SGO/PVDF-g-PSSA复合质子交换膜的制备及抗污染性研究

为更好的提高PVDF-g-PSSA质子交换膜的性能,将磺化氧化石墨烯（SGO）与PVDF-g-PSSA共聚物混合制得SGO/PVDF-g-PSSA复合质子交换膜.用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）以及X射线测定仪（XRD）证实了GO的成功磺化.对复合膜进行SEM表征并考察了复合膜的主要性能,得到了最佳SGO掺加量.使用耗散型石英晶体微天平（QCM-D）研究了复合膜的抗污染性能.实验结果表明：当SGO添加量为1.0%时,复合膜的含水率达到44.34%,质子传导率为0.085S/cm,综合性能达到最佳.QCM-D实验表明,在纯水和50mmol/L PBS条件下,复合膜表面的BSA吸附量均最低,且|ΔD/ΔF|最大,说明吸附层较为疏松,复合膜具有较好的抗污染性.     

红球菌跨膜运输荧蒽的差异膜蛋白分析

提取不同时间荧蒽诱导下红球菌BAP-1分泌的膜蛋白,利用同位素标记相对和绝对定量技术（iTRAQ技术）结合液相二级质谱对差异膜蛋白进行聚类以及生物信息学分析.旨在从蛋白质层面上研究红球菌BAP-1跨膜运输荧蒽过程中起关键作用的膜蛋白种类及其作用机制.结果共鉴定到172个差异膜蛋白.通过差异膜蛋白的COG和GO功能分析,发现荧蒽的加入主要影响了红球菌BAP-1细胞膜上与能量、转运相关的膜蛋白.ABC转运蛋白和TonB依赖转运蛋白作为微生物主要的载体蛋白对BAP-1跨膜运输荧蒽起到了重要作用.过氧化氢酶和超氧化物歧化酶在第6d有一个显著上调,作为抗氧化防御机制来保护微生物.各种膜蛋白在不同阶段发挥着各自作用,这些蛋白共同组成蛋白互作网络调控红球菌BAP-1的跨膜运输过程.     

Nano CuO/g-C3N4 sheets-based ultrafiltration membrane with enhanced interfacial affinity, antifouling and protein separation performances for water treatment application

To improve the interfacial affinity and antifouling properties of polyphenylsulfone(PPSU)membrane, nano CuO/g-C3 N4(g-CN) sheets were synthesized via facile calcination route as one pot synthesis method. The uniformly assembled nanohybrid fillers, CuO on g-CN sheets were confirmed by using XRD, TEM, EDX and FTIR analysis. The non-solvent induced phase inversion technique was used to fabricate the nanohybrid ultrafiltration(UF)membranes by doping different concentration(0.5–1 wt.%) of nano CuO/g-C_3 N_4(g-CN)sheets within the PPSU matrix. The results of contact angle, atomic force microscopy,energy-dispersive X-ray spectroscopy reveal that surface structure and physico-chemical properties of nanohybrid membrane plays lead role in solute interaction and rejection compared to bare membrane, M0. Furthermore, the interfacial affinity of membrane was explored in detail via surface free energy, spreading coefficient, wetting tension and reversible work of adhesion analysis. Nanohybrid UF membrane, with 0.5% of the filler(M1)displayed remarkable permeation flux of 202, 131 L/m2/hr for pure water and protein solution, respectively while maintaining a high protein rejection(96%). Moreover, the exceptional dispersion of the nanosheets in the polymer matrix enhanced FRR(79%) and decreased the overall resistance of M1 compared to the pristine membrane(M0). Overall results suggest that the incorporation of nano sheets is a facile modification technique which improves the comprehensive membrane performance and holds a great potential to be further explored for water treatment.     

超滤膜负载UiO-66@Fe3O4@UiO-66强化PPCPs去除和膜污染控制

本研究通过聚偏氟乙烯（PVDF）膜内负载具有协同吸附和催化作用的金属有机骨架（MOFs）,吸附去除水中药品及个人护理品（PPCPs）,并且达到膜滤过程中多功能材料吸附能力再生和膜污染控制的双重目的.在膜吸附方面,共混基质膜（MMMs）内MOFs材料UiO-66@Fe₃O₄@UiO-66能够有效吸附以水杨酸（SA）和邻-苯二甲酸二甲酯（DMP）为模板化合物的两种常见PPCPs.在膜催化再生方面,UiO-66@Fe₃O₄@UiO-66中的Fe₃O₄能够催化H₂O₂生成强氧化性的羟基自由基（HO·）,实现对MOFs/PVDF膜吸附能力再生和膜内污染控制的耦合.结果表明,pH=7±0.1条件下,10% MOFs/PVDF膜对0.1 mmol·L^-1 SA和DMP吸附去除率最高,它们的去除率可分别达到64.2%和46.1%.除此之外,膜内UiO-66@Fe₃O₄@UiO-66催化5 mmol·L^-1 H₂O₂,能够使膜通量和膜吸附性能恢复率分别达到91.8%和94.2%.实验设计的这种负载多功能MOFs共混基质膜的特点是它对膜吸附能力再生和膜污染控制过程的耦合.这为生化尾水深度净化过程中PPCPs去除和膜抗污染性能改善提供了新的思路.     

乌鲁木齐主城区不透水层(玻璃表面)有机膜中PAEs的污染特征

采集乌鲁木齐主城区不透水层(玻璃表面)有机膜样品,使用气相色谱法测对样品中PAEs(DMP、DEP、DBP和DEHP)进行分析,探讨不透水层膜中PAEs累积水平、组分特征与空间分布等污染特征。结果表明:乌鲁木齐不透水层(玻璃表面)有机膜中的PAEs以DEP为主,其次是DBP,其他PAEs相对较少;在空间分布上,DMP、DEP、DBP在沙依巴克区含量最高,其次是新市区,水磨沟区含量最低,DEHP与其他PAEs的空间分布略有差异,表现为在新市区含量最高;在功能区分布上,DMP、DEP、DBP均表现为商业区工业区交通密集区居民文教区公园广场区,DEHP与其他PAEs功能区分布略有差异,表现为交通密集区居民文教区商业区工业区公园广场区,PAEs来源的不同是造成其功能区分布差异的主要因素;乌鲁木齐ΣPAEs及不同类型的PAEs含量都高于其卫星城昌吉市3～4个数量级,这从一定程度上揭示出大城市不透水层PAEs的含量可能远大于中小城市。本项研究将有利于深入认识干旱区城市典型介质不透水层中的PAEs富集及其机制,为准确预测PAEs污染趋势及制定相关环境保护政策提供科学依据。     

GO-TiO2改性PVDF复合膜去除微污染水体中氨氮

以氧化石墨烯（GO）、二氧化钛（TiO₂）和氧化石墨烯-二氧化钛（GO-TiO₂）为改性物质,借助真空过滤法对聚偏氟乙烯（PVDF）微滤膜进行改性制备复合膜.利用接触角测量仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外变换光谱、X射线粉末衍射仪等手段探究了复合膜的结构和亲水性.同时选用腐殖酸（HA）作为水中微污染物的代表考察了复合膜的抗污染性能.选择常州滆湖支浜水样作为原水,研究了复合膜在黑暗及紫外光条件下对氨氮的去除效果.结果表明,GO、TiO₂和GO-TiO₂（GT）复合膜均具有优于PVDF膜的亲水性和抗污染性能,黑暗条件下,GO浓度为1mg/mL的GO复合膜氨氮去除率最高,达到26.4%;紫外光条件下,GO和TiO₂间存在协同作用,GO-TiO₂浓度为1mg/mL、GO/TiO₂=3：1的GT复合膜氨氮去除效率达到最佳（58.2%）.     

溶解氧对HLB-MR反应器内有机物的生物絮凝影响

为了研究溶解氧（DO）对高负荷生物絮凝-膜反应器（HLB-MR）内有机物生物絮凝规律的影响,采用平行对比实验,考察了不同DO条件下反应器内有机物的生物絮凝效果、胞外聚合物（EPS）含量、金属阳离子浓度和微生物群落结构.结果表明：DO浓度分别为1~2mg/L和6~8mg/L时,HLB-MR反应器的絮凝效率分别为83%和89%,两反应器内上清液的浊度差别也进一步证实,较高的DO浓度下,反应器的生物絮凝效果更好.DO浓度在6~8mg/L时,HLB-MR反应器内结合态EPS和自由态EPS的含量分别为15.64mg/（g·VSS）和8.71mg/L,两者均显著高于DO为1~2mg/L时的11.83mg/（g·VSS）和6.56mg/L,反应器浓缩液中镁和铝的浓度也均明显高于低DO浓度时所对应的值,这说明在高DO条件下,有更多的EPS与金属阳离子结合而固定在污泥基质中,促进了生物絮凝.高通量测序表明,DO浓度分别为1~2mg/L和6~8mg/L时,HLB-MR反应器内细菌的群落结构差异明显,高DO浓度反应器底泥中Actinobacteria和Saccharibacteria的相对丰度较高,可能对生物絮凝有促进作用.     

基于常规处理的微污染水源水处理工艺改进措施简

我国大部分给水处理厂主要采用混凝-沉淀-过滤-消毒的常规处理工艺,该工艺对有机物、氨氮等去除效果有限,同时存在消毒副产物残留等问题。根据我国经济发展现状,分析了常规处理工艺的改进措施,包括对常规工艺进行强化,在常规处理工艺之前增加预吸附和预氧化,在常规处理工艺之后增加臭氧-生物活性炭吸附、膜处理等。这些措施在保留原处理工艺的基础上,通过调整操作条件或增加处理设施来改善出水水质,具有投资少、见效快的特点。     

Pervaporation of ethanol produced from banana waste

Banana waste has the potential to produce ethanol with a low-cost and sustainable production method. The present work seeks to evaluate the separation of ethanol produced from banana waste (rejected fruit) using pervaporation with different operating conditions. Tests were carried out with model solutions and broth with commercial hollow hydrophobic polydimethylsiloxane membranes. It was observed that pervaporation performance for ethanol/water binary mixtures was strongly dependent on the feed concentration and operating temperature with ethanol concentrations of 1–10%; that an increase of feed flow rate can enhance the permeation rate of ethanol with the water remaining at almost the same value; that water and ethanol fluxes was increased with the temperature increase; and that the higher effect in flux increase was observed when the vapor pressure in the permeate stream was close to the ethanol vapor pressure. Better results were obtained with fermentation broth than with model solutions, indicated by the permeance and membrane selectivity. This could be attributed to by-products present in the multicomponent mixtures, facilitating the ethanol permeability. By-products analyses show that the presence of lactic acid increased the hydrophilicity of the membrane. Based on this, we believe that pervaporation with hollow membrane of ethanol produced from banana waste is indeed a technology with the potential to be applied.     

两级序批式反应器运行模式下平板膜污染机理研究

从膜污染物分析、微生物代谢产物EPS、SMP对膜污染的影响等方面,对两级序批式反应器运行模式下的平板膜污染机理进行了试验研究.结果表明,膜表面及膜孔内部存在以球菌、杆菌为主的生物污染,膜表面的无机污染物主要是Fe、Na、Zr、Rb、Ca等化合物在浓差极化的作用下超过其溶解度极限后结晶形成的盐垢,膜表面的有机污染物主要是蛋白质,是形成膜表面凝胶层的主要原因,而蛋白质在膜面为伴随有电子转移的化学吸附,从而引起膜通量严重下降.