CP/PVDF膜电活化PS降解新污染物及缓解膜污染

通过耦合高级氧化技术实现超滤过程中对膜污染的缓解以及小分子溶解性有机污染物(SMOP)的去除.通过喷涂的方式将交联聚吡咯的碳纳米管沉积在聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面,得到了具有优异导电性的交联聚吡咯的碳纳米管复合超滤膜(CP/PVDF).实验中建立了膜阴极过滤过硫酸盐体系(E-PS-CP/PVDF).并比较了过一硫酸盐(PMS)和过二硫酸盐(PDS)分别作为氧化剂时该体系对膜污染的缓解(HA作为模拟污染物)以及小分子有机物的去除效果.结果表明,E-PS-CP/PVDF体系对3种小分子有机污染物(SMOP)卡马西平(CBZ)、双氯芬酸钠(DCF)和磺胺甲噁唑(SMX)均有较高的去除速率,其一级动力学常数均高于15×10^(-2)min^(-1)远高于单独超滤体系(最高为0.072×10^(-2)min^(-1)).E-PS-CP/PVDF体系具有明显的膜污染缓解作用,使用PMS和PDS作为电解质时,60min内出水比通量仅仅分别下降到0.93和0.84,外加电场与活性物质对HA的氧化作用改变了污染物在膜表面的相互作用,减少了HA在膜上的沉积.此外,通过捕获实验探究了E-PS-CP/PVDF体系缓解膜污染的机理.,E-PS-CP/PVDF体系中缓解膜污染的主要原因是由于体系中的PS被膜阴极活化产生了•OH、SO_(4)^(•)-和1O_(2),且PMS作为氧化剂具有更好的表现.因此,E-PS-CP/PVDF体系能够实现超滤过程中膜污染的缓解和对小分子有机物的去除,在实际水处理领域具有良好的应用前景.

含纳米Fe^0的质子交换膜制备及催化作用研究

为充分利用微生物燃料电池(MFC)阴极中产生的H2O2,同时提高电池的产电性能,在聚偏氟乙烯接枝聚苯乙烯磺酸(PVDF-g-PSSA)均聚物中加入自制的磺化Fe^0-rGO纳米颗粒制备出含S-Fe0-rGO的复合质子交换膜,并研究使用该膜的MFC-电Fenton系统的产电性能和阴极对模拟罗丹明B污水的降解能力。结果表明,S-Fe0-rGO纳米颗粒添加质量分数为2.0%时,复合膜综合性能达到为优,水的质量分数达到31.1%,溶胀率达到9.7%,离子交换容量为2.1 mmol/L,质子传导率为60 m S/cm。添加S-Fe^0-rGO质量分数2.0%的复合膜的MFC在电压稳定阶段时阴极对质量浓度10 mg/L的罗丹明B的60 min的降解率达到99.54%,RhB溶液TOC去除率为57.48%。

掺杂SGO@SiO_2的PVDF-g-PSSA共混质子交换膜的制备及性能评价

为了提高微生物燃料电池中质子交换膜(PEM)的综合性能,实验中使用正硅酸乙酯通过原位水解的方式将SiO_2穿插到磺化氧化石墨烯(SGO)上,再与自制PVDF-g-PSSA均聚物共混制备了新型共混质子交换膜。使用傅里叶漫反射光谱仪(FTIR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)对杂化颗粒进行表征,确定了SGO@SiO_2已成功制备.考察了不同SGO@SiO_2颗粒添加百分比对共混膜的物化性能和抗污染性能的影响,得出当SGO@SiO_2添加质量分数为1.0%时,共混质子交换膜的亲水接触角降低了22%、含水率提高了40%、溶胀率提高28%、断裂强度提高到37.3 MPa、IEC达到2.2 mmol/g、质子传导率提高到0.069 S/cm,QCM-D结果表明,共混膜的抗污染能力最强,即共混膜的综合性能达到最优.主要原因是加入SGO@SiO_2杂化颗粒的共混膜的性能同时受到了SiO_2和SGO的影响.SGO中—SO_3H的引入提高了共混膜的质子传导能力,亲水性的—SO_3H增加了膜的含水率,同时SGO较高的比表面积有利于分散无机颗粒之间的团聚.而SiO_2的引入能够提高共混膜的保湿性,抑制膜的溶胀,增强共混膜的机械强度和抗污染能力.

SGO/PVDF-g-PSSA复合质子交换膜的制备及抗污染性研究

为更好的提高PVDF-g-PSSA质子交换膜的性能,将磺化氧化石墨烯(SGO)与PVDF-g-PSSA共聚物混合制得SGO/PVDF-g-PSSA复合质子交换膜.用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)以及X射线测定仪(XRD)证实了GO的成功磺化.对复合膜进行SEM表征并考察了复合膜的主要性能,得到了最佳SGO掺加量.使用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)研究了复合膜的抗污染性能.实验结果表明:当SGO添加量为1.0%时,复合膜的含水率达到44.34%,质子传导率为0.085S/cm,综合性能达到最佳.QCM-D实验表明,在纯水和50mmol/LPBS条件下,复合膜表面的BSA吸附量均最低,且|ΔD/ΔF|最大,说明吸附层较为疏松,复合膜具有较好的抗污染性.

SiO_2-SO_3H杂化PVDF-g-PSSA膜的制备及抗污染研究

为改善PVDF-g-PSSA膜性能,探索应用于微生物燃料电池(MFC)的廉价高效,耐污染的质子交换膜。将磺化纳米Si O_2和Si O_2-SO_3H与PVDF-g-PSSS颗粒共混成膜,对其进行了表征,研究了主要性能及抗污染机制。结果表明,当Si O_2-SO_3H添加质量分数达5%时,改性膜的含水率(41.02%)、离子交换容量(3.18 mmol/g)、质子传导率(54.1 m S/cm)达到最优。在超纯水和50 mmol/L的磷酸盐缓冲溶液中,该膜较未改性前膜表面的蛋白质吸附量降低,吸附层更为疏松,有更低的负ζ电位,抗污染性较好。

漂浮型TiO_2/石墨烯复合催化剂的制备及其性能

以空心玻璃微珠(HGM)为载体,采用水热法制备漂浮型石墨烯(RGO)-TiO_2复合光催化剂。首先将超声分散后的氧化石墨烯(GO)负载于经预处理后的HGM表面,而后以钛酸四丁酯为前驱体,在不使用还原剂条件下采用一步水热法制备出TiO_2/RGO/HGM复合光催化剂。研究了压力、GO(RGO)含量对复合光催化剂性能的影响。以罗丹明B(RhB)为降解对象分析了复合光催化剂的光催化降解效果。结果表明:GO成功负载于空心玻璃微珠表面,并通过水热过程在空心玻璃微珠表面原位还原生成RGO,二氧化钛形成RGO/HGM复合结构。此后,锐钛矿型TiO_2在RGO/HGM复合结构表面自组装成核并均匀负载从而形成TiO_2/RGO/HGM复合光催化剂。与TiO_2/HGM复合材料相比,TiO_2/RGO/HGM复合材料具有增强的光催化降解活性,再循环后具有良好的降解效果。此外,还提出了加载在HGM表面的RGO和TiO_2的可能机理和形成过程。