复合沸石动态膜系统的脱氨效能及其对沸石的同步回收

为同步实现吸附脱氨和微尺寸沸石回收,将沸石与动态膜技术耦合联用,构建了一种复合沸石-动态膜系统,并考察其脱氨和沸石回收效果。在初始氨氮质量浓度为10 mg·L⁻¹条件下,投加10 g·L⁻¹沸石可有效实现氨氮的去除,去除率为67%。吸附动力学和等温模型分析结果表明,该过程符合准二级动力学模型,Langmuir吸附等温模型拟合得到的最大氨氮吸附量为4.12 mg·g ⁻¹。按照1:1的质量比投加沸石与硅藻土,在投加量均为1 g·L⁻¹,流量为40 mL·min⁻¹,支撑膜孔径38 μm下可快速形成动态膜,出水浊度稳定在1 NTU以下,氨氮去除率可达到56%,在脱氨的同时能够实现沸石的有效回收。该研究结果可为复合沸石动态膜系统同步吸附脱氨和吸附材料回收提供参考。     

基于碳源储存的污水生物脱氮除磷效率及污水处理系统延伸成本分析

以我国北方某改良型A²/O工艺 (设计规模6×10⁴ m³·d⁻¹) 为例,基于一年的运行数据,考察碳源储存与生物脱氮除磷能力之间的关系,分析碳源利用效率和能耗情况。结果表明：在7—9月,系统碳源的综合利用效率为53%~55%,这说明消耗的碳源中超过50%比例用于生物脱氮除磷;反硝化菌较聚磷菌对环境的变化更敏感;外加碳源的延伸成本占直接成本的20.5%。因此,污水处理厂应充分考虑进出水水质及环境条件变化对碳源有效利用的影响。本研究结果可为减污降碳协同增效背景下城市污水处理厂A²/O工艺及其他常规工艺的优化调控提供参考。     

曝气策略对膜面剪切力的影响机制及其优化

曝气冲刷是浸没式MBR工艺不同于常规活性污泥法工艺的关键特征,然而现行规范的曝气系统设计与运行比较粗放,缺乏气泡尺寸模拟优化方法。以可直接观测的工程规模 (500 m³·d⁻¹) 膜生物反应器为研究对象,对穿孔管角度进行了优化研究,并用群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)模型模拟污泥混合液不同粘度下的内部气泡分布情况。结果表明：穿孔管角度垂直向下、60°、45°、30°、垂直向上在膜面产生的平均剪切力分别为1.74、1.46、1.19、1.38、1.67 Pa,这表明曝气角度最优为垂直向下。0.3%、0.5%和0.8%浓度的羧甲基纤维素钠(Carboxymethyl cellulose, CMC)下产生的平均剪切力分别是1.51、1.92、2.24 Pa,气泡直径逐渐增大。且气泡尺寸越大、流速越大,分布越均匀。基于0.3%、0.5% CMC的速度实验结果与 PBM模拟结果基本吻合。该研究结果可为MBR技术的工艺优化和系统控制方法提升提供参考。     

中试规模下蜂窝式Mn-Ce/Al2O3脱硝催化剂的低温性能

采用自行设计的反应装置,研究中试规模条件下关键参数对蜂窝堇青石Mn-Ce/Al2O3催化剂脱硝效率的影响以及抗硫抗水性能,并通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）和比表面积测试仪（BET）研究催化剂的理化性质。结果表明,反应温度、空速、氨氮比对催化活性均有明显影响,同时,催化剂对氮氧化物浓度有较强适应性,NO浓度在134~469 mg·m-3区间内脱硝效率均可保持在75%以上。催化剂在100 oC,空速3 336 h-1,[NH3]/[NO]为0.9,烟气量20 m3·h-1条件下连续反应168 h,其催化效率可以稳定保持在75%~80%,说明蜂窝式Mn-Ce/Al2O3具有良好的稳定性。催化剂在含5%H2O气氛中催化效率由80%减少至60%,在去除H2O后抑制作用消失。反应气中通入143 mg·m-3 SO2后催化效率由80%降低至62%,停止通入SO2后活性不能恢复。同时通入143 mg·m-3 SO2和5%H2O,催化效率下降并维持在53%左右,停止通入后活性恢复至67%。通过对SO2中毒前后的催化剂表征分析可得,SO2存在条件下生成的硫酸铵盐堵塞了20 nm孔径以下的部分孔道,覆盖了催化剂表面活性位点,是引起效率下降的主要原因。     

双分离层复合纳滤膜的制备及其性能

以改性后的聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基膜,依次采用层层自组装(LBL)和界面聚合的方法制备了具有双层分离层的复合纳滤膜。以间苯二胺(MPD)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,聚乙烯亚胺(PEI)为阳离子聚电解质,聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)为阴离子聚电解质,探索了LBL条件对双分离层复合纳滤膜性能的影响,考察了通过不同制备方法获得的纳滤膜对硫酸镁(MgSO4)的分离性能,得到了最佳的LBL制备条件：PEI溶液的浓度为1.00 g·L-1,pH为7;PSS溶液的浓度为1.00 g·L-1,pH为10,支撑电解质氯化钠(NaCl)浓度为1.00 mol·L-1,单一聚电解质(PEI或PSS)的沉积时间为20 min。与仅通过界面聚合法制得的聚酰胺纳滤膜相比,在界面聚合反应之前,先通过LBL沉积1.5层的聚电解质层时得到的复合纳滤膜分离性能优异稳定,在0.80 MPa的压力下,过滤2.00 g·L-1 MgSO4溶液时的通量为18.6 L·(m2·h)-1,截留率达到99.07%。     

Ti/Ru/SnO2+Sb2O5电极的制备及其对垃圾渗滤液的电催化氧化

通过实验探究了不同Ru掺杂量对 Ti/Ru/SnO2+Sb2O5电极电化学性能及表面结构的影响。结果表明：Sb含量10%,溶胶涂覆6层,煅烧温度600 ℃,煅烧时间1 h条件下,Ru掺杂量为10%的涂层电极的加速寿命最长,为50 min;该条件下制备的电极涂层表面金属氧化物 SnO2的特征峰强度较大,峰形窄;涂层表面光滑,无裂缝。同时用Ti/Ru/SnO2+Sb2O5电极处理垃圾渗滤液MBR出水,Ru掺杂为10%的电极对废水COD去除率最高,为93.33%,电解出水芳香化程度大幅降低,对腐殖质和芳香族化合物的去除效果良好。研究对Ti/Ru/SnO2+Sb2O5电极在实际工业生产中的应用具有指导意义。     

直接利用葡萄糖的液流催化燃料电池改进

液相催化燃料电池（LCFC）可直接处理生物质并产电,而电池结构等因素对电池性能有明显影响,但目前还缺乏上述方面的研究。通过系列产电实验考察了温度和酸化条件对Nafion115膜性能的影响、不同氧化条件下石墨毡的改性效果以及电池内部导流槽在不同葡萄糖浓度条件下的影响。结果表明：质子交换膜适宜以80 ℃酸化处理,该条件下电池功率密度达到5.39 mW·cm-2;石墨毡改性适宜以50 mL·min-1干空气流速在420 ℃条件下对其进行煅烧,该条件下电池功率密度进一步提升至6.21 mW·cm-2;葡萄糖浓度显著影响电池性能,当浓度为2.0 mol·L-1时,导流槽结构会降低电池性能,当浓度为1.0 mol·L-1和0.50 mol·L-1时,导流槽结构使电池性能更优,并且也更加稳定。     

温度对离子液体支撑膜捕集CO2的影响

传统CO2的捕集方法存在设备投资大、环境污染严重、再生能耗高等缺点,利用新型绿色工质离子液体负载于聚偏氟乙烯上制备离子液体支撑膜可以较好地解决该问题。在压力为0.2 MPa、流量为50 mL·min-1、温度在298~318 K范围内变化时,测定了CO2在1-乙基-3甲基咪唑双三氟磺酰亚胺盐（[Emim][Tf2N]）和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[Emim][AC]）2种离子液体支撑膜中的渗透系数、溶解度和扩散系数,采用Van’t Hoff方程对溶解度数据进行关联、Arrhenius方程对渗透和扩散系数的数据进行关联。实验结果表明,CO2在2种离子液体支撑膜中的渗透和扩散系数随着温度的升高而增大,溶解度随着温度的升高而降低。[Emim][Tf2N]离子液体支撑膜对CO2的捕集性能优于[Emim][AC]支撑膜,CO2在[Emim][Tf2N]支撑膜中的溶解度最大值为0.447,在[Emim][AC]离子液体支撑膜中的最大溶解度为0.253,由此可确定离子液体支撑膜分离CO2的最佳工作温度,为其在工业应用中奠定良好的基础。     

溶液对蛋白质污染膜的清洗效果分析

采用牛血清蛋白（BSA）代表有机物,自行开发了聚偏氟乙烯（PVDF）膜片,结合耗散型石英晶体微天平（QCM-D）,考察不同NaCl浓度条件下BSA在PVDF膜面的微观解吸行为及吸附层结构特征;并使用原子力显微镜测定相应离子条件下与膜污染行为相关的微观作用力大小,综合膜性能恢复实验,解析NaCl溶液对有机物污染膜的清洗机理. 结果表明：随着NaCl离子浓度的从1增加到300 mmol·L-1,PVDF与羧基官能团之间的相互作用力逐渐减小,BSA污染层松散度逐渐增大;同时引入大量的水合Na+离子进入BSA污染层内部,破坏BSA污染层内部的静电吸引力和氢键,进而破坏吸附层结构,伴随着BSA污染膜的通量恢复率随着NaCl离子浓度的增加而大幅度提高。     

Fe3O4/纤维素纳米复合材料的制备及其对亚甲基蓝的吸附

采用化学沉淀法与液相复合方法联合制备磁性无机-有机Fe3O4/纤维素复合材料。采用扫描电镜及红外光谱对其进行结构表征,以亚甲基蓝溶液为模拟废水,考察了接触时间、溶液初始pH及反应温度等因素对其吸附性能的影响,分别用准一级动力学和准二级动力学方程对数据进行拟合。结果表明,温度为22℃,溶液初始pH为7.55,Fe3O4/纤维素纳米复合材料加量为0.67 g·L-1,接触时间2 h,30 mg·L-1亚甲基蓝脱色率达99.20%,准二级动力学模型能更好地描述Fe3O4/纤维素复合材料对亚甲基蓝的吸附行为。同时,Fe3O4/纤维素纳米复合材料具有较强的磁性,可通过简单的磁铁吸引作用进行分离。