改性海绵铁除氧影响因素与机理研究

采用反应动力学分析、表面分析、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)研究了诸外因对改性海绵铁除氧行为的影响及除氧相关机理。结果表明:改性海绵铁表面铜含量增加对除氧能力的促进作用大于比表面积减小使除氧能力降低的影响。改性海绵铁除氧过程为反应控制过程并符合一级反应动力学方程。另外,诸外因中溶液初始pH值和初始电导率对除氧速率常数的影响规律是先增后减。增加改性海绵铁投加量和溶液温度对除氧速率常数的提高具有促进作用,但继续增加改性海绵铁的投加量并不能无限提高除氧速率常数,速率常数存在极限值为0.3663min-1。

神经网络预测改性海绵铁除氧效果的研究

为实现改性海绵铁填充床除氧过程的自动化控制,研究了人工神经网络对改性海绵铁填充床除氧过程模拟仿真的可行性,采用误差反向传播网络(BP网络)建立了进水流量、改性海绵铁填充高度与溶解氧去除率之间关系的动态模型,并对不同的训练样本归一化方法和训练方法进行比较。结果表明,在网络隐含层层数为1、节点数为7时,采用归一化方法 1和有动态修正的训练方法能够较好地预测填充床对溶解氧的去除率,该模型可用于改性海绵铁填充床除氧过程的动态描述。

络合剂种类对改性海绵铁除氧能力的影响

为了研究海绵铁在改性过程中络合剂的种类对改性海绵铁除氧能力的影响,利用表征分析方法对添加不同络合剂造成改性海绵铁表面铜层形貌以及除氧能力差异的原因进行了分析。结果表明:镀液中添加酒石酸钾钠或羟基亚乙基二膦酸(HEDP)作为络合剂所得到的改性海绵铁除氧能力较好,表面铜含量较高。改性海绵铁除氧过程为反应控制过程,其除氧能力主要取决于其表面铜含量。海绵铁改性过程并未改变其孔道结构特征,仅增大了孔径和增加了表面的铜含量。

改性海绵的合成策略及其油水分离应用研究进展

海上溢油问题及含油废水的排放对经济与环境带来了巨大的破坏。在处理这些问题的方法中,吸附法被认为是一种最为经济、高效和环保的方法。改性吸油海绵由于成本低、孔隙率高、设计灵活及三维骨架结构使其在油水混合物处理领域备受关注。然而,普通海绵由于其亲水-亲油性限制了油水处理中的应用。总结了为解决海绵此类问题而赋予海绵选择吸附性能及提高其吸附性的改性方法。

石墨烯改性海绵取心工具研制与试验

为了直接测量、准确获取岩心的含油饱和度,进行了石墨烯改性海绵取心工具的研制与试验研究。对常规海绵经石墨烯溶胶进行了浸渍、老化、超临界干燥等工艺改性处理,得到了石墨烯海绵材料。该海绵内部孔隙直径可调,常温下原油吸附量可达自身质量的80.5倍。在此基础上,设计开发了石墨烯改性海绵取心工具。采取预充海绵保护液和设置密封活塞方式对海绵材料进行防污染保护,通过室内试验确定海绵衬筒直径小于岩心直径0.6~1.0 mm,采用长条薄片压紧方式保护海绵内衬,使之同时满足了吸油和岩心进筒要求。通过与含油饱和度常规计算方法进行比较,确定了岩心含油饱和度的测量、计算方法。石墨烯改性海绵取心工具可在不影响取心收获率的前提下收集岩心逸出的原油,具有较好的推广应用前景。

水污染处理用表面改性海绵的研究进展

表面改性海绵因设计灵活、高孔隙率、高吸附量成为吸附材料的研究热点。文章从表面改性方法和提高性能角度,综述了近年来水污染处理领域用以油水分离、吸附重金属及吸附染料的表面改性海绵最新研究成果及动向,指出当前表面改性海绵研究的瓶颈问题。研究表明:海绵表面疏水/疏油改性可实现油水的有效分离,改性海绵表面接枝的功能基团可通过螯合、静电作用等方式实现重金属离子的吸附,海绵表面引入基团与染料分子之间的电荷吸引、π-π相互作用、氢键等是实现染料吸附的重要因素。未来,表面改性海绵研究将朝向多功能性、智能化方向发展。

改性聚氨酯海绵的合成及其油水分离性能

以膨胀石墨与氧化锌为原料,采用复合改性法改性聚氨酯海绵,在硅烷偶联剂的作用下,用月桂酸的醇溶液表面修饰后制备出改性聚氨酯海绵.通过扫描电子显微镜(SEM)与接触角测定仪进行表征,对改性聚氨酯海绵的吸油、吸水及循环使用性能进行了测定,并试验获得了最佳的油水分离条件.结果表明:改性聚氨酯海绵具有良好的疏水超亲油性,在膨胀石墨分散液与氧化锌胶体溶液体积比为1∶1时,对于质量浓度为20 g/L的机油水溶液,饱和单位吸油量最高可达17.7 g/g,对机油的选择性吸附系数为10.41,油水分离效果最佳;在选择吸附过程中,15 min以内油水分离效率就能达到78.41%;改性聚氨酯海绵每次循环利用后,单位吸油量的减幅均低于7.3%,循环使用性能良好.研究显示,该种改性聚氨酯海绵对油水体系中的油类具有很好的选择性,吸附完成后,经过简单的挤压将油回收后即可循环利用,具有便捷、高效、循环、无二次污染的特性.

海绵状涤纶改性纤维及其纱线的性能测试与分析

采用线密度基本相同的海绵状涤纶改性纤维加工的纱线与普通纯涤纶纱线及涤棉混纺纱线进行单强、弹性、条干、毛羽、吸湿性及快干性的展开研究,展示海绵状涤纶改性纤维纱线比纯涤纶纱线更好的吸湿性、快干性、弹性、手感柔滑蓬松性,为改性涤纶产品的开发与运用提供了依据。

改性复合海绵敷料的研制

为增强敷料的吸收、抗菌和促进伤口愈合的能力,该文采用生物活性玻璃改性壳聚糖/明胶海绵敷料。首先利用硅烷偶联剂改性生物活性玻璃,并选用香草醛作交联剂,采用真空冷冻干燥法将其与羧甲基壳聚糖、明胶进行复合,制备出改性复合海绵敷料。并对产物进行IR、SEM、吸水率、孔隙率、保湿性和透气率分析。结果表明,改性复合海绵状敷料具有多孔结构、较高的吸水性、透气性和保湿性,有望在医用湿性敷料领域得到广泛的应用。

中低温改性聚氨酯填料移动床生物膜反应器深度脱氮研究

小试条件下探讨了以改性聚氨酯海绵填料作为微生物载体的移动床生物膜反应器(MBBR)深度脱氮规律和用于城市污水深度脱氮的可行性。研究结果表明,常温和低温条件下,改性聚氨酯填料的填充率为50%时,连续流小试深度脱氮的总氮去除负荷率分别达到52.8、68.4 mg/(L·d),单位体积填料的反硝化负荷率分别为130.4、187.2mg NO_(3)^(-)-N/(L·d),水温降低对改性填料深度脱氮的影响不明显。随着外碳源投加比例增加,改性聚氨酯填料的脱氮效率明显提升,碳氮比为6:1时,去除效率最佳,每升填料的TN去除速率和反硝化速率分别为216.0 mgTN/d和240.0 mgNO_(3)^(-)-N/d。分析了填料上反硝化微生物的多样性,其中变形菌门是绝对优势微生物,占比达到71.5%。从属的角度,固氮螺菌属(Azospira)占比为16.42%,食酸菌属(Acidovorax)占比为2.23%,其它潜在反硝化菌占比为9.62%。研究认为,粉末活性炭改性的聚氨酯海绵填料用于城市污水厂的深度脱氮是可行的。

聚二甲基硅氧烷/微纳米银/聚多巴胺修饰的超疏水海绵的制备和应用

受海洋贝类生物黏附蛋白的启发,在碱性环境下利用多巴胺的自聚合性质,在聚氨酯海绵表面聚合活性聚多巴胺薄层,采用葡萄糖还原银离子进一步沉积微纳米银粒子构筑表面微纳结构,并水解聚二甲基硅氧烷前驱体对表面进行疏水改性,制备出了接触角大于150°的超疏水表面。利用接触角测定、扫描电子显微镜及能量弥散X射线谱和傅里叶红外光谱等技术手段对制备的改性海绵进行了表征,表明微纳米银粒子和硅甲基疏水基团被成功修饰到了海绵表面。改性海绵对有机溶剂和油类物质具有高选择性和高吸收性。吸收的有机溶剂和油类物质的质量能够达到其自身质量的12倍以上。饱和吸收后的海绵仅通过物理挤压即可将吸收的物质回收并使海绵恢复弹性和吸附能力,得到再生。该研究为油水分离和废油回收提供了一种经济、高效、环境友好的方案。

超疏水纳米海绵制备及其二甲苯吸附性能

利用聚氯乙烯(PVC)及疏水性气相纳米SiO2颗粒建立了一种简易、快速的超疏水纳米海绵材料的制备方法,并在开展超疏水纳米海绵材料的表面基团分析(IR)、疏水性能测定、表面形貌(SEM)观察的基础上,探究其吸附性能及循环使用性能。为验证超疏水纳米海绵材料的工业应用性能,采用实验室搭载回收设备,对比考察了负载超疏水纳米海绵/未改性海绵/商用金属盘片对间二甲苯的回收性能。结果表明:改性后超疏水纳米海绵材料表面负载涂层整体均匀完整,涂层上接枝的纳米颗粒稳定致密,且表面粗糙度有明显提高。IR谱图中新增有O—Si—O的特征峰,充分证明疏水性SiO2颗粒已负载在材料表面,使其表面疏水角可达150°,具有超疏水亲油特性。改性海绵材料间二甲苯吸附容量可达41.45g/g,且在循环500次后吸附容量仍能达到其初始值的93%,负载该海绵的回收设备则具有良好间二甲苯回收速率(152.83L/h)及效率(99%),运行58h后仍保持良好间二甲苯回收性能。

MBBR填料改性及其处理氨氮废水性能研究

随着城市工业化进程的加快,污水排放量逐年增加。其中,含氮废水的处理是一个我们迫切需要关注的问题。本试验以聚氨酯海绵为基体,提出了一种沸石粉填充聚氨酯海绵的新型生物膜载体(MS1),并将其运用于序批式生物膜反应器(MS1-SBBR)中处理氨氮废水,以期在污水处理中获得更佳效果。结果表明,改性后的生物膜载体在废水脱氮除磷方面具有良好的优异性,MS1-SBBR对NH4+-N和总磷(TP)的平均去除率比填充未改性载体的生物膜反应器(S1-SBBR)高了4%和8.9%。在微生物固定化方面,新型生物膜载体呈现出更高的微生物粘附性,运行10天后,MS1上负载微生物较未改性生物膜载体(S1)高80.3%。同时对微生物群落进行分析,发现变形菌(Proteobacteria)、拟杆菌(Bacteroidetes)以及放线菌(Actinobacteria)为其主要功能菌属,在污水处理中起重要作用。

沸石粉基聚氨酯海绵在序批式生物膜反应器中去除氨氮废水性能探究

为了提高氨氮( )的去除率,本文研究了一种钠型有机改性沸石粉末填充聚氨酯海绵的新型生物膜载体(MBC)。结果表明,改性生物载体(MBC)的微生物固定量约为未改性聚氨酯海绵(BC)的两倍。填充MBC的序批式生物膜反应器(Z-SBBR)对化学需氧量(COD)的平均去除率比采用BC (S-SBBR)的高8.89%。Z-SBBR对氨氮( )和总氮(TN)的平均去除率比S-SBBR分别提高了5.18%和5.58%,出水TN和 的平均浓度分别为19.98 mg/L和13.67 mg/L。Z-SBBR中总磷(TP)的平均出水浓度也比S-SBBR低2.52 mg/L。通过微生物群落结构分析得知,MBC和BC中变形菌(Proteobacteria)、拟杆菌(Bacteroidetes)和放线菌(Actinomycetes)是主要优势菌群,而MBC中Proteobacteria数量较多。MBC不仅显示了更丰富的微生物多样性,也显示了更多的反硝化细菌。结果显示,改性后的生物膜载体对氨氮废水的去除性能有所提高。