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。     

电絮凝-超滤除氟工艺参数优化研究

电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)工艺在饮用水除氟方面具有良好的应用前景。研究了EC-UF除氟效果和膜污染过程,考察了电流密度、水力停留时间、初始pH、初始氟浓度对除氟效果和膜污染的影响。结果表明,在连续流下EC-UF工艺除氟效果良好,在电流密度30 A/m2、水力停留时间20 min、初始pH在6.0~7.0的最佳工艺条件下,氟的去除率达到80%以上。膜污染主要是由电解过程产生的铝絮凝剂与氟离子形成的颗粒物质导致。上述结果为EC-UF除氟工艺改进提供了参考和依据。     

混合型乳化液膜萃取分离处理工业化纤废水

为了去除工业化纤废水中的水溶性污染物,采用混合型乳化液膜法对废水样品进行了处理,以紫外吸收值和COD去除率为指标。结果表明,不同的表面活性剂、废水浓度、反应时间、液膜组成及处理工艺(包括内相酸浓度、油水比、乳水比)等对处理效果都会产生影响;其中T-152是最合适的表面活性剂,当体系pH=4,油内比为1:1, 乳水比为1:3,废水初始COD为1 000 mg/L左右,表面活性剂的量:溶剂煤油的量:膜固定剂(TOA)三者体积比为5:25 000:1时,搅拌处理30 min,废水中紫外吸收光谱的最强吸收峰红移且峰强减小,COD的去除率达到96.5%,出水COD小于100 mg/L;处理后,废水的色度和浊度均得到显著降低,去除率达到98%以上,达到了排放要求。     

强化除磷型A/O-MBR工艺运行稳定性

采用缺氧/好氧膜生物反应器(A/O-MBR)处理合成的生活污水,考察了投加不同浓度的聚合氯化铝(PAC)对该工艺在除磷效能及运行稳定性方面的影响。结果表明,投加PAC可以有效降低出水TP的浓度;在投加量为150 mg/L时,TP的去除率达到最优,为90.1%,出水浓度维持0.48 mg/L左右,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。投加一定量的PAC可以有效提高微生物的活性;此外,可以降低污泥絮体的Zeta电位,增大污泥絮体的粒径,降低胞外聚合物(EPS)中多糖的浓度,进而有效延缓膜污染的速率。     

4段式平板膜处理污泥的中试研究

4段式平板膜处理污泥及中水回用工艺是根据次临界通量的原理设计运行的。在中试装置运行25 d的过程中,发现污泥浓度逐级提升,在进泥浓度为3 g/L左右时,出泥平均可达35 g/L;同时发现,膜出水COD和氨氮浓度均在工艺运行18 d内分别保持在50 mg/L和10 mg/L;最后,研究发现,从第1段到第4段过程中,污泥的粒径逐渐减少,而污泥的粘度和毛细脱水时间是逐渐增大的。     

曝气条件对浸没式膜生物反应器内流场的影响

为深入研究流场动力学特性对浸没式膜生物反应器系统内膜面污染的控制,应用fluent软件对浸没式膜生物反应器内气液两相流动进行了三维数值模拟研究。采用标准k-ε湍流模型和欧拉多相流模型,考察了改变曝气条件对膜面气液速度场及气含率分布的影响。模拟结果表明,在相同曝气强度下,1 mm曝气孔径下膜面气液两相的速度增加较孔径2 mm、3 mm的快;曝气孔径为1 mm时,膜面的液相速度随着曝气强度的增加逐渐增大;曝气孔径为1 mm时,曝气量为5.5 m3/h所形成的漩涡区较大,膜面气含率值较高且分布较均匀,气液两相接触面积较大,膜面冲刷效果较好;模拟观察到反应器底部靠近壁面局部气含率较低,不利于活性污泥中微生物的生长,需要进一步优化曝气和反应器结构。     

PVC/PES-g-PEGMA共混膜的制备及其耐污染性能

首先将聚乙二醇单甲基甲醚酯(PEGMA)接枝到聚醚砜(PES)上得到PES-g-PEGMA,然后利用溶液共混的方法,将聚氯乙烯(PVC)与PES-g-PEGMA共混,通过溶剂-非溶剂扩散诱导相分离法(NIPS)制备PVC/PES-g-PEGMA共混膜。在此基础上对PVC/PES-g-PEGMA共混膜的断面和表面微观结构、水通量、 截留率、机械性能及耐污染等性能进行测试,并采用接触角,含水率(EWC),X 射线光电子能谱仪(XPS) 来表征PES-g-PEGMA 的质量百分含量对 PVC/PES-g-PEGMA 共混膜亲水性的影响。结果表明,PVC/PES-g-PEGMA共混膜水通量,亲水性较纯PVC有很大程度的提高。耐污染性实验表明,随着PES-g-PEGMA的增加,耐污染性逐渐增强。实验结果同时也表明,该共混体系最佳共混比为7:3。     

磁性生物膜载体的规模化制备、表征和应用

利用机械力化学表面改性原理设计了卧式双旋搅拌混合反应设备,通过磁铁矿粉和适量浓硫酸的球磨混合反应制备得到磁性生物膜载体,其XRD、IR、SEM和BET表征分析结果表明,磁性生物膜载体表层生成了多羟基硫酸铁为主的活性组分.进而在膜生物反应器实验装置中投加磁性生物膜载体进行了中试实验,结果表明,磁性生物膜载体能与活性污泥中的微生物聚合形成稳定的菌胶团,活性污泥SV30从实验初期89%降到了稳定期的39%,此外,磁性生物膜载体还具有稳定膜生物反应池出水COD,强化脱氮除磷的能力.