Fouling of nanofiltration membrane by effluent organic matter： Characterization using different organic fractions in wastewater

The UF membrane with molecular weight cutoff (MWCO) ranging from 2 kDa to 100 kDa and XAD-8 resin were employed to identify the characteristic of molecular weight (MW) distribution of wastewater effluent organic matter (EfOM) in terms of TOC and UV254, as well as the amounts of the hydrophilic/hydrophobic organic fractions in different MW ranges. Then, the nanofiltration (NF) membrane fouling experiments were carried out using the above fractionated water to investigate the effect of MW distribution and hydrophilic/hydrophobic characteristics of EfOM on the membrane flux decline using the fractionated water samples above. The experimental results have shown that 45.61% of the total organics belongs to the low MW one, among which the percentage of the hydrophilic organics with low MW (less than 2 kDa) was up to 28.07%, while that of the hydrophobic organics was 17.54%. In particular, the hydrophilic fraction was found to be the most abundant fraction in the effluents. MW distribution has a significant effect on the membrane fouling. When the MW was less than 30 kDa, the lower the MW, the larger was the specific flux decline, while in the case of MW higher than 30 kDa, the higher the MW, the larger was the specific flux decline, and the decline degree of low MW organics was larger than the high MW one. With the same MW distribution range, specific flux decline of the hydrophilic organic was considerably slower than that of the hydrophobic organic, which indicated that the hydrophobic organic fractions dominantly contribute to the flux decline.     

不同材质滤膜测量大气颗粒物质量浓度和化学组分的适用性——以安德森分级采样器为例

为提高不同粒径段大气颗粒物质量浓度及化学组成测量数据的准确性,使用惯性撞击式采样器对北京、千烟洲和鼎湖山3个站点的大气颗粒物分9个粒径段进行了采集,从质量浓度偏差和化学组成的角度进行了方法学探讨.结果表明,在恒温25℃、恒湿50%平衡条件下,称量石英材质的采样膜获得的PM2.1质量浓度相对于TEOM在线PM2.5观测结果的正偏差为20%左右,正偏差诱因是环境空气相对湿度过高.干燥(10%湿度,25℃)微环境平衡处理方法有利于采样后膜片中H2O析出,使得上述正偏差降低至8%.通过条件实验,确定了石英膜采样前后在干燥器中放置72h平衡后称重、差减获得各级质量浓度的方法,可将偏差控制在可接受范围之内.基于这种方法获得的PM2.1质量浓度与TEOM在线PM2.5观测结果呈显著线性相关(R2=0.89,P0.05).为达到通过化学成分重构质量浓度的需求,建立了同步使用石英膜采集样品并用于水溶性成分、有机碳和元素碳含量分析,而使用纤维素膜采样后用于金属元素分析的方案.应用上述方案对样品进行了全化学分析,对PM2.1质量进行了重构,重构获得的质量浓度与称重获得PM2.1质量浓度也呈显著线性相关(R2=0.89,P0.05).     

江苏久吾高科技股份有限公司

江苏久吾高科技股份有限公司成立于1997年,是依托于南京工业大学无机膜科技成果转化的股份制企业。公司致力于陶瓷滤膜的研发、生产,膜工程设计,膜成套设备制造及技术服务,为国内大型的、具有陶瓷膜生产自主知识产权的企业。公司建有院士工作站、企业技术中心,拥有20多项发明专有技术,组织制定了与陶瓷膜相关的国家及行业标准5项。公司拥有丰富的膜制造、膜系统工程建造经验,以及众多领域的应用实例,陶瓷膜产品在环保工程、水处理、石油化工、生物制药、冶金、食品等工业领域得到广泛应用。     

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.     

不同采样膜对大气颗粒物酸性测定影响的研究

颗粒物特别是酸性细粒子对人体呼吸系统具有毒性效应,且颗粒物呈酸性还会加速许多气溶胶二次组分的形成,从而影响环境和气候.因此,本文在美国环保署(EPA)制定的颗粒物酸性标准测定方法的基础上,分别采用玻璃膜、石英膜、Teflon膜和复合纤维素酯滤膜(MCE膜)在实验室中进行平行提取测定,探讨各种膜对颗粒物酸性测定的影响,确定不同条件下加入H+量与提取H+量之间的标准曲线,评价不同采样膜对颗粒物酸性测定的准确性与精密度.结果显示,Teflon膜、MCE膜、石英膜、玻璃膜用于颗粒物酸性测定,其测定的精密度和准确性分别为9.4%和7.8%、9.9%和13.0%、15.6%和18.1%、17.8%和16.1%.玻璃膜用于H+的数据测定时,由于其标准曲线的斜率变化范围大(0.745～1.048),基质碱性物质背景值高,导致测定的潜在误差最大.     

脂肪族及杂环分子结构和纳滤膜特性对截留率的影响规律

选择20种脂肪族及杂环化合物作为模型污染物,分别测定了三种不同纳滤膜对脂肪族及杂环化合物的截留率.结果表明,脂肪族及杂环化合物的截留率受到分子的分枝结构、环状结构、酸性和膜特性的影响:对于同分异构体,分枝结构愈多,截留率愈高;环状有机物与分子量相近的直链有机物相比,截留率明显偏高;脂肪酸的截留率高于绝大多数醇类、醚类和酮类等不离解的化合物;孔径小、荷电量大的纳滤膜截留率更高.通过基于遗传算法结合偏最小二乘回归法(GA-PLS)建立了纳滤膜对脂肪族及杂环化合物截留率的定量构效关系模型,通过分析回归方程,可以看出膜与脂肪族及杂环化合物之间的电性作用并不是影响截留率的主要因素,而分子形状和大小对截留率的影响很显著.     

环境空气中气态和颗粒态总氟化物分析方法优化

对双层磷酸氢二钾浸渍滤膜采集-氟离子选择电极测定环境空气中1、24 h气态和颗粒态总氟化物的方法进行了优化研究。方法采用小流量采集(24 h采样流量为16.7 L/min,1 h采样流量为50 L/min),解决了现有方法在样品采集上的问题,优化了样品制备中超声提取和静置方法。采样体积为3、24 m~3时,方法检出限分别为0.5、0.06μg/m~3,测定下限分别为2.0、0.24μg/m~3。实际样品测定,采样1 h时,加标回收率为87.9%~109%;采样24 h时,加标回收率为80.2%~99.3%,平行样测定的精密度为0.3%~2.9%,方法精密度和准确度良好,适用于环境空气中氟化物的测定。     

滤膜在颗粒物无机元素监测中的适用性研究

筛选国内外12个制造商的玻璃纤维、石英、特氟龙、聚丙烯、乙酸纤维、硝酸纤维和混合纤维等7类材质34种滤膜,测定滤膜中的铍、铬、锰、钴、镍、铜、锌、砷、钼、镉、锡、锑、铊和铅等14种元素含量,探讨不同材质滤膜中各元素的质量分数分布,采用大气固定源污染物排放标准中项目限值和分析方法标准中质量控制要求,对铜、锌之外的12种元素进行适用性评价。结果表明:玻璃纤维滤膜比其他材质滤膜中无机元素的质量分数高1～5个数量级,进口玻璃纤维滤膜中铬、镍、砷、镉等4种元素质量分数高于多数国产玻璃纤维滤膜,国产A、H玻璃纤维滤膜中14种元素质量分数相对较低;仅混合纤维滤膜中镉、铅的测定值浓度低于最严标准限值的10%,玻璃纤维滤膜之外的其他材质滤膜均能满足监测其余10种元素的本底需求。     

滤膜对PM2.5采样和组分分析准确性的影响

以大流量采样器采样为例,通过多个采样器应用不同滤膜多周期现场采样、滤膜的孔隙结构与组成分析以及不同采样介质背景下PM2.5组成分析,研究了不同滤膜对PM2.5浓度测定和组分分析的影响。结果表明：聚四氟乙烯（PTFE）滤膜和玻璃纤维滤膜、石英滤膜对于PM2.5浓度值的测定一致性很好,但PTFE滤膜的测定含量较玻璃纤维滤膜和石英滤膜略低;其原因与滤膜的微观结构和颗粒物在滤膜上的聚集状态有关;空白滤膜的背景值差异影响PM2.5中化学组分浓度的测定。