微纳米气泡强化臭氧氧化降解含酚废水

为了降解毒性强的含酚工业废水,本文将微纳米气泡与臭氧氧化法相结合,探究了处理温度、溶液pH、苯酚初始浓度和臭氧浓度对苯酚降解的影响。结果表明,相较于传统气泡,微纳米气泡破裂可诱导产生更多的·OH,弥补了臭氧传质效率低和氧化性不足等缺点,使反应体系的氧化还原电位明显提高,并在苯酚降解过程中起到主要作用;相比于臭氧氧化法,苯酚降解效果得到显著提升;提升臭氧浓度、溶液pH及降低苯酚初始浓度均可促进反应体系中生成更多的·OH,进而提升除酚率。通过气相色谱-质谱法(GC-MS)检测苯酚降解的中间产物,分析了苯酚降解的可能路径。总体而言,微纳米气泡结合臭氧氧化法是一种有潜力的除酚技术,研究结果对此技术在工业废水降解中的应用和推广具有指导意义。

潮湿环境下金红石型纳米TiO_(2)掺杂聚乙烯的分子动力学模拟

为了从微观角度分析金红石型纳米TiO_(2)掺杂对聚乙烯(polyethylene,PE)材料性能的影响,采用分子动力学模拟方法,构建不同水分子质量分数的PE和TiO_(2)/PE复合模型,以温度为变量研究分析纳米TiO_(2)改性PE材料前后的热力学性能和微观结构以及水分子在复合体系中的扩散能力。结果表明:纳米TiO_(2)的掺杂使PE体系的玻璃化转变温度提高了33 K,杨氏模量提升了428.17%,剪切模量提升了338.62%。纳米TiO_(2)极大抑制了PE分子链的运动和水分子的扩散,增强了复合体系的稳定性。水分子的加入和温度的升高降低了复合体系的热力学性能,这两者均破坏了复合体系的稳定性。

PCNF絮凝剂处理高藻水缓解超滤膜污染特性分析

本文以自制纳米Fe_(3)O_(4)为凝聚核心,羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为粘合剂,搭配聚合硫酸铁(PFS)制备了新型复合絮凝剂(PCNF)。研究结果表明,纳米Fe_(3)O_(4)和PFS的质量比是决定新型絮凝剂PCNF絮凝效果的关键因素,当纳米Fe_(3)O_(4)和PFS的质量比为1:3时,Zeta电位为-1.5 mV,吸附电中和作用下对藻类物质去除效果较好。表面带有负电荷且具有松散结构的絮体,在超滤膜表面形成易于冲洗的滤饼层,且与超滤膜表面形成较强的静电斥力,超滤过程中比通量下降至0.69,相对污染总值0.33且不可逆污染占比仅仅34.65%,均优于传统絮凝剂PACl。通过微界面机制分析认为,新型PCNF絮凝剂与藻类物质形成的絮体结构,对缓解高藻水体引起的超滤膜污染有重要作用。

聚合物微球堵塞物的解堵技术

针对油气田注水井注入聚合物微球后堵塞致使压力升高欠注的问题,开展了解除聚合物微球堵塞物的研究,考察了解堵剂加量、反应温度、反应时间等对微球溶液黏度和粒径的影响,优化了解堵剂的最优作用条件同时进行了现场试验。结果表明:解堵剂(30%JT-1+35%HRJ+22%APG0814+10%H_(2)O+3%NaCl)可显著降低微球粒径和黏度。在同一解堵剂浓度下,反应时间越长,反应温度越高,解堵剂对微球堵塞物的作用效果越好;在同一盐浓度下,不同盐对解堵剂解堵效果的影响次序为:NaCl≥KCl>NH_4Cl。在室温下,2%微球+5%解堵剂的解堵液在反应4 h时黏度为1.46 m Pa·s,微球平均粒径为203.6 nm,与未加解堵剂的空白样(解堵液黏度为2.17mPa·s,平均粒径为3243.74 nm)比较,解堵液黏度下降了33%,微球粒径下降了94%,解堵液中的固体物含量由675 mg/L降至70 mg/L,下降近90%,解堵液的表面张力为24.89 mN/m、界面张力为1.849×10^(-2)mN/m,具有较高的表界面活性。采用该解堵剂在长庆现场进行了4口井的现场试验,取得良好解堵增注效果,较好解决了注水井长期注纳米微球后堵塞欠注问题。

非均质油藏堵水强化颗粒凝胶聚合物的合成及性能评价

在油田开发中,颗粒凝胶可用于堵水,以控制含水和封堵高渗层窜流,从而提高采收率。研究了纳米蒙脱土(Na-MMT)黏土在增强预成型颗粒凝胶(R-PPGs)中的强化作用。以丙烯酰胺为单体、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸钾(KPS)为还原剂、纳米Na-MMT为强化材料,合成了R-PPGs。采用X射线衍射、核磁共振、场发射扫描电镜和能量色散X射线能谱对合成的R-PPG进行了物理和化学表征。研究结果表明:Na-MMT黏土的平均粒径约为(368±20)nm,纳米黏土对PPG的基体有强化效果,δ=179.90和δ=41.89处始观察到2个峰对应酰胺基的羰基和脂肪族基团。纳米黏土强化PPG中有致密网状结构,其热稳定性较好。

纳米SiO_(2)改性粉煤灰混凝土力学性能及吸水特性研究

为了探索粉煤灰混凝土的高性能,开展了纳米SiO_(2)改性粉煤灰混凝土的力学和吸水试验,研究了粉煤灰取代率和纳米SiO_(2)掺量对混凝土力学性能(抗压强度、劈拉强度、动弹性模量)和吸水特性的影响。结果表明:粉煤灰混凝土的力学性能指标均随纳米SiO_(2)掺量的增加先增大后减小;当纳米SiO_(2)掺量从0%增加至2%时,粉煤灰混凝土28 d抗压强度、劈拉强度和动弹性模量分别提高了12.90%、7.53%和5.85%,可见纳米SiO_(2)对抗压强度影响更显著;当粉煤灰取代率从10%增加至30%时,混凝土28 d抗压强度、劈拉强度和动弹性模量分别降低了7.24%、2.61%和9.87%,可见粉煤灰对动弹性模量影响更显著;随纳米SiO_(2)掺量增加,粉煤灰混凝土的毛细吸水系数呈现出先下降后上升的趋势;随粉煤灰取代率增加,混凝土毛细吸水系数增大,且纳米SiO_(2)对混凝土毛细吸水系数影响也越显著;粉煤灰取代率和纳米SiO_(2)掺量对混凝土力学性能与毛细吸水系数之间的相关性无显著影响,混凝土抗压强度、劈拉强度以及动弹性模量与毛细吸水系数均呈现负相关性,其中抗压强度与毛细吸水系数相关性最好。

石墨烯/纳米银对Ag/AgCl海洋电场探测电极的改性机制研究

针对不同含量石墨烯/纳米银改性的Ag/AgCl电极分别进行交流阻抗、扫描电镜、吸水率和电位稳定性测试。实验结果表明:随着石墨烯/纳米银含量的增加,改性Ag/AgCl电极的界面结构参数弥散系数C_(dl)-P增大,电容值C_(dl)-T减小,动力学特征参数电荷转移电阻R_(ct)先减小后增大。基于交流阻抗测试得到的电极动力学特征信息及界面结构信息与电极的扫描电镜、吸水率以及电位稳定性测试结果基本吻合。石墨烯/纳米银对Ag/AgCl电极的改性主要体现在提高电极的表面均匀性和导电性,但是降低了电极的孔隙率,这3个方面影响的协同作用反映了石墨烯/纳米银对Ag/AgCl电极改性的内在机制。

图书馆纸张老化现状及其预防方法研究

为实现对图书馆老旧资料的有效保护,提升纸张在长时间老化作用下的物理性能,通过3-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米SiO_(2)实施改性处理,并将改性纳米SiO_(2)与异佛尔酮二异氰酸酯、2,2-二羟甲基丙酸等高分子材料结合起来制备出了一种纳米SiO_(2)/WPS复合保护材料。为验证该材料的有效性,将该材料涂布于宣纸表面并对其进行老化测试和物理性能测试。根据试验结果可知,纳米SiO_(2)/WPS复合保护材料能够有效提升纸张的耐老化性能和防水性能,且当纳米SiO_(2)的质量分数为0.5%时,该材料的综合性能最为理想。

微纳米加气对再生水滴灌灌水器堵塞的影响

为研究再生水滴灌时水中加入微纳米气泡对灌水器堵塞的影响,选用4种不同类型的灌水器,设置再生水不加气、再生水加气2个处理,以平均流量比(Dra)表征灌水器堵塞的发展程度,以克里斯琴森均匀系数(Cu)、统计均匀系数(Us)评价随试验运行时间推移滴灌系统的均匀性变化.结果表明:微纳米加气对再生水滴灌系统灌水器堵塞具有显著影响,相较于不加气处理,加气处理下4种灌水器(E1,E2,E3,E4)的Dra值分别提高了16.2%,24.4%,18.2%和22.1%;加气处理下各灌水器的Cu和Us值大于不加气处理;加气对不同类型灌水器堵塞的控制效果也存在一定的差异,微纳米加气可降低灌水器的堵塞风险,延缓堵塞程度,延长灌水器的使用寿命,且对整个滴灌系统的均匀性有积极影响.试验结果可为再生水滴灌和加气滴灌技术的推广应用提供一定的技术支撑.

改性二氧化硅封堵剂的制备及性能评价

为了降低水基钻井液滤液对储层的扰动,以丙烯酰胺、苯乙烯、乙烯基三甲氧基硅烷对纳米SiO_(2)进行表面改性,将柔性链聚合物接枝在纳米刚性SiO_(2)粒子表面,形成一种新型的有机-无机复合封堵剂。实验结果发现:该封堵剂提高了泥饼的致密性和封堵性能,并对岩心孔隙进行了有效封堵,有效抑制岩屑水化现象,为水基钻井液在低渗-致密储层开发过程中的应用提供技术支持。

纳米材料提高水基钻井液页岩稳定性研究进展

维持井壁稳定一直是油气钻探过程中的技术难题。由于页岩微纳米孔缝与层理发育、水敏性高,井壁失稳问题在页岩层尤为突出。提高钻井液的性能是减少井壁失稳的重要途径。纳米材料因其独特的尺度和性质,可作为水基钻井液添加剂以提高页岩的稳定性。通过对国内外技术的跟踪与分析,阐述纳米材料提高页岩稳定性的评价方法、纳米材料类型及其作用机制。开展纳米材料在非均质地层的基础理论研究,开发在高温高压及高盐环境下稳定有效的新型纳米材料,建立纳米材料提高页岩稳定性的微观评价方法,是纳米材料的重要发展方向。

三十烷醇纳米制剂对冬小麦抗旱生理特性的影响

以‘XR4347’品种冬小麦为供试作物,在步入式气候室内开展盆栽试验,设置3种叶面喷施剂型和3个灌溉水平,剂型为市售三十烷醇微乳剂(TRIA,T1)、水滑石负载三十烷醇纳米制剂(TRIA-LDH,T2)和助剂条件对照(T3);灌溉水平分别设置为土壤田间持水量的90%(充分灌溉,W1)、60%(中度水分胁迫,W2)和40%(重度水分胁迫,W3)。结果表明:(1)在相同水分处理下,喷施TRIA和TRIA-LDH对小麦叶片光合速率有促进作用。中度水分胁迫下,喷施TRIA和TRIA-LDH的小麦地上部干质量较对照处理分别增加69.9%和32.7%,水分利用效率分别增加32.2%和16.4%;重度水分胁迫下,喷施TRIA-LDH的小麦耗水量比喷施TRIA显著降低24.0%,地上部干物质积累量增加,因此水分利用效率显著提高13.6%。(2)中度水分胁迫下喷施TRIA-LDH的小麦叶片过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性比喷施TRIA处理显著增加2倍,重度水分胁迫下喷施TRIA-LDH的小麦叶片SOD活性比喷施TRIA处理显著增加1倍,表明喷施TRIA-LDH比喷施TRIA对抗氧化酶活性的促进效果更好。(3)重度水分胁迫下,喷施TRIA-LDH与TRIA的小麦叶片ABA含量分别比对照处理显著降低21.8%和30.9%,表明重度水分胁迫下外源施用三十烷醇可通过降低叶片ABA含量有效缓解水分胁迫对于植株生长的抑制。(4)重度水分胁迫下,喷施TRIA的小麦叶片保卫细胞Ca^(2+)大量外流,而喷施TRIA-LDH的叶片保卫细胞Ca^(2+)内流,可见植物对TRIA-LDH的吸收利用效果更好。在水分胁迫下,三十烷醇纳米制剂增强了植株的抗旱能力,提高了植株的水分利用效率。因此,水滑石纳米载体可用于负载三十烷醇,实现三十烷醇对植物高效、可持续的调控。

微纳米气泡水对砂浆力学、收缩性能的影响

为了探究微纳米气泡水(NBW)作为拌和水对砂浆性能的影响,对NBW与普通水拌和的砂浆抗压强度与收缩性能进行了对比分析。结果表明:NBW使砂浆28 d抗压强度提高了6%~13%,早期抗压强度提高更明显;NBW与矿物掺合料具有协同作用,能够降低砂浆的收缩,减少质量损失;NBW可以降低砂浆的总孔隙率和平均孔径,使砂浆的微观结构更加密实。

纳米硒饲料添加剂在盐碱胁迫抗性提升中的应用前景

我国“三北”内陆地区拥有大量的盐碱湖泊、地下咸水和盐碱沼泽等水资源,由于水体具有高盐度、高碳酸盐碱度、高硬度和离子组成复杂等特点,在渔业生产开发利用中存在苗种成活率低、生长缓慢、饲料成本高、经济效益差等问题,严重限制了盐碱水渔业的快速发展。硒(Se)是水生动物必需的微量元素之一,在提高机体免疫和抗逆性等方面的功效显著,有利于缓解盐碱胁迫等非生物胁迫对机体产生的氧化损伤。文章分析了我国盐碱水域渔业开发所面临的难题,纳米硒在清除自由基、提高抗氧化和免疫水平的优势。在盐碱水渔业生产中,纳米硒将有可能作为功能性饲料添加剂,提高鱼类的生产性能和耐盐碱性。

膜阻垢剂及其阻垢机理研究新进展

由于水资源紧缺的问题,反渗透膜处理技术发展迅速。膜阻垢剂因能减缓膜组件的结垢、提高水净化效率,因而被广泛应用于反渗透膜处理技术。常见的膜阻垢剂有磷酸盐类、阴离子聚合物类、阳离子聚合物类以及绿色阻垢剂等,一般认为它们可以通过螯合、分散、晶格畸变等作用或阈值效应阻碍或缓解垢的形成。树枝状聚合物膜阻垢剂具有优异的阻垢性能,与其结构相似的球形聚电解质刷作为一种刷状聚合物膜阻垢剂也在膜处理领域中崭露头角。深入研究新型膜阻垢剂的阻垢机理可为设计开发针对性强、经济环保的高效阻垢产品奠定理论基础。

抗冻多糖及其应用研究进展

多糖作为一种天然产物,动物、植物和微生物中均含有多糖。且其具有保水、增稠、抗氧化及防冻等良好性能,毒性小,可用作冷冻食品的保水剂、抗氧化剂和增稠剂以及生殖细胞保存的抗冻剂。多糖作为抗冻剂,可抑制会导致食品微观结构破坏的冰晶的形成,提高食品的玻璃化转变温度,使食品容易达到玻璃态,食品中的天然高分子的分子链被冻结,生化活性降低。但是可用作抗冻剂的多糖种类少,具体应用领域也仍处于摸索阶段。本文对抗冻多糖的种类及其应用领域进行了归纳和总结,以期为扩展抗冻多糖的种类及应用领域提供依据。

超声微纳米加工锰源前驱体提高锰基锂电池电化学性能的研究

研究深入探讨了微纳米气泡水和超声搅拌技术在磷酸锰铁锂(LFMP)合成过程中的应用,旨在提高锰基锂离子电池的电化学性能。实验将LiOH、MnSO_(4)·H_(2)O、FeSO_(4)·H_(2)O和H_(3)PO_(4)按顺序分别加入微纳米气泡水和去离子水中,并通过超声搅拌180 min,制备2种LFMP样品。使样品在180℃下反应18 h,通过离心、清洗和烘干等步骤得到最终产物。电化学测试显示,使用微纳米气泡水的LFMP样品在1 C电流倍率下具有更高的首圈放电比容量(149.82 mAh/g)和循环稳定性,100次循环后容量保持率为81.66%。相比之下,使用去离子水的样品首圈放电比容量为57.03 mAh/g,100次循环后容量保持率为96.98%。研究表明,微纳米气泡水和超声搅拌技术能有效减少前驱体的团聚和氧化,提高材料的结构稳定性和电化学性能,为锰基电池前驱体的改善提供了一种有效的合成方法。

基于微纳米气泡臭氧曝气的饮用水厂有机物强化处理技术研究

为提升饮用水厂原水混凝及前/后臭氧处理等重要工艺段的有机物去除率,对比研究了微纳米气泡(MNBs)与普通曝气盘2种曝气方式下的臭氧传质效率,开展了MNBs对水厂原水混凝效果影响小试,并对2种曝气方式下前/后臭氧处理工艺段有机物及藻类等的去除率进行研究。结果表明:1)本研究中的微气泡发生器产生纳米气泡数量为1.2×10^(8)个/mL,中值粒径显著低于100μm,有利于MNBs臭氧(MNBs-O_(3))在水中停留较长时间;在水厂原水中加入12.5%(体积比)的MNBs水时,MNBs吸附疏水性有机物及产生羟基自由基的特征可以显著提高混凝沉淀效果,使UV254下降幅度达到15%。2)在前臭氧处理过程中,原水经MNBs-O_(3)处理后,出水110 kDa峰消失而小于1 Da部分出现新峰,五日生化需氧量(BOD5)的去除率约为15%(远低于普通曝气盘的50%)且总有机碳与UV254未发生显著变化;在后臭氧处理过程中,MNBs-O_(3)处理后BOD5上升了40%,TOC上升了36%,UV254则先上升后下降。该结果说明MNBs-O_(3)在前臭氧处理过程中可以将芳香族有机物分解为含氧类链状有机物,MNBs-O_(3)较长的停留时间使其更易将大分子有机物转换为小分子有机物,而后臭氧处理过程中MNBs-O_(3)可以进一步提高对水中残留的难降解有机物的去除率。3)MNBs-O_(3)对藻类的去除率可达25%,且MNBs-O_(3)处理不会增加水中溴酸盐浓度,后续可借助MNBs的气浮功能进一步提升其效率。尽管MNBs替代普通曝气盘使电能消耗上升约30%,但MNBs会大幅缩短进气时间,减少O_(3)使用量。本研究结果为MNBs在原水混凝及前/后臭氧处理过程中的应用建立了理论基础。

地表水环境中微(纳米)塑料污染防控面临的挑战

微(纳米)塑料因其可在水体、沉积物、土壤等环境介质中长期存在并危害生态环境,且在环境中难降解的特性已成为一种新污染物。根据国内地表水环境中微(纳米)塑料的分布、来源和生态毒性效应的相关研究发现,地表水环境中微(纳米)塑料的来源繁杂,直接来源主要包括个人护理品、工农业制备、各类垃圾不当处置等;间接来源为污水处理厂的污水排放、地表径流、原始塑料的风化降解等。微(纳米)塑料的生态毒性组成复杂,除其本身对于生物体的生化胁迫外,还易与其他污染物形成复合污染,对水生生物产生交互效应。因此,研究治理地表水环境微(纳米)塑料污染已刻不容缓,本文可为地表水环境中微(纳米)塑料污染防控和生态风险研究提供理论参考。

纳米Al_(2)O_(3)水雾射流下陶瓷和钛合金的摩擦磨损研究

纳米流体因润滑减摩性能优异而得到广泛应用,但纳米粒子水雾射流下摩擦副的摩擦磨损研究较少。本文开展纳米粒子水雾射流润滑下陶瓷和钛合金的摩擦磨损研究,分别制备0.10%,0.25%,0.50%,0.75%四种不同浓度的纳米Al_(2)O_(3)水溶液,进行两种线速度下纳米粒子水雾射流摩擦磨损对比实验,测试比较摩擦系数、磨损面积和磨痕形貌,并探讨摩擦磨损机理。实验结果表明,0.50%纳米Al_(2)O_(3)水雾射流表现出最优的减摩润滑性能。相比于干摩擦,0.50%纳米Al_(2)O_(3)水雾射流在两种不同线速度(10m/min和45m/min)下的摩擦系数分别降低了87.68%和82.81%。在纳米粒子水雾射流下,氧化锆陶瓷与钛合金的主要磨损形式为磨粒磨损,纳米Al_(2)O_(3)发挥的类轴承和保护膜作用是降低摩擦磨损的主要原因。过量的纳米粒子易发生积聚,增大磨粒磨损及微剥落。