正渗透技术研究现状及进展

作为一种新型膜处理技术,正渗透技术自20世纪50年代建立以来,在环保、能源、海水淡化等领域受到越来越广泛的关注;其经历了从实验室研究,中试实验,到少量的商业化应用,技术日臻完善.本文综合了国内外相关文献的信息,从正渗透膜制备、浓差极化、汲取液及正渗透应用等四方面对正渗透技术的研究现状及进展进行了综述,并分析了其应用过程中存在的缺陷和未来发展趋势.正渗透技术的研发虽取得了显著进展,但仍存在应用瓶颈.正渗透膜仍存在对某些污染物的截留率不高、支撑层内浓差极化大、造价较贵等问题;影响浓差极化的因素尽管已经比较清楚,但至今尚无有效大幅度降低甚至消除内浓差极化的方法;汲取液存在反向渗透较重、回收过程能耗较大等问题;正渗透技术的应用范围,特别是在工业废水处理领域还需拓展.     

TiO2光催化膜反应器的实验研究

采用溶胶-凝胶法,分别在炻器管、不锈钢管和玻璃管内壁负载TiO₂催化剂膜,在连续式光催化膜反应器中研究TiO₂膜光催化降解水中有机物的实际应用性能.结果表明:负载于玻璃表面的TiO₂膜上出现了Na元素的渗透,而在不锈钢表面所形成的TiO₂膜层均匀度较差;利用炻器管负载TiO₂催化降解亚甲基蓝(MB)的速率常数是不锈钢管和玻璃管的2倍;反应过程中鼓气与否所得到的苯酚光催化速率常数分别为0.143和0.103min-1;溶液在管内的流速为1和9 L/min时流体的Re分别为4 000和10 000.      

巴西基酸生产废水膜生物工艺处理试验研究

采用间歇式好氧膜生物工艺（好氧曝气－超滤）对巴西基酸生产废水进行了处理实验研究,结果表明,在其它条件一定,操作周期为１２、２４、３６、４８ｈ时,超滤液ＣＯＤ浓度分别为１６０、１５１、１３９、１６０ｍｇ／Ｌ,水通量逐步提高;当容积负荷为１．２、２．４、３．６、４．８ｋｇ／ｍ^３ｄ时,超滤液ＣＯＤ浓度变化不大,但水通量下降;当泥龄分别为５、１０、２０、５０ｄ时,超滤波ＣＯＤ浓度分别为３０３、２６０、１７１、１６９ｍｇ／Ｌ,水通量上升。     

膜电容去离子电极中导电剂类型及掺杂比对脱盐性能的影响

导电剂种类及其添加量是影响膜电容去离子（MCDI）脱盐性能的重要因素.以活性炭为活性吸附材料,分别选取石墨、碳纳米管和炭黑作为导电剂制备电极,深入探究了3种导电剂及其掺杂量对MCDI脱盐性能的影响.实验结果表明,掺杂适量炭黑和碳纳米管能显著提升电极的吸附容量、脱盐速度及降低脱盐能耗.活性炭与炭黑质量比为8∶1时,电极吸附容量可达15.84 mg·g^-1,比不掺加炭黑时提高了1.15倍;活性碳与碳纳米管质量比为57.6∶1时,电极吸附容量可达12.62 mg·g^-1;但掺杂石墨的活性炭基电极在提升吸附容量、降低能耗上都没有明显变化.动力学拟合结果表明,本研究中掺杂石墨、碳纳米管及炭黑的活性炭基电极材料脱盐过程均符合准二级动力学方程.     

正渗透技术在水和废水处理中的应用研究

正渗透(Forward osmosis,FO)技术是一种由渗透压驱动的膜技术,与传统的机械压力驱动的膜技术相比,具有出水水质高、能耗低、操作压力小、设备简单易操作、污染小等特点,近年来在水和废水处理的研究领域受到越来越多的关注.但FO技术目前仍然存在一些问题,如浓差极化、膜污染、汲取液溶质返混和汲取液的后处理等,使之目前仍未得到广泛的应用.本文对已有FO技术的相关文献进行较为全面系统的归纳,介绍了FO技术的原理,以及在海水脱盐、市政污水处理、特种废水处理等领域的应用,讨论了影响FO运行的主要因素(主要包括FO膜、汲取液、原水性质和运行条件等方面),并着重阐述了FO技术目前存在的问题(浓差极化、膜污染、汲取液溶质返混和汲取液的后处理).最后,对FO技术未来的研究和发展方向给出了建议.     

壳聚糖及其衍生物对染料废水的脱色研究

利用羧甲基壳聚糖(NOCC)复配聚丙烯酰胺(PAM)对3种水溶性染料模拟废水进行絮凝脱色处理,研究了溶液的酸度、絮凝剂与助凝剂的投加量等因素对脱色率的影响。实验结果表明,引入PAM作为助凝剂的脱色效果优于单纯使用羧甲基壳聚糖。处理此染料废水的最佳pH值为2.3,羧甲基壳聚糖的质量浓度为480mg/L,PAM投加量为4～8mg/L。在此优化条件下,复合絮凝剂对三种染料废水的脱色率为99%,COD去除率为90%;用壳聚糖/稀土复合膜处理染料废水时,对直接黑FF、还原红F3B染料废水的脱色率分别达到94.7%和98.2%,明显优于单纯壳聚糖膜。     

膜接触器分离混合气中二氧化碳的研究

研究了聚丙烯纤维微孔膜(HFPPM)膜接触器分离CO₂/N₂混合气中CO₂技术,考察了吸收剂的种类、HFPPM的透气率和流程等因素对CO₂分离效率的影响.结果表明,液相中传质在分离过程中占主导作用;3种吸收剂的性能依次为单乙醇胺(MEA)＞NaOH＞二乙醇胺(DEA)以浓度2.5 mol·L^-1、流速40～160 L·h^-1的MEA水溶液处理浓度20%、流速0.5～1.0 m³·h^-1的CO₂/N₂混合气时,CO₂的脱除率为95%～99.5%,CO₂的传质系数为4.5～6.8×10^-4m·s^-1;透气率大的膜组件传质系数大,腔流程中CO₂的脱除率比壳流程高30%以上.     

微污染水源水中毒害有机物的控制措施及最新研究进展

目前中国饮用水有机物污染日益加重,其危害性也逐渐被人们所重视,随着科学发展,许多水处理方法不断开发。文中阐述了控制微污染水源水中毒害有机物的主要措施：强化混凝、吸附、臭氧/生物活性炭联用、化学氧化、离子交换、膜技术等,不同的处理工艺对不同有机物的去除能力不同,某些工艺本身亦存在着问题,如膜技术存在着膜污染问题等,目前的研究是将多个工艺组合起来,形成联合工艺,从而达到多种污染物同时去除的目的,获得较好的水质。     

Performances of biological aerated filter employing hollow fiber membrane segments of surface-improved poly （sulfone） as biofilm carriers

Using the surface of poly （sulfone） hollow fiber membrane segments as grafted layer, the hydrophilic acrylamide chain was grafted on by UV-photoinduced grafting polymerization. The gained improvement of surface wettability for the modified membrane was tested by measuring the contact-angle as well as FTIR spectra. Then correlation between the hydrophilic ability of support material and the biofilm adherence ability was demonstrated by comparing the pollutant removal rates from urban wastewater via two identical lab-scale up-flow biological aerated filters, one employed the surface wettability modified poly （sulfone） hollow fiber membrane segment as biofilm carder and the other employed unmodified membrane segment as biofilm carder. The experimental results showed that under the conditions of influent flux 5 L/h, hydraulic retention time 9 h and gas to liquid ratio （G/L） 10： 1, the removal rates of chemical oxygen demand （COD） and ammonium nitrogen （NH4^＋-N） for the modified packing filter and the unmodified packing filter was averaged at 83.64% and 96.25%, respectively, with the former filter being 5%-20% more than the latter. The effluent concentration of COD, NH4^＋-N and turbidity for the modified packing filter was 25.25 mg/L, 2 mg/L and 8 NTU, respectively. Moreover, the ammonium nitrogen removal performance of the filter packing the modified PSF was compared with the other bioreactor packing of an efficient floating medium. The biomass test indicated that the modified membrane matrixes provided better specific adhesion （3310-5653 mg TSS/L support）, which gave a mean of 1000 mg TSS/L more than the unmodified membrane did. In addition, the phenomenon of simultaneous denitrification on the inner surface of the support and nitrification on the outer surface was found in this work.     

螺旋对称流厌氧膜生物反应器的运行及优化

通过对螺旋对称流厌氧反应器(SSSAB)外置平板膜组件形成了螺旋对称流厌氧膜生物反应器(SSS-AnMBR).研究了SSS-AnMBR的启动阶段和有无沼气曝气时的运行性能,并建立了其设计与操作优化模型.在启动过程中,反应器内挥发性脂肪酸与碱度的比值为0.001~0.016,未发生酸化现象,后期反应器对化学需氧量(COD)的去除率稳定在90.27%~95.35%.有沼气曝气状态下SSS-An MBR的有机负荷和COD去除率分别为2.28 kg·m~(-3)·d~(-1)和98.24%,均高于无沼气曝气状态下的2.13 kg·m~(-3)·d~(-1)和97.58%,表明系统的污染物去除效能较好.有沼气曝气状态下膜组件的平均负荷、平均COD去除率和SSS-An MBR平均总COD去除率的CV值分别为21.98%、14.15%和0.78%,均低于无沼气曝气状态下的25.27%、21.98%和0.89%,表明该状态下系统稳定性较好.最后建立了厌氧反应器体积(V)、进水流量(Q)和进水COD(X)三者之间的数学模型:V/Q=HRT0/C_(inf)×η_(sss)(X-Cinf)+HRT_0,以及膜面积A与Q之间的数学模型:A=Q×C_(sss)×η_m/MLR,可指导同类型的厌氧膜生物反应器的设计和操作优化.