基于MXene中间层的复合纳滤膜制备及其盐水分离性能研究

通过湿法化学刻蚀得到单层MXene纳米片后,采用旋涂法将MXene纳米片负载至基膜上作为中间层制备聚酰胺复合纳滤膜,并探讨了MXene不同负载浓度对复合纳滤膜通量及盐截留性能的影响。结果表明引入MXene作为中间层,使得圆泡状形貌在所得膜表面形成,当旋涂1 mL浓度为0.1 g/L MXene时,通量为24.2 L/(m^(2)·h),硫酸钠截留率为97.4%,相比传统膜(通量12.9 L/(m^(2)·h),硫酸钠截留率96.3%)性能提升明显。随着MXene旋涂负载浓度增加,通量逐渐减小,而硫酸钠截留率则存在先增加后减小再稳定的趋势,截留率最高可达98.8%(通量16.3 L/(m^(2)·h))。

复合光催化剂(TiO_2/多壁碳纳米管)制备工艺条件对甲基橙光催化降解动力学的影响

采用溶胶-凝胶法在不同条件下制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)负载纳米TiO2的复合光催化剂(TiO2/MWCNTs).以偶氮类染料甲基橙为模拟污染物,研究不同制备工艺参数的复合光催化剂对甲基橙的光催化降解动力学的影响.对TiO2/MWCNTs的表征结果表明,纳米TiO2较好地分散在多壁碳纳米管表面;随着温度的升高,复合光催化剂中纳米TiO2的晶型由锐钛矿型逐渐向金红石型转变,500℃时为两种晶型的混合相.进一步研究表明,催化剂和紫外光是甲基橙光催化降解的必要条件;甲基橙光催化降解反应遵循一级反应动力学,在焙烧温度500℃、焙烧时间3h、聚苯乙烯磺酸钠投加量为5g.L-1及多壁碳纳米管投加量为1.5%的条件下制备的复合光催化剂光催化降解甲基橙速率最快,其光催化反应速率常数为0.0073 min-1.

多壁碳纳米管吸附去除水中1,2,3-三氯苯

采用3种不同直径的多壁碳纳米管（MWNTs）对1，2，3-三氯苯（TCB）进行吸附实验．结果表明，随MWNTs直径减小，1，2，3-三氯苯吸附量增加．实验中发现MWNT（L-8）对TCB的吸附仅需150min就能基本达到平衡，且最大吸附量达77．5mg／g；其吸附动力学和热力学过程可分别用假二级反应动力学模型和Freundlich吸附等温线模型来描述．在278K±1K，288K±1K和298K±1K下进行的MWNT（L-8）吸附热力学实验所得到的如平衡常数（K^0）、吉布斯自由能（△G^0）、标准焓变（△H^0）、熵变（△S^0）等热力学参数表明，MWNTs吸附TCB过程为自发吸热反应．当pH值在2～11之间变化时，吸附量基本不变，表明H键对MWNTs吸附TCB过程无显著影响，MWNTs对TCB的强吸附作用可能是MWNTs表面存在的π电子与TCB苯环中的π电子形成π电子对的作用结果．

多壁碳纳米管吸附水中三氯苯动力学及热力学研究

采用多壁碳纳米管（MWNTs）对水中三氯苯（TCB）的3种同分异构体进行吸附试验,测定了三氯苯在多壁碳纳米管上的吸附等温线和动力学曲线,并研究了pH值对吸附的影响。结果表明,碳纳米管对三氯苯的吸附仅需150min就能基本达到平衡;其吸附动力学和热力学过程可分别用假二级反应动力学模型和Freundlich吸附等温线模型来描述。其热力学参数表明MWNTs吸附TCB过程为自发吸热反应。当pH值在2～11之间变化时,吸附量基本不变,表明H键对MWNTs吸附TCB过程无显著影响,MWNTs对TCB的强吸附作用可能是MWNTs表面与三氯苯苯环之间的π电子共轭作用与疏水性吸附共同作用的结果。

MWNTs/TiO_2对1,2,3-三氯苯的吸附与光降解协同作用研究

以典型氯苯类有机化合物1,2,3-三氯苯(1,2,3-TCB)为目标去除物,研究复合光催化剂MWNTs/TiO2(多壁碳纳米管负载二氧化钛)对其吸附与光催化降解协同作用.结果表明,在不同温度、pH值、复合光催化剂投加量、紫外光光强等影响因素作用条件下,MWNTs对1,2,3-TCB的吸附去除率与纳米TiO2对1,2,3-TCB的光催化降解去除率的叠加理论计算值曲线均在MWNTs/TiO2对1,2,3-TCB吸附与光催化降解共同作用曲线的下方,充分体现了MWNTs/TiO2对1,2,3-TCB的吸附与光降解初始阶段的协同作用.溶液中温度或pH值降低,有利于复合光催化剂对1,2,3-TCB的去除;复合光催化剂投加量增多或紫外光光强增大将提高复合光催化剂对1,2,3-TCB的去除率.

多壁碳纳米管结构对复合光催化剂催化效果的影响

采用溶胶-凝胶法制备了多壁碳纳米管负载纳米TiO2的复合光催化剂（TiO2/MWCNTs）,以偶氮类染料甲基橙为目标污染物,在自制的光催化反应器上进行了光催化降解反应实验。主要研究同一甲基橙初始浓度（C0）下,多壁碳纳米管不同管长和管径对复合光催化剂催化效果的影响。结果表明：该降解反应可用一级反应动力学方程描述,反应速率常数k随着多壁碳纳米管管长和管径的增大而增大;与纯纳米TiO2相比,复合光催化剂对甲基橙的降解率提高了6%-18%,反应速率常数为前者的1.19-2.11倍;采用复合光催化剂的甲基橙光降解溶液自行沉降分离效果较好,静止沉降60m in后达到沉降平衡,剩余浊度为8.5 NTU,下降了90.6%。

侧向流倒V型斜板沉淀工艺设计与应用

湖南省某给水厂设计总规模6万m^(3)/d,近期规模3万m^(3)/d,厂区用地紧张,需采用省地处理工艺,通过技术经济比较,沉淀池采用侧向流倒V型斜板沉淀工艺。该工艺基于浅池沉淀原理,改进侧向流斜板沉淀工艺,通过独特的倒V型斜板构造,实现水路和泥路分离,避免淤泥堵塞。对比同规模下平流沉淀池和斜管(板)沉淀池优缺点,侧向流倒V型斜板沉淀池具有节省用地、沉淀效率高、布置灵活、工程费用中等和运行费用低等优点。

城市排涝规划有关问题探讨

我国城市存在多种多样的建设模式,由于各地水文地质、地貌、发展水平等情况的巨大差异,在防洪排涝的规划方面也面临着不同问题。为了解决城市防洪排涝问题,需要采取合理的防洪排涝规划措施,本文即针对此进行了探讨,以供参考。

一种确定城市洼地排渍泵站及雨水调蓄池规模的方法及应用

近些年来,城市内涝问题已成为人们关注的热点。在城市洼地修建雨水调蓄池并通过排滞泵站提升排放是有效解决城市内涝问题的方法之一。以湖南省W市为例,拟通过暴雨强度公式来探求一种简单可行的确定调蓄池及泵站规模的方法。

折流淹没式生化池工艺改造工程实践

折流淹没式生化池(DEST)工艺曾在湖南等地中小型污水处理厂得到广泛应用,但运行多年后暴露出一些问题。根据工艺运行情况及池体特点提出改造方案。以湖南省某污水处理厂为例,通过采用AAO工艺对DEST生物池改造,实现了生化系统稳定运行,出水稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

碳纳米管负载TiO_2对1,2,4-三氯苯的光降解研究

碳纳米管负载TiO2复合光催化剂与纳米TiO2光催化剂对1,2,4-三氯苯的光催化降解效果,及降解动力学的研究结果表明,复合光催化剂比纳米TiO2有更好的光催化降解效果,经254 nm紫外光辐照60 min后,使用复合光催化剂的1,2,4-三氯苯降解了70%,而使用纳米TiO2为催化剂的1,2,4-三氯苯仅降解了51%;光催化降解动力学研究也表明复合光催化剂对1,2,4-三氯苯光催化反应速率常数为0.019 6 h-1,比纳米TiO2提高了63.3%.根据分子结构理论,对氯苯化合物的C—Cl键离解能分析可推测1,2,4-三氯苯的主要光降解路径为:先脱去邻位的Cl生成1,4-二氯苯,然后再进一步脱氯,最终彻底矿化.通过实验检测1,4-二氯苯作为1,2,4-三氯苯的产物已证实了其第一步脱氯过程.

MWNTs/TiO_2对典型氯苯类化合物的光催化降解研究

研究复合光催化剂MWNTs/TiO2对典型氯苯类有机化合物光催化降解动力学及主要光降解路径.结果表明,同一初始浓度和相同光催化降解实验条件下,60min时典型氯苯类有机化合物的光降解率均达到90%以上.其中六氯苯和五氯苯的光催化降解速率常数分别为0.0664h-1和0.0670h-1,其大小明显高于其它氯苯类化合物.1,二氯苯的光催化降解反应速率常数仅为0.0430h4--1,在典型氯苯类化合物中最小.三氯苯的3种同分异构体——1,3-三氯苯、24-三氯苯和1,5-三氯苯的光催化降解速率常数分别为0.0547h2,1,,3,-1、0445h0.-1和0.0439h-1.六氯苯的主要光催化降解路径为:HCB→PeCB→1,2,3,5-TeCB→1,2,4-TCB→1,4-DCB.

MWNTs及MWNTs/TiO_2对水中1,2,3-三氯苯的吸附特性研究

采用批量平衡实验,对比研究了多壁碳纳米管（MWNTs）及多壁碳纳米管/二氧化钛复合材料（MWNTs/TiO2）对水中1,2,3-三氯苯的吸附特性。结果表明,在相同条件下,MWNTs及MWNTs/TiO2对1,2,3-三氯苯（1,2,3-TCB）的最大吸附量分别为71.8 mg/g和3.05 mg/g,pH值在2~11之间变化时,两者的吸附均不受pH值变化的影响。2种吸附剂的吸附过程均符合拟二级动力学方程,但MWNTs/TiO2对1,2,3-TCB的吸附速率常数为0.4159 g/（mg.m in）,约为MWNTs的50倍左右,说明MWNTs/TiO2具有更强的吸附驱动力。1,2,3-TCB在2种吸附剂上的吸附过程均可用Freund lich吸附等温线来描述,其热力学参数吉布斯自由能△G0均为负、标准焓变△H0与熵变△S0均为正表明,MWNTs及MWNTs/TiO2吸附1,2,3-TCB过程为自发吸热反应。与MWNTs相比,MWNTs/TiO2具有可光催化再生的优点,能用于被污染水体的原位修复。

溶胶-凝胶法制备复合光催化剂(MWNTs/TiO_2)工艺条件的研究

以多壁碳纳米管（MWNTs）为载体,在煅烧温度200~900℃、煅烧时间1~7 h、溶胶体系pH值为2~10的工艺条件下,采用溶胶-凝胶法制备复合光催化剂（MWNTs/TiO2）。通过其对甲基橙的光催化降解效果对比,评价各种复合光催化剂催化活性之间的差异,结果表明,随着煅烧温度的升高,复合光催化剂中纳米TiO2的晶型由锐钛型逐渐向金红石型转变,500℃时为2种晶型的混合相;pH值为2的强酸性条件有利于形成金红石晶型,pH值为5的中性及弱酸性条件则有利于形成锐钛型,而pH值为3时为2种晶型的混合相;在煅烧温度500℃、煅烧时间3 h、溶胶凝胶体系pH值为3的最佳制备工艺条件下,复合光催化剂催化活性最高,借助扫描电镜发现其TiO2均匀地包覆在多壁碳纳米管管壁上。

微波改性MWNTs/TiO_2复合材料对1,2,3-三氯苯的光催化降解研究

在微波辐照干化的条件下用溶胶-凝胶法制备了MWNTs/TiO2复合光催化剂.对该复合材料的表征表明:随着微波功率逐渐增大至400 W,MWNTs/TiO2复合材料管径逐渐变小,且在400 W时制备的MWNTs/TiO2复合材料分散性较好.进一步增大微波功率导致复合材料的管径增大,分散性降低.研究了不同微波辐照条件下制备的MWNTs/TiO2复合光催化剂对1,2,3-三氯苯的光催化降解效果,结果表明,该复合光催化剂对1,2,3-三氯苯的光降解遵循一级反应动力学;在微波功率为400 W、辐照时间为5 min情况下制备的复合光催化剂对1,2,3-三氯苯的降解速率最快,其反应常数为0.023 7 min-1,该值比非微波加热干化的同样复合材料的反应速率常数值提高了52%.

磷酸活化-微波热解法制备污泥吸附剂

以污泥吸附剂的碘值和其对铬的吸附去除效果为考察指标,对制备污泥吸附剂的各种影响因素进行全面考察和分析。结果表明,其最佳制备工艺条件为微波功率550 W,微波辐照时间330 s,磷酸浓度为40%及磷酸与污泥原料的液固比为2∶1,空气氛围中制备的吸附剂SAA的性能要稍优于氮气氛围中制备的吸附剂SAN,但前者的得率稍低于后者,总体来讲,两者相差不大。在实际应用中可简化制备工艺,无需通入保护气体。