含聚乙烯基胺共混固定载体复合膜制备及其CO_2/CH_4分离性能

通过溶液共混法制备了聚乙烯基胺(PVAm)/聚乙二醇(PEG)和PVAm/聚N乙烯基γ氨基丁酸钠(PVSA)共混聚合物.分别以这两种共混聚合物为分离层,以聚醚砜超滤膜为支撑层制备了用于分离CO2的固定载体复合膜.研究了共混组成对膜结构和性能的影响,结果表明共混可以改善固定载体膜的透过分离性能.PEG质量含量为10%的PVAm/PEG共混膜具有整体最优的透过分离性能,当温度为25℃、压力为125kPa时,纯CO2渗透速率为4.34×10-9cm3(STP)·cm-2·s-1·Pa-1,CO2/CH4理想分离因子为63.5;对PVAm/PVSA共混膜,PVSA质量含量为33.3%的膜具有最高的CO2/CH4理想分离因子,而PVSA质量含量为50%的膜具有最高纯CO2渗透速率.

VSA-SA/PS固定载体复合膜的制备及其CO_2/CH_4分离性能

以自由基共聚合和水解的方法合成了一种新型的CO2固定载体膜材料N-乙烯基-γ-氨基丁酸钠-丙烯酸钠共聚物(VSA-SA).以VSA-SA为表层,聚砜超滤膜为支撑体制得复合膜.研究了复合膜对CO2/CH4体系的渗透选择性,考察了金属离子交联剂和交联时间以及进料气组成对复合膜性能的影响.本文制得的复合膜运行1周仍能维持良好的分离因子和CO2渗透速率.

固定载体促进传递研究进展

固定载体促进传递是兼具高通量和高选择性的膜分离技术. 本文分析了国内外的研究现状,综述了固定载体促进传递的机理,讨论了载体固定化的方法,指出了目前需要解决的问题并对其发展前景作了预测.

分离CO2固定载体膜工业化制备技术

为实现CO_2分离膜的大规模工业应用,开发了分离CO_2固定载体膜的工业化制备技术.研制了工业规模连续化制膜装置,利用该装置规模化制备了幅宽1 000mm的分离CO_2固定载体膜[聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯基胺(PVAm)-哌嗪(PIP)/聚砜(PSf)膜],对于水蒸气饱和的CO_2/N_2混合气,所制膜的CO_2渗透速率可达500GPU,CO_2/N_2分离因子可达87,对于水蒸气饱和的CO_2/CH_4混合气,所制膜的CO_2渗透速率可达300GPU,CO_2/CH_4分离因子可达55,所制膜的CO_2/N_2和CO_2/CH_4渗透选择性能远高于商品膜.研制了卷式膜元件制备装置,利用该装置制备了长度为300mm、膜面积为0.4m^2的1812膜组件,所制膜和膜组件对CO_2/N_2和CO_2/CH_4的渗透选择性能高于商品膜.

基于ZIF-8固定载体复合膜的制备及CO_(2)分离性能研究

制备高效分离CO_(2)/N_(2)的气体分离膜一直是气体膜分离领域中的研究热点.采用简便的滴涂制膜方法,以聚砜(PSf)超滤膜为底膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为过渡层,在制备PVAm-PEA分离功能层过程中直接引入ZIF-8纳米颗粒,制备了高选择性分离CO_(2)/N_(2)的新型固定载体复合膜.通过表征和性能测试,考察分析ZIF-8及其含量对复合膜形貌与气体渗透性能的影响.结果表明,ZIF-8颗粒的加入使复合膜表面形貌较空白膜粗糙,CO_(2)渗透速率降低了43%,CO_(2)/N_(2)分离因子增加了220%.在0.1 MPa条件下,ZIF-8质量分数为0.05%时,CO_(2)渗透速率为59 GPU,CO_(2)/N_(2)分离因子为202.

咪唑鎓化聚醚砜CO_2固定载体分离膜的初探

通过化学改性的方法以氯甲基辛基醚(CMOE)、1-甲基咪唑(MIm)和聚醚砜(PES)为材料制备了咪唑鎓化聚醚砜(Im PES),并以其为分离层,聚丙烯(PP)为支撑层制备了用于CO2分离的固定载体复合膜。考察了咪唑鎓化程度、聚合物浓度、操作温度和压力对Im PES/PP复合膜性能的影响。结果表明,咪唑鎓化程度(DIm)对复合膜的性能影响最大,随着咪唑鎓化程度的提高,特别是当DIm大于50%后,复合膜对CO2的分离性能有很大提高。当取代度DIm为64%、聚合物质量分数为20%、测试温度为30℃、压力为0.4MPa时,Im PES/PP复合膜的纯CO2渗透速率为23.92GPU,CO2/N2理想分离因子为65.34。

无载体复合酶固定化技术提取革胡子鲶下脚料中的磷脂酰胆碱

鱼类废弃物中含大量的磷脂酰胆碱,为提高磷脂酰胆碱的回收提取率,本研究设计构建了无载体复合酶固定化技术对革胡子鲶鱼内脏中磷脂酰胆碱的提取。该提取体系包含复合酶和戊二醛,研究对戊二醛的浓度、交联pH、交联温度、该固定化复合酶的重复利用次数、该固定化酶的保存时间进行的探索研究。单因素实验结果表明,提取体系最佳交联浓度为5%、最佳交联温度为30℃、最佳交联pH为6.5;该固定化酶基本可以重复使用3~4次,保存25天以后提取率就比较低了。另外,通过三因素三水平的正交实验得出酶固定化的最佳组合工艺条件,即交联浓度为7%、交联温度为35℃、交联pH为7.5时的提取率最高。该工艺可为鱼类废弃物提取磷脂酰胆碱积累新技术的经验,为其实现工业化提供有力支持。

半固定生物膜载体耦合改良SBR工艺深度脱氮效能及机理研究

传统SBR反应器TN去除效果较差,研究采用半固定生物膜载体模块、污泥回流系统和快速进出水系统优化传统SBR工艺,并开展中试试验探讨工艺深度脱氮的效果和机理。结果表明半固定生物膜载体耦合改良SBR工艺在低进水负荷情况下对COD、NH_(3)-N、TN和TP的去除率分别为87.19%、98.24%、63.42%和87.06%,高进水负荷情况下去除率分别为94.34%、98.47%、73.47%和73.73%。通过16S rRNA基因序列和PICRUSt2技术分析,悬浮污泥和生物膜载体的微生物群落存在显著差异。在低进水负荷情况下,悬浮污泥主要负责反硝化,生物膜载体主要负责氨氧化,TN主要通过硝化-反硝化去除。在高进水负荷情况下,悬浮污泥中硝酸盐还原酶的作用逐渐减弱,生物膜载体中厌氧氨氧化和氮的同化作用成为主导,TN主要通过同化作用去除。

天然生物质材料作为固定化载体的研究应用进展

微生物在实际应用中表现出巨大的功能潜力,但游离的微生物生产成本较高、作用效率较低、环境耐受性较差及可回收率较低,而固定化技术可以提高微生物上述性质且已在多个领域得到应用。固定化方法有多种,以吸附为基础的联合固定取得较显著成果,提高载体材料对微生物的吸附量及吸附力具有重要意义,开发高效、耐用、低廉的载体材料是微生物固定化技术得以推广应用的关键。综述了天然生物质材料固定微生物并用于环境治理的应用现状。对基于生物质材料的载体改性优化及菌丝球替代载体的相关研究进行了总结及展望,强调未来通过化学工程与基因工程相结合的策略调控微生物固定化应用效率。

酶固定化技术的最新研究进展

酶作为一种催化性能好且安全可靠的生物催化剂,在食品、医药及环境治理等诸多领域得到了广泛应用,但因受限于游离酶较差的环境稳定性而难以实现进一步的工业化应用。酶固定化技术有助于提高游离酶对敏感环境的耐受性和操作过程中的稳定性,大大缩减了应用成本。回顾了近五年内固定化技术的发展及现状,总结了吸附法、结合法等传统固定化方法,共固定化酶法等新型固定化方法,以及天然材料载体、复合材料载体和纳米载体等不同固定化载体在各个领域的研究进展。相比于游离酶,固定化酶体系在稳定性和重复使用性等方面得到了显著提升,但同时也存在一些不足,如固定后的活性回收率降低、载体合成途径繁琐且成本较高以及固定化酶作用机理尚不完善等。结合这些不足之处提出了酶固定化技术在未来的发展方向。

混合硫酸盐还原菌处理煤矿酸性废水的固定载体研究

针对硫酸盐还原菌（SRB）处理多组分煤矿酸性废水（AMD）易受低pH值和高浓度重金属离子抑制、需要添加多种营养盐的问题，采用零价铁与麦饭石作为混合SRB的固定载体，构建上述两种材料分层组装的1^#动态柱和混合均匀组装的2^#动态柱（两种材料的体积比均为1：2），进行了连续变负荷对比试验研究。试验结果表明：1^#、2^#动态柱均有较强的pH值调节能力和Fe^2＋去除能力，两种材料的不同组装方式对其他污染物的去除存在较大差异；1^#动态柱对SO4^2-的还原速率为468．4mg／（L·d），相应的COD消耗速率为416．4mg／（L·d），实际消耗△COD／△SO4^2-值为0．56～0．89，适合于以高浓度硫酸盐及低有机物含量为特征的AMD处理；2^#动态柱适合于以Mn^2＋、NH3-N为特征污染物的AMD处理，对Mn^2＋、NH3-N的最大去除速率分别为20．3、11．3mg／（L·d）。

固定载体卧式厌氧反应器处理糖蜜废水的快速启动

为高效处理高浓度有机废水而设计了固定载体卧式厌氧反应器R1和R2,它是厌氧折流板反应器(ABR)的改进,以活性炭纤维作为生物膜载体固定并充当反应器的折流板,在实验室规模上对R1和R2处理糖蜜废水进行快速启动运行。HRT和ORL是影响R1和R2稳定高效运行及启动的2个重要工艺参数。实验证明:HRT为2 d时,反应器运行最佳。在第30天时,R1的COD去除率达到84.88%,R2达到81.72%。随着进水ORL由1.25 kg/(m3.d)提升到10 kg/(m3.d),沼气容积产气率由0.35 L/(L.d)逐渐增加到4.98 L/(L.d)。进水pH值为3.9?4.5之间,整个启动运行过程中,未调节pH值,R1和R2的出水pH值均在6.7?7.6之间,2个反应器均有较强的抗酸能力,R1的pH波动更为平缓。在整个实验过程中,污泥流失量小,没有发生堵塞现象,在处理酸性高浓度有机废水时,2个反应器均表现出较强的抗负荷冲击能力。

微生物固定化载体的选择及其性能

选择YJ-5、YJ-6、YJ-7、YJ-8、WJ-1、WJ-4和WJ-5等共13种天然材料(8种有机载体、5种无机载体)作为固定化载体,采用吸附法制备固定化微生物,以胜利油田原油为反应底物,考察各组材料制备的固化微生物对原油的降解性能,并对优选出的材料进行性能表征。实验结果表明:YJ-5为最佳固定化材料,YJ-7次之,无机载体中WJ-3效果最好;结合吸菌量和原油降解率确定YJ-5固定化微生物的最佳制备条件为载体量10 mL、接菌量20%、固定化时间15 h、温度30℃、转速160 r/min,此条件下YJ-5固定化微生物对原油7d的降解率高达61%,比游离菌提高40%左右;比表面积和孔径分布(BET)结果表明YJ-7、YJ-5和WJ-1都只有简单的介孔结构;电镜扫描(SEM)结果表明YJ-5主要为柱状孔,通过表面吸附来实现对菌的固定,降解之后的材料结构会变的疏松,菌易脱落。

深海锰结核作生物固定化载体处理染料废水

用深海锰结核作生物固定化载体，在气升式反应器内进行广对比实验．结果表明：结 核作固定化载体处理废水，可有效地降低废水中的化学耗氧量（ＣＯＤ）、生物耗氧量（ＢＯＤ）、固体 悬浮物（ＳＳ）、色度等，并可打开难降解的苯环． 固定化微生物脱色机理是载体吸附和细菌降解 双重作用．处理后的污水可作为Ｊ１３ 菌的有效营养和碳源，作为微生物浸出深海锰结核中有价 金属的培养基．固定化微生物在染料废水处理中有实用价值．

不同载体固定化藻菌共生系统的脱氮除磷效果

分别以聚乙烯醇(以下简称PVA)和海藻酸钠为固定化载体,在包埋蛋白核小球藻的基础上, 研究了固定化小球的制备方法;将小球用于城市污水的脱氮除磷过程中比较了 PVA和海藻酸钠的传质效果,并对各自的脱氮除磷效果进行了评价。结果表明,PVA是比海藻酸钠更为合适的固定化载体材料。

用于酶固定化的多胺化壳聚糖基载体的合成及性能表征

以构建性能优良的壳聚糖基固定化酶载体为目的,用反相悬浮交联法制备了壳聚糖微球,以其作为固定化载体基体,进一步制备了多胺化壳聚糖载体,分别优化了壳聚糖微球环氧化及胺化反应条件。最佳环氧化条件为：n（环氧氯丙烷）∶n（壳聚糖结构单元）=10∶1、50℃反应6 h,环氧基含量达3.32 mmol/g;最佳胺化条件为：n（四乙烯五胺）∶n（环氧基）=15∶1、55℃反应6 h,载体氨基含量可达4.55 mmol/g,高于未胺化微球的2.01mmol/g。用IR、SEM、XRD等对最终产物进行了表征。结果表明,制备的多胺化壳聚糖呈单分散球形,粒径220～300μm,表面较光滑,抗酸性能显著增强。采用该载体对木瓜蛋白酶进行固定化,固定化酶表观活力最高达146 U/g,活力回收率达51%,是采用未经多胺修饰的壳聚糖微球固定化的2～3倍。

二氧化硅纳米与微米颗粒作为固定化酶载体的生物效应

分别将二氧化硅纳米颗粒(SiNPs)与微米颗粒(SiMPs)作为固定化载体,选择多聚酶牛肝过氧化氢酶(CAT)和单体酶辣根过氧化物酶(HRP)作为酶模型,通过考察酶固定化后在酶活回收率、热稳定性、酶促反应最适温度以及酶在水-有机溶剂混合体系中催化能力的变化,对载体与酶所产生的生物效应差异进行了系统研究.酶活回收率结果表明,SiNPs显示出比SiMPs优越的对酶无选择性的高生物亲和性,而SiMPs则能使固定于其上的酶热稳定性大幅度提高,且二者都能使固定化酶在有机相中的稳定性得到明显增强.但酶促反应最适温度的变化结果表明,对不同类型的酶所产生的生物效应则表现出无规律性.

细胞固定化载体比表面的测定

为了衡量细胞固定化载体的性能 ,基于单分子层吸附理论 ,利用溶液中亚甲基蓝染料在固形物表面的吸附倾向 ,建立了用于测定细胞固定化载体比表面的“动态染料吸附法”。方法学考察时以PVA -海藻酸钠的混合载体为例 ,结果表明四批次测量同一载体比表面的结果变异系数为 5 .5 % ,测量的载体比表面能精确反映载体内PVA ,或是海藻酸钠浓度的变化 ,说明方法重复性好 ,灵敏度高。同时讨论了文献中“染料吸附法”测定比表面的不足。

酵母细胞酒精发酵固定化载体的改进

针对海藻酸钠载体强度低、易分解的缺点,采用添加法和置换法对载体进行改性研究,并确定了最佳固定化条件。考察了添加物质的添加量、置换物质的浓度、钙化时间及置换时间对固定化细胞强度的影响。制备得到的固定化细胞采用1%浓度的Al(NO3)3置换,置换时间18h时固定化细胞强度最大。该固定化细胞可进行42d共14批次的酒精发酵。

不同固定化酵母载体对啤酒风味成分影响研究

采用气相色谱分析法,主要考察了山毛榉木片、多孔陶瓷和海藻酸钠3种固定化酵母载体对啤酒风味物质成分的影响。结果表明,不同固定化酵母载体对啤酒风味物质成分的形成有较大影响,其中海藻酸钠载体固定化酵母的牢固程度最好,且载体正丙醇、异丁醇和异戊醇含量分别高于成品啤酒9%、8%和12%,啤酒含醇量较高,适于醇厚型啤酒发酵;山毛榉木载体生成的酯类物质较多,载体乙酸异丁酯、乙酸乙酯、乙酸异戊酯和己酸乙酯含量分别高于成品啤酒20.1%、14.3%、12.5%和17.4%,含酯量较高,适于淡爽型啤酒发酵;与另两种载体相比,多孔陶瓷载体双乙酰含量达到0.14 mg/L,不适合用于啤酒发酵。