Sb（Ⅴ）得到吸附去除.研究显示,FMPAs对Sb（Ⅴ）具有较高的吸附容量,是一种极具潜在应用价值的绿色生物质吸附剂,可用于处理含Sb（Ⅴ）废水.      

改性活性炭对内分泌干扰物的吸附效能与机制

为提高活性炭对内分泌干扰物的吸附效率,分别采用混合酸溶液,氨水,KMnO₄溶液和表面活性剂溶液对活性炭进行改性.采用比表面积及孔隙度分析仪、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和Boehm滴定法对改性后活性炭表面化学性质及孔隙特征的变化进行评价.通过静态吸附实验确定活性炭的最佳改性方法,并对改性后活性炭吸附机理进行探讨.实验结果表明,KMnO₄改性活性炭（AC-K）表现出最佳的污染物吸附性能,其对邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、阿特拉津（Atrazine）和磺胺甲恶唑（SMZ）的去除率分别可达到94.5%、93.8%和95.5%,且吸附过程符合二级动力学方程和D-R模型.由模型计算结果可知,AC-K对目标污染物的吸附速率明显加快,其中对Atrazine的二级吸附速率常数是AC的1.75倍.AC-K对DBP、Atrazine和SMZ的理论饱和吸附量也分别比改性前分别提高了42.2%、629%和122%.经KMnO₄改性后,活性炭的吸附机制由物理吸附占主导,转化为离子交换吸附.     

漆酶改性玉米秸秆髓的制备及其吸油特性

采用绿色生物酶技术改性玉米秸秆髓（CSP）,在CSP表面由漆酶催化接枝十八胺,以提高材料的亲油疏水性能,制得高效吸油剂LCSP.研究了改性温度、改性时间、TEMPO浓度、漆酶用量及十八胺浓度等因素对LCSP亲油疏水性能的影响,同时采用SEM、BET、XRD、接触角、FTIR、XPS等分析技术对改性前后CSP理化特性进行表征,并进行了吸油研究.结果表明,在35℃下,投加100U/g的漆酶、4.48mmol/LTEMPO、8.91mmol/L十八胺,改性CSP6h,制得的材料吸油量最大、吸水量最小,油吸附量从13.24g/g提升至40.82g/g,水吸附量从13.76g/g降至3.83g/g.吸附过程符合准二级动力学模型,吸附剂的重复利用实验表明本方法制备的材料具有良好回收再利用能力.     

NGO/PDA-DAG改性膜制备及抗污染性能研究

以多巴胺（DA）、1,3-二氨基胍盐酸盐（DAG）、氨基化氧化石墨烯（NGO）为改性剂,将氧化沉积和表面接枝法联用于聚偏氟乙烯（PVDF）原膜表面改性,得到NGO/PDA-DAG改性膜,研究改性膜的制备条件及其抗污染性能.结果表明：①改性膜最佳制备条件为DA浓度1.5mg/mL,DA氧化沉积时间4h,DAG质量浓度1wt%,NGO浓度2mg/mL,NGO接枝时间1h;②改性膜的亲水性能改善明显.改性剂向膜面引入了-NH₂、C=N、-OH、C=O等亲水性官能团,使静态接触角由68.7°（原膜）下降到38.7°（改性膜）;③改性膜比原膜具有更高的机械强度.改性层改善了原膜表面应力传递盲区,使改性膜表面粗糙度由原膜的46.5nm下降到18.3nm.改性膜的拉伸强度和杨氏模量分别为22.83和376.25Mpa,比原膜提高了39.72%和13.57%;④改性膜的选择透过性和抗有机污染性能显著提高.与原膜相比,改性膜对牛血清白蛋白（BSA）的截留率提高18.64%、纯水通量恢复率提高34.08%、膜总污染率下降20.67%（可逆污染率提高13.41%、不可逆污染率下降34.08%）;⑤改性膜抗菌性能强,且抗菌效果稳定持久.改性膜连续4次抗菌测试（38℃下接触2h）的平均抗菌率分别为92.3%、88.5%、87.9%、85.6%,能有效防止生物膜污染发生,而原膜无任何抗菌特性.     

造块焙烧对于酸碱联合法提取粉煤灰中氧化铝工艺的改进

以实现粉煤灰最大利用价值并有效回收氧化铝为出发点,采用造块焙烧引入酸碱联合法的方式来提高粉煤灰的利用率。在造块方式下,最优实验条件得到最高的氧化铝浸出率为84%,通过XRD、SEM等进一步分析了造块方式的优势。该工艺可以实现铝硅分离,硫酸也可以循环使用。动力学研究表明:造块过程粉煤灰颗粒和块样内部毛细通道起到了类似高炉中焦炭的骨架作用,造块处理为反应塑造了介观尺度的多孔结构,在缩小了固液两相之间距离的同时,有效改善了气液两相的传质条件,从而提高氧化铝的浸出率。     

钢渣改性研究进展及展望

我国钢渣产生量巨大,随着日益严格的环保要求,为使钢渣达到资源化利用的目的,钢渣改性成为需要迫切解决的工作。简述了我国钢铁行业产生的钢渣的组成特点、资源化利用存在的问题;重点综述了钢渣改性的研究进展。结合现存钢渣改性工艺的特点,指出热态钢渣碳酸化改性,不仅可以充分利用钢渣本身的巨大热能,实现钢厂内CO₂减排,还能够实现钢渣稳定性和胶凝性能的改善,是今后钢渣改性研究的重要方向。     

聚合物改性粉煤灰制备多孔复合材料及其性能研究

制备了高掺量粉煤灰为基质的聚乙烯醇/纤维素复合多孔材料。该复合材料制备过程简单易行,不需高温高压。通过XRF、XRD、FT-IR、SEM以及压汞法对该粉煤灰复合材料进行了表征和结构分析,探索了原料混合比例、干燥温度对样品结构和性能的影响。研究发现:聚乙烯醇可以有效提高该复合材料的无侧限抗压强度,纤维素可有效改善材料的孔隙结构;材料的孔隙主要来自水分蒸发过程中的气泡聚合,在外部不加压的条件下制备样品,需控制干燥温度对样品内部孔隙结构的影响。当粉煤灰含量为80%,聚乙烯醇含量为10%,纤维素含量为10%时,复合材料具有较好的孔隙率、孔隙结构、抗压强度和吸水性及保水性。有一定强度的以粉煤灰为基质的亲水性材料也适合作为吸附材料或滤料,未来可以进一步通过改善材料内部结构,以及活化功能性官能团以提高材料的综合性能,为粉煤灰的综合利用拓展途径。