戊二醛-硫酸混合交联壳聚糖/聚砜复合纳滤膜的结构与性能

以聚砜超滤膜(截留分子量10 000)为基膜,壳聚糖乙酸溶液为铸膜液,使用相转化法制备了戊二醛-硫酸混合交联壳聚糖/聚砜复合纳滤膜,并研究了壳聚糖浓度、戊二醛-硫酸混合交联剂等因素对该膜分离效果的影响.在操作压力1.6 MPa、流量30 L/h、20℃条件下,测得纯水通量为12.84 L/(m2·h),对2 000 mg/L的NaCl、MgCl2、Na2SO4和MgSO4的截留率分别为6.6%,94.5%,34%和80.4%,水通量依次为6.93,11.92,6.95和6.73 L/(m2·h);对分子量不低于280的有机物截留率高于90%;对0.01～0.1 mol/L KCl溶液在0.1～0.7 MPa下测定膜的流动电位为60～6 mV/MPa.电解质离子分离机理取决于膜与电解质离子之间的电荷作用.     

聚醚砜酮合金超滤膜的制备及表征

采用含二氮杂萘酮结构的磺化聚醚砜酮与聚醚砜酮共混的方法制备了一种新型荷电超滤膜.通过孔隙率、表面接触角、离子交换容量以及对达旦黄水溶液、聚乙二醇(PEG)6000水溶液分离性能的测试和扫描电镜对膜孔结构的观察,研究了合金膜中磺化聚醚砜酮含量对膜性能的影响规律.结果表明:当铸膜液中磺化聚醚砜酮含量从0增加到3%时,合金超滤膜水通量增大到491 L/(m2·h),对PEG6000的截留率可达86%.合金超滤膜具有高水通量、高截留率、亲水性好等特点.     

PVA修饰的溶胶-凝胶法制备γ-Al2O3超滤膜的研究

以氯化铝与氨水为原料,采用溶胶-凝胶法制备陶瓷膜溶胶,在微滤α-Al2O3支撑体上制备了γ-Al2O3超滤膜.考察了聚乙烯醇(PVA)对膜性能的影响.通过扫描电镜、气体和液体渗透和截留分子量等实验方法,对所制备的不对称超滤膜进行了表征.实验结果表明:用该法制备的氧化铝超滤膜,表面无裂纹和针孔等缺陷产生,孔径分布窄,平均孔径为8 nm左右,气体和液体渗透性稳定,对分子量约为6 000的PEG截留率为90%.     

聚丙烯腈超滤基膜的水解改性

通过在不同水解程度的PAN基膜上组装聚电解质复合物膜,发现PAN基膜水解程度对聚电解质复合物膜的渗透汽化性能有重要影响.基于此,对PAN超滤基膜的碱性水解条件进行了筛选.通过对不同水解条件下改性前后基膜通量、截留率的测定,确定较为适宜的水解条件:NaOH浓度2 mol/L,水解温度60～70℃,水解时间1 h.润湿角和红外光谱检测证实,改性后基膜表面亲水性和荷电性增强利于后续的聚电解质复合物膜组装.此外,采用不同的碱性水解剂对PAN超滤进行水解,发现碱性越强的水解剂,PAN基膜水解程度越高.实验结果对改进PAN超滤膜亲水性,改变超滤膜的截留率和对荷负电溶质的耐污染性有所参考.     

气冲强化动态超滤处理大豆乳清液

通过中试研究,考察气冲强化动态超滤处理大豆乳清液的效果和工艺参数.对于经过预处理的大豆乳清液,采用该动态超滤可以极大地延缓膜通量的衰减速率,在气冲强度5.0m3/h、压力0.05 MPa、温度45℃和pH 7.0的最优操作条件下,膜的过滤周期达到1 200 min以上,远大于死端过滤或切向流过滤时膜的过滤周期.对污染后膜的清洗表明,该组件形式有利于膜的水力冲洗和化学清洗;对蛋白质和糖类的分离效果进行监测,结果表明气冲强化动态形式不改变超滤膜对目标物质的分离特性.     

超滤膜法浓缩薏苡仁多糖提取液

研究了薏苡仁多糖的超滤膜法提取液浓缩和除小分子杂质过程,并对膜工艺过程的浓差极化及膜污染展开分析,在此基础上对膜清洗进行了尝试,得到适合的膜清洗工艺.在四种陶瓷超滤膜中,截留分子量为150 kDa的超滤膜最适合于薏苡仁多糖提取液浓缩;当压力在0.13～0.21 MPa,温度在20～60℃时,压力和温度的提高均有利于超滤膜通量的增大,但也会加剧膜通量的下降;在超滤过程中,膜污染阻力随着时间的延长而不断增大,而浓差极化效应则不断减小;采用热水,碱洗和次氯酸钠清洗后,膜水通量能够恢复到实验前的水平.     

动态LBL组装聚离子膜对乙醇/水体系的渗透汽化性能

采用动态层-层吸附成膜法(动态LBL),以聚醚砜超滤膜为基膜,以聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯亚胺(PEI)为聚离子制备了聚离子复合膜.考察了动态成膜与静态吸附成膜的膜性能比较,研究了动态过滤时间、聚离子浓度、进料浓度、温度等因素对该复合膜渗透汽化性能的影响;并对复合膜表面和截面做了扫描电镜分析.在40℃时,该复合膜对乙醇/水体系的分离因子可达1 300,渗透通量约150 g/(m2·h),体现了较好的渗透汽化分离性能.     

PVDF/CA共混微滤膜的研制

通过PVDF与CA共混来提高PVDF膜的亲水性,以纯水通量、膜的最大泡点压力、平均泡点压力等性能为指标,设计了九因素(共混比、固含量、溶剂种类、溶剂比、添加剂种类及含量、蒸发时间、凝胶浴温度、凝胶时间)四水平的正交试验表研究膜制备过程中各因素对PVDF/CA共混微滤膜性能的影响.实验结果表明:固含量是最主要的影响因素,其次是共混比、溶剂种类、添加剂含量、凝胶浴温度、凝胶时间、蒸发时间、添加剂种类和溶剂比.较佳的成膜条件为:PVDF/CA共混比4∶1,固含量12%～14%,添加剂N-甲基-2-吡咯烷酮质量分数2%～3%,二甲基甲酰胺/正丁醇混合溶剂比7∶1,蒸发时间30 s,在20～30℃的自来水中凝胶50～70 min.在此较优条件下可制备孔径为0.55～0.65 μm,0.06 MPa下的纯水通量27℃时为205.37～292.53 mL/(cm2·h)的PVDF/CA共混微滤膜.     

利用SPG膜制备O/W型乳液实验研究

利用孔径为0.6 μm的SPG(Shirasu Porous Glass)多孔微滤膜,以异辛烷为分散相、pH=7的磷酸盐缓冲水溶液为连续相、以SDS(十二烷基硫酸钠)和PVA(聚乙烯醇)分别为水相乳化剂和稳定剂,制备了O/W型乳液,研究了操作条件对乳液性能包括液滴大小及分布的影响关系.当跨膜压差在0.12～0.16 MPa时,连续相流速分布在0.20～0.40 m/s时,乳化剂浓度在其临界胶束浓度(CMC)之上时,乳液的单分散性较好.由于乳液具有良好的稳定性和单分散性,可用于多相界面酶催化反应.     

天津港南疆含油废水处理系统MBR反应池的优化设计

介绍了基于Yusuf Chisti-Murray Moo Young模型的含油废水MBR反应池的设计,研究了曝气量及反应器结构对膜间平均错流流速的影响,并据此选定MBR曝气量及反应器下降流过水断面积分别为200 m3/h和3.9 m2,获得的膜间平均错流流速为1.25m/s.工程实践表明,膜组件的操作负压稳定在0.02MPa以下,远低于化学清洗时的操作负压控制标准0.05 MPa,解决了中空纤维膜应用于含油污水处理中膜污染严重的技术瓶颈.     

两亲聚合物的合成及其在聚偏氟乙烯膜改性中的应用

利用异佛尔酮-二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG)、甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)和乙二醇(EG)合成了一种新型的聚氨酯丙烯酸酯大分子单体,并进一步与甲基丙烯酸甲酯(MMA)聚合,制备了一种既含有相对疏水链段、又含有相对亲水链段的两亲聚合物.最终产物添加到聚偏氟乙烯(PVDF)原材料中通过L-S相转化法制得聚合物分离膜.通过FT-IR表征了大分子单体的结构,GPC测定了两亲聚合物的分子量;通过纯水渗透通量、对牛血清蛋白(BSA)的截留率、接触角测定和耐污染性实验表征了超滤膜的性能.实验表明,两亲聚合物占聚合物质量分数的5%时,膜的纯水渗透通量由23.4 L/(m2·h)提高到78 L/(m2·h),而截留性能基本保持不变.在两亲聚合物质量分数从0～15 %变化范围内,接触角由79°降至62°.膜通量衰减实验表明改性后膜的耐污染性得到提高.     

雨水调蓄池改善河道水环境质量的效应分析

研究了建设雨水调蓄池对上海市桃浦河水质的改善效应,模拟结果显示:(1)雨水调蓄池改善河道水质的效应随着其容积建造标准的提高而增大;(2)设计容积6 000 m3和12 000 m3雨水调蓄池运行时,在平均流速0.15 m/s的水动力条件下,对下游550 m河道断面瞬时COD浓度降低范围分别为27~101 mg/L和47~180 mg/L;(3)在上述模拟条件下,雨水调蓄池运行时,可使下游河道550 m河道断面溢流事件时全过程的COD通量浓度分别下降57 mg/L和88 mg/L。     

陶瓷膜澄清食醋的工艺研究

采用陶瓷膜技术澄清食醋时加了预处理工序,对有无预处理工序的两种工艺进行了膜通量变化和膜再生的对比研究.结果表明:预处理后的食醋经陶瓷膜澄清时,通量衰减缓慢,膜再生效果好.在此工艺路线下研究了各影响因素对膜通量的影响,确定了适宜的工艺参数:膜孔径80 nm、跨膜压差0.14 MPa、雷诺数6 000、料液温度25～30 ℃、浓缩倍数不大于10;采用分步反冲技术使平均膜通量维持在43 L/(m2·h)以上;化学清洗方法可使膜通量恢复至96%以上;澄清后的食醋的质量指标均符合国家标准,避光放置18月以上无返混现象.此工艺比单独膜澄清时的膜使用寿命增加0.5年左右,运行成本减少了3.71元/t(现在生产成本为30.01元/t).系统运行近两年,运行稳定.     

α-Al2O3对PVDF超滤膜的结构与性能影响研究

研究了α-Al2O3纳米颗粒质量分数在0%～5%之间时,对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的纯水通量、截留率、力学等性能带来的影响,及孔隙率和润湿角的变化,得出了α-Al2O3的最佳加入量,并利用FT-IR,SEM对α-Al2O3/PVDF杂化膜的结构进行了研究.     

射线辐照接枝丙烯酸改性PVDF超滤膜

采用Co-60γ射线共辐照方法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行接枝丙烯酸(AAc)辐照改性,研究了在一定辐照剂量下AAc体积分数对接枝率的影响,以期达到改善其亲水性的目的.试验表明,在吸收剂量为25 KGy时,接枝率在较低浓度时随AAc体积分数的增大而线性增大,AAc体积分数大于0.40后,接枝率基本不再变化;采用表面水接触角、全反射红外光谱(ATR-IR)分析了膜的表面性质及变化,采用扫描电子显微镜(SEM)观测了膜的表面形态.结果表明,辐照改性后膜表面接触角大幅下降,且随接枝AAc体积分数升高而降低;辐照改性后PVDF超滤膜表面膜孔数量减少,纯水通量降低,截留率提高.     

“超滤+反渗透”工艺在污水厂再生水处理中的应用

近年来，污水再生利用在行业内受到越来越广泛的关注。现阶段，我国很多污水处理厂设计时未考虑污水再生利用。以上海某污水处理厂为例，其在市政污水厂再生水设计时创新采用“超滤+反渗透”工艺，达到工业净水标准后回用，实现厂内自用水的自给自足，以期为同类型污水厂再生水设计提供可参考借鉴的解决方案。工程再生水设计规模5 000 m³/d，超滤膜采用孔径为0.02μm的中空纤维膜，设计膜通量不大于55 L/(m²·h)，设计回收率不小于90%；反渗透膜采用卷式膜组件，设计系统回收率不小于70%。工程第一部分投资为2 091.17万元，单位经营成本为1.33元/m³。     

微乳液-中空纤维膜萃取钕的工艺研究

提出了一种新的膜分离过程即非离子W/O型微乳液-中空纤维膜萃取,所用非离子型微乳液体系为(OP-7+OP-4)/苯甲醇/D2EHPA/煤油/盐酸.在不同微乳液流速、料液流速、微乳液内相盐酸浓度、料液浓度、以及不同中空纤维膜数等条件下进行了微乳液-中空纤维膜逆流萃取Nd3+的研究.结果表明,微乳液和料液流速越小,萃取率越高,内相富集倍数越大.微乳液内相盐酸浓度越大,萃取率越高,但富集倍数反而减小.料液初始浓度越小,萃取率和富集倍数越大.当微乳液流速为6 mL/min、料液与微乳液流速比为3∶1、微乳液内相盐酸浓度为4 mol/L、料液浓度为200mg/L时,经过微乳液在三个中空纤维膜萃取器中的串联萃取,Nd3+的萃取率达96.3%,内相Nd3+浓度为4 238 mg/L,是萃余料液浓度的572.7倍,内相富集倍数为21.2.膜萃取过程与膜溶剂萃取相比对Nd3+有更高的萃取效率.     

海水淡化浓盐水真空膜蒸馏研究

采用PVDF中空纤维膜及PTFE微孔平板膜组件对反渗透海水淡化浓盐水的真空膜蒸馏过程进行了研究.连续运行的结果表明:温度是影响海水淡化浓盐水膜蒸馏过程的关键因素,对膜通量影响较大.在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为24 L/h时,进料侧浓盐水温度为346.35 K时,PVDF中空纤维膜组件的膜蒸馏通量为13.26 kg/(m2·h).而在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为120 L/h,进料侧浓盐水温度为340.15 K时,PTFE平板膜组件的膜蒸馏通量为24.8 kg/(m2·h).研究表明膜蒸馏技术处理海水淡化浓盐水具有广阔的应用前景.     

TiO2膜光催化水处理设备的研制和应用

以大流量处理微污染水为目的,采用溶胶-凝胶法在炻器管内壁负载纳米TiO2膜,以150 W低压汞灯为主要光源置于管内组成光催化反应膜管,由多根膜管组成的光催化水处理设备的总膜面积为6.13 m2,总反应容积为105.38 L,低压汞灯总功率为2 100 W.当处理量为0.5 t/h时,某印染废水、制药废水和南京秦淮河水的CODCr值分别由初始的104 mg/L,63mg/L,24 mg/L降低为37 mg/L,19 mg/L,12 mg/L,去除率分别为64.4%,70%,50%.降低处理量可提高CODCr去除率,但能耗增加.南京秦淮河水样含细菌总数4.1×106个/L,大肠菌群数1.7×104个/L,经光催化设备处理后,灭菌率为100%,日光照射10 h无细菌复活.采用1 mol/L的H2SO4溶液浸泡24 h,污染的TiO2膜光催化降解能力可以恢复到初始的95%.     

基于正交试验方法的装配式小型水工建筑物混凝土配合比研究

从小型装配式水工建筑物混凝土要求出发,在传统混凝土建筑材料基础上,加入粉煤灰、硅粉、耐碱玻璃纤维等外掺剂,利用正交试验方法,以粉煤灰、硅粉、耐碱玻璃纤维为试验因素、不同掺量为试验水平,构造L9(34)型正交表,寻求不同外掺剂配合比条件下混凝土28 d强度和容重,达到轻质高强的目的.由试验结果分析可知,上述外掺剂最优配合比为粉煤灰掺量20％、硅粉9％、耐碱玻璃纤维1％时,混凝土强度30.5 MPa,容重2 015 kg/m3;并通过对比试验,确认结果达到设计要求.上述试验结果可为小型水工装配式建筑物实践提供借鉴.