新型复合材料处理氮磷废水的性能研究

采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(Hexadecyl Trimethyl Ammonium Bromide, HDTMA)和稀土溶液氯化镧(LaCl₃)对人造沸石进行改性,以增强其对水中氨氮和总磷的同步去除效果.结果表明,HDTMA和LaCl₃可有效负载于人造沸石表面,且在pH为7的条件下,改性沸石对氨氮和总磷的去除率分别由改性前的75%和1%提高到95.67%和91.96%.影响因素的实验表明,改性沸石对不同浓度废水的氨氮和总磷去除率均达到90%以上;氮、磷的去除率随改性沸石投加量的增加而上升;准二级动力学模型适合描述改性沸石对氨氮吸附的动力学过程,准一级动力学模型适合描述改性沸石对总磷吸附的动力学过程;吸附等温线说明改性沸石对水中氨氮的吸附属于离子交换,对水中磷酸盐的吸附包含离子交换和化学吸附两种过程.此外,通过再生性能、负载强度和离子竞争的试验证明改性沸石能应用于实际生化尾水的氮、磷去除.     

真菌预处理优化制备微介多级孔炭及其吸附甲苯的研究

提出采用黄孢原毛平革菌对生物质前体物进行预处理的制备策略,从而研发孔结构可调的多级孔炭材料模板.选用荷叶作为生物质原材料,探讨菌种投加量、培养时间对多级孔炭材料前驱体的影响,并采用水蒸气物理活化法,分析活化温度和活化时间对炭材料比表面积、孔径分布和表面官能团的综合作用.最后,通过Raman、XRD、BET、FTIR、TGA、SEM、EA等手段表征其物理化学性质,并考察真菌预处理对炭材料的甲苯吸附性能的影响.结果表明,在生物质荷叶质量30 g、菌种投加量4 mL、培养时间7 d、活化温度800℃、活化时间90 min条件下制备的微介多级孔炭材料,在含有较多介孔的前提下比表面积可达937 m~2·g~(-1),总孔容为0.68 cm~3·g~(-1).动态模拟吸附实验发现,经预处理的炭材料在甲苯浓度905 mg·m~(-3)下对其饱和吸附容量为304 mg·g~(-1),是未经真菌调控荷叶吸附容量的1.83倍,吸附性能的提升主要归因于比表面积、孔容及表面酸性基团增大的作用.经真菌预处理调控的炭材料对甲苯的吸附符合Langmuir吸附等温线,属于单分子层吸附.     

膨润土吸附水中有机污染物的应用进展

论述了膨润土的吸附机理,介绍了膨润土的物理及化学改性方法及其对有机染料废水,焦化废水,烟草废水,煤泥水,含酚类、石油烃类、抗生素废水及微污染水等的处理效果。针对膨润土作为环保吸附剂存在的问题指出了今后的研究方向:1)将研究成果应用于实际废水;2)研究环境友好且效果好的改性工艺及材料;3)研究新的吸附剂制备形式;4)加大膨润土在废气处理上的研究力度;5)研制吸附效果更佳且能处理复杂成分污水的新型复合吸附剂。     

不同改性多壁碳纳米管对Cr3+的吸附性能

通过催化裂解法制备多壁碳纳米管,利用不同化学试剂对多壁碳纳米管改性,研究了不同化学改性对多壁碳纳米管表面物理化学特性的影响和Cr3＋的吸附特性。结果表明,所制备的多壁碳纳米管孔隙均匀,外径为30～50 nm,长度为0.5～2μm,经过不同化学改性表面有效地引入了含氧基团。未改性、H2SO4、HNO3、H2SO4-HNO3改性碳纳米管对Cr3＋的吸附动力学均符合Langergren模型;吸附等温线均符合Freundlich模型。温度和pH升高均有利于改性多壁碳纳米管对Cr3＋的吸附。     

生物炭的制备及其镁改性对污染物的吸附行为研究

以小麦和玉米秸秆为原料,于不同温度下制备了生物炭样品,并采用氯化镁(MgCl_2)、乙酸镁(Mg(CH_3COO)_2)和硝酸镁(Mg(NO_3)_2)对秸秆及其生物炭进行改性.通过分析各生物炭产率、pH、元素分析、比表面积、CEC、XRD及FT-IR,探究了生物炭理化性质的变化规律.各样品对氨氮、Pb(Ⅱ)及乙草胺的吸附试验结果表明:小麦秸秆经Mg(CH_3COO)_2改性后得到的生物炭的饱和吸附量最大;对3种吸附质的吸附过程均符合准二级吸附动力学方程;低浓度下吸附过程均可自发进行,对氨氮的吸附符合Langmuir模型且以离子交换作用为主,对Pb(Ⅱ)的吸附符合Freundlich模型且以离子交换作用为主,对乙草胺的吸附符合Langmuir模型且以分配、氢键和π-π电子受体供体作用为主.     

颗粒冲蚀对注射法制备C/C-ZrC-SiC复合材料 抗烧蚀性能的影响研究

目的采用ZrC和SiC复相陶瓷对C/C复合材料进行改性,研究改性后的复合材料受到颗粒冲蚀破坏的烧蚀行为。方法采用注射法将ZrC和SiC复相陶瓷前驱体引入到等温化学气相渗透法(ICVI)制备的低密度C/C复合材料中,再通过高温热处理、ICVI的方法制备出ZrC和SiC复相陶瓷改性的C/C(C/C-ZrC-SiC)复合材料,随后对制备的复合材料进行高速颗粒冲击实验破坏,并对破坏后的试样进行氧乙炔火焰烧蚀,研究其烧蚀行为。结果改性后的复合材料线冲蚀率和质量冲蚀率分别为253.1μm/s和79.8 mg/s,相较于同孔隙率的C/C复合材料分别降低了49.2%和61%。颗粒冲蚀破坏后C/C-ZrC-SiC复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为4.26μm/s和1.44 mg/s,相比于同孔隙率的C/C复合材料,分别降低了37%和39%。结论由于引入的ZrC和SiC陶瓷相的硬度大于碳基体,C/C-ZrC-SiC复合材料在受到高速颗粒的冲击时,能通过硬质陶瓷相起到抗冲击作用,使得改性后的复合材料抗冲蚀性能大幅度提高。受到颗粒冲蚀破坏后的C/C-ZrC-SiC复合材料内部仍存在超高温陶瓷相,烧蚀过程中能够形成ZrO2骨架结构和SiO2球形颗粒,进而有效保护碳纤维和热解碳基体。     

镉胁迫下蚯蚓金属硫蛋白氧化修饰的研究(Oxidative Modification of Metallothionein in Earthworm under Cd Stress)

金属硫蛋白(MT)是生物体内的一类富含巯基(—SH)的蛋白,在细胞氧化还原调控和重金属解毒等方面具有重要作用.MT的—SH可以络合重金属,同时对氧化作用很敏感,重金属胁迫产生的活性氧物质(ROS)可以将其氧化成二硫键(S—S).为揭示镉(Cd)对蚯蚓MT的—SH含量及其氧化修饰的影响,将蚯蚓放入Cd浓度为0、100、300mg·kg-1的黄棕壤中胁迫21天,通过SBD-F标记和高效液相色谱(HPLC)结合的方法测定MT中—SH和S—S的含量.结果显示,随着Cd浓度的增加,蚯蚓体内的—SH和S—S含量均逐渐增加,但S—S所占比例降低.这说明Cd诱导了蚯蚓体内MT合成,并且诱导量随着Cd胁迫的增强而增加,但—SH的氧化修饰程度有所下降.     

改性柚子皮吸附剂对模拟废水中Pb^2＋的吸附性能

以废柚子皮为原料,经ZnCl2浸泡一加热的化学改性手段制备改性柚子皮生物吸附剂,并通过模拟试验研究该吸附剂对废水中Pb^2＋的去除。考察了模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和Pb^2＋初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂去除Pb^2＋的影响,并研究柚子皮吸附剂对Pb^2＋的吸附动力学及吸附特征。结果表明,模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和Pb^2＋初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂吸附废水中Pb^2＋均有显著影响。适宜的吸附条件为pH5．3-6．5,吸附时间1．5h,吸附剂用量10g·L^-1,Pb^2＋初始质量浓度100mg·L^-1,温度30℃。在该条件下,废水中Pb^2＋去除率在90％以上。柚子皮吸附剂对废水中Pb^2＋的吸附符合动力学二级反应方程,等温吸附规律可用Langmuir、Freundlich和Temkin模型进行较好的描述。     

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.

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微生物燃料电池改性阳极处理PTA废水

探讨了不同改性阳极对微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)产电性能及其对MFC处理难降解废水能力的影响.以单室空气阴极为基础,利用0.1 g电气石、质量分数75%二氧化锰/埃洛石纳米管(manganese bioxide/halloysite nanotube,MnO_2/HNT)和多壁碳纳米管-羧基(multi-walled carbon nanotube-carboxyl,MWCNT-COOH)对MFC阳极进行修饰.结果表明,不同改性阳极的MFC对含精对苯二甲酸(purified terephthalic acid,PTA)废水的去除率均高于70%,且化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率在79%以上.相较于其他几种改性阳极,以MWCNT-COOH改性材料作阳极的MFC产生的最大输出电压最高,获得的最大功率密度最高,分别为529 mV和252.73 mW·m~(-2).