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。     

盐度对模拟餐厨垃圾发酵液产聚羟基脂肪酸酯工艺的影响

利用餐厨垃圾发酵液生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)可以在废物处理的同时实现有价资源回收。为探究发酵液中盐分对产PHA菌群富集过程的影响,以模拟餐厨垃圾发酵液为底物,研究了盐度存在下污泥理化性质、富集过程主要指标及菌群PHA合成能力等变化。结果表明,未经盐度富集的菌群易受到盐度抑制,在15 g·L⁻¹的盐度条件下,污泥PHA最大合成量可降至39.9%。富集过程中盐度的增加有利于污泥沉降性的提升,低盐度(5 g·L⁻¹)下菌群分泌胞外聚合物量最多,达49.8 mg·g⁻¹(以VSS计),对菌群保护能力最强。不同盐度条件下的富集系统皆能保持较好的生态选择压力,但盐度对微生物生长的抑制随着浓度的增大而增强。经过盐度存在下长期富集后的污泥,在高盐度(10、15 g·L⁻¹)底物条件下,仍能获得较高的PHA最大合成能力,但其较低的生长活性不利于最终PHA产量的提升,短期富集下,高盐度会抑制PHA的合成;而低盐度(5 g·L⁻¹)有助于提高PHA合成能力,最高达50.5%。     

纳米零价铁和零价铁对餐厨垃圾暗发酵制氢过程铁离子和酶活性的影响

通过投加不同浓度的纳米零价铁(NZVI)和零价铁(ZVI),考察了暗发酵制氢过程中铁离子组成和浓度变化、氢化酶和脱氢酶活性,研究了2种添加剂强化餐厨垃圾高温((55±1) ℃)暗发酵制氢的作用机制。结果表明：投加NZVI和ZVI均可提高餐厨垃圾暗发酵制氢性能;当投加100 mg·L⁻¹ ZVI时,产氢效果最佳,最大产氢潜力和最大产氢速率分别为425.72 mL和66.32 mL·h⁻¹,是投加NZVI实验组的1.64倍和1.34倍,代谢途径是以乙醇型发酵为主的混合型发酵;在投加NZVI和ZVI后,暗发酵制氢末端产物的Fe²⁺和Fe³⁺浓度升高,投加300 mg·L⁻¹ NZVI和100 mg·L⁻¹ ZVI实验组Fe²⁺浓度最大,是未投加实验组的2倍和1.87倍;与反应前相比,Fe²⁺显著升高,Fe³⁺由于微生物利用与转化浓度降低,同时可有效提高氢化酶活性。投加100 mg·L⁻¹ ZVI不仅可提高氢化酶活性,还可提高脱氢酶活性。以上结果可为提高餐厨垃圾等复杂有机废物的高效能源化提供参考。     

过硫酸钾-偶氮复合引发体系合成杂化高分子絮凝剂PACS-PAM及其表征

采用过硫酸钾(K2S2O8)-偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(VA-044引发剂)复合引发体系合成了聚硫氯化铝-聚丙烯酰胺(PACS-PAM)杂化高分子絮凝剂。以特性黏度为指标,考察了引发剂配比、引发剂总用量、单体质量浓度、总铝浓度(AlT)、反应温度和反应时间等因素对杂化絮凝剂PASC-PAM的合成影响,结果表明,杂化絮凝剂PACS-PAM的最佳合成条件为引发剂K2S2O8与偶氮VA-044质量比为3:1、引发剂总用量为单体总质量的0.2%、单体质量浓度为0.21 g/mL、总铝浓度(AlT)为0.15 mol/L、反应温度为50 ℃、反应时间为3 h,在最佳条件下合成的杂化高分子的特性黏度为14.70 dL/g。电导率分析、红外光谱(FTIR)分析和热重-差热(DTA-TGA)分析表明,杂化絮凝剂中有机组分同无机组分是通过PAM分子链端的硫酸根离子(—SO42-)的桥连作用以离子键形式连接的。对黄泥悬浊液的絮凝效果研究表明,杂化絮凝剂PASC-PAM的絮凝效果优于复配絮凝剂PASC-PAM。     

电极改性对电极生物膜反硝化反应器硝酸盐氮去除性能的影响

探究在碳纤维毡电极上利用恒电压电化学聚合聚吡咯(PPy)的聚合效果,并利用傅里叶变换红外线(FTIR)及扫描电镜(SEM)对其进行表征;将聚吡咯覆膜改性后的碳纤维毡电极应用到自养反硝化的电极生物膜反应器(BER)中,考察电极改性对自养反硝化电极生物膜反应器的硝酸盐氮去除性能影响,并研究电极改性对生物膜附着量及生物膜微生物群落的影响。结果表明,恒电压电化学聚合能够在碳纤维电极表面形成均匀稳定的聚吡咯膜,从而实现聚吡咯在炭纤维毡电极上的覆膜改性。改性后的电极应用到自养反硝化电极生物膜反应器中,可使反应器对NO3--N的去除效率由对照反应器的67.3%增加到83.9%,处理效果提高了24.7%。对反应器内电极生物膜进行生物量测定和扫描电镜分析,可以看到R2反应器中改性电极生物膜附着量明显多于R1反应器中未改性电极生物膜的附着量,说明电极改性有利于生物膜的附着。电极生物膜微生物16S rDNA分析中R1反应器电极生物膜菌落组成中优势菌属为Dechloromonas sp.,而R2反应器电极生物膜的优势菌为Hydrogenophaga sp.(噬氢菌属)和Thauera sp.(陶厄氏菌属),两者有明显差别,并且R2反应器比R1反应器生物膜的菌落组成更多样化,这说明电极材料的改性对电极生物膜微生物群落的组成产生了影响。     

有机膨润土负载纳米零价铁还原-类芬顿氧化降解2,4-二氯苯酚

目前,虽然有很多关于纳米零价铁(NZVI)通过吸附、还原和氧化作用去除各种污染物的报道,但关于如何联合这些方法来提高污染物的去除率仍然不是很清楚。本实验研究了联合有机膨润土DK1(十六烷基三甲基铵盐改性,d(001)=2.2 nm)吸附、NZVI还原、类芬顿氧化作用来去除溶液中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的方法。在反应前30分钟,有机膨润土DK1负载NZVI(NZVI/DK1)通过吸附还原作用去除溶液中2,4-DCP,2,4-DCP和COD的去除率分别为16.1%和7.8%,说明了吸附还原作用对2,4-DCP的去除效果是有限的。接着向溶液中滴加适量的H2O2,在5 min内2,4-DCP的去除率由16.1%提高到了99%以上,COD的去除率达到了64.1%,这可能是由于NZVI腐蚀形成铁的氧化物缓慢释放出Fe2+和Fe3+,增强了芬顿反应对2,4-DCP和降解产物的氧化去除效果。通过SEM,EDS,UV-Vis和GC-MS等分析方法佐证了上面的结果。最后提出了联合吸附、还原和Fenton氧化去除2,4-DCP的机制。     

分子筛吸附法脱除废水中的聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺(PAM)用于油田驱油产生大量难处理的含聚废水。以分子筛为吸附剂处理含聚废水,研究分子筛类型(Y、Beta和ZSM-5,H型和Na型)和物化性质对其吸附PAM性能的影响,并测定吸附等温线。结果表明,吸附性能顺序为Beta>Y>ZSM-5,H型优于Na型。H-Beta对PAM的吸附来自分子筛中阳离子与PAM中阴离子的静电作用,Si—O和Al—OH与PAM中酰胺基的氢键作用。H-Beta开放的通道结构,较高的介孔比例和表面积,较强的酸性和良好的酸中心可接近性使其具有优异的吸附性能。SiO2/Al2O3=26的H-Beta对浓度为200 mg/L的PAM溶液,PAM脱除率可达95.2%。在低PAM平衡浓度时,PAM在H-Beta上的吸附符合Langmuir单层吸附特征,饱和吸附量达70.2 mg/g,在高浓度区域则由于PAM疏水缔合作用加强呈现多层吸附。     

300 MW燃煤锅炉机组超细颗粒聚并器的实验研究

为了解决燃煤锅炉烟气中超细颗粒难以脱除的问题,基于流体动力学原理设计了一种超细颗粒聚并器,并在300 MW燃煤锅炉机组电除尘器的前置烟道中进行了实验研究。结果表明,聚并器内部存在超细颗粒之间以及超细颗粒与大颗粒之间的相互聚集行为,从而使超细颗粒数量显著减少。例如,对于粒径在2.65和10.48 μm以下的颗粒,其体积比例在聚并器出口分别减少了56.7%和62.3%,在电除尘器出口的粉尘浓度减少了26.34 mg/Nm3,这表明,基于流体动力学原理的聚并器对超细颗粒的聚并作用明显,具有良好的应用前景。     

聚硅酸钛制备及其助凝特性

采用在活化硅酸制备过程中加入适量TiCl4的方法,试制了一种新型无机高分子助凝剂—聚硅酸钛。研究了不同/条件下制备的聚硅酸钛在固定pH值的水中分散物的粒径和Zeta电位随着活化时间的变化趋势,并与活化硅酸作比较。结果表明,在Si/Ti=20,活化48 h的条件下能制备出较为稳定的聚硅酸钛。与活化硅酸相比,聚硅酸钛在水中的分散物具有较大的粒径和更高的Zeta电位。通过对比制备的活化硅酸和聚硅酸钛的红外图谱发现,聚硅酸钛中有Ti-O-Si键,证明钛离子参与了聚合反应,新生成的化学键提高了它的聚合度和稳定性。采用硫酸铝为混凝剂,聚硅酸钛为助凝剂进行混凝除浊实验。测定了絮凝体的Zeta电位和混凝沉淀后的上清液浊度,研究了硫酸铝投加量和混凝pH对聚硅酸钛助凝效果的影响。结果表明,投加适量的聚硅酸钛助凝剂,明显提高了混凝除浊效果且拓宽了有效混凝pH值的范围。     

长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷系统污泥除磷方式的转化

采用交替厌氧/缺氧/好氧运行的序批式活性污泥反应器(SBR),通过梯度投加电子受体NO_3~-,考察长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷(EBPR)系统的性能及除磷方式的转化。结果表明,当进水COD为300～450mg/L、PO_4~(3-)(以P计,下同)和氨氮分别为8、14mg/L时,驯化期间TN去除率均保持在75%以上,长期缺氧吸磷驯化对COD和氨氮的去除没有影响。硝态氮投加量为5mg/L时,EBPR系统因电子受体投加不足除磷性能迅速恶化,增加硝态氮投加量至10mg/L,经过近30d的恢复,缺氧吸磷率最高可达97.67%,进一步提高硝态氮投加量至15mg/L,系统内硝态氮的积累导致缺氧吸磷率下降。污泥吸磷小试结果表明,经缺氧吸磷驯化后,即使除磷性能欠佳的低浓度电子受体系统污泥也具有良好的反硝化吸磷能力,可见经NO_3~-长期驯化的缺氧吸磷系统有利于筛选以NO_3~-为电子受体的反硝化聚磷菌。