带有夹层的聚乙烯亚胺(PEI)荷正电纳滤膜的制备研究

通过界面聚合制备了带有阳离子聚丙烯酰胺(PAM)夹层的PEI荷正电纳滤膜。当PEI质量分数为0.2%、夹层PAM质量分数为0.15%时,PEI纳滤膜对氯化镁(MgCl2)的脱盐率为99.1%,水通量为77 LMH。扫描电镜(SEM)检测结果表明,带PAM夹层的纳滤膜表面产生了条纹结构,有效地增加了膜比表面积。Zeta电位测试结果表明,带有PAM夹层的PEI膜在pH 2~10范围内均带正电荷。红外(IR)分析结果表明,部分PAM掺杂在功能分离层中,增强了膜的荷正电性。模拟卤水实验结果表明,带有PAM夹层的PEI荷正电膜在不同的镁锂比条件下均具有优异的提锂性,为盐湖提锂提供了一个有效的膜分离途径。

串联式正渗透工艺同步处理高盐废水和市政污水的研究

为实现高盐废水的低能耗处理和市政污水的资源利用,构建了“市政污水—高盐废水—海水”的串联式正渗透污水同步浓缩工艺,考察了2种废水的处理效果。结果表明:使用FO模式在1 L/min的错流速度下浓缩污废水,当市政污水浓缩到原体积的1/10时,COD的浓缩效果最好,是原浓度的6.68倍,COD和TP的截留率均在97%以上;当被稀释的高盐废水浓缩到原体积的1/3左右时,COD,K+和Na+都浓缩到了原浓度的2倍左右且截留率均在90%以上。

黑河流域水沙通量多尺度变化特征及影响因素

采用小波分析法和累积量斜率变化率法分析了黑河上中游水沙通量的周期性变化特征,定量计算了气候变化和人类活动对水沙通量变化的贡献率。研究结果表明:黑河上中游径流变化周期基本一致,上游输沙量变化周期也基本一致,但中游输沙量在1类和2类时间尺度的变化周期相差较大,且干流两个水文站的径流输沙突变时间存在差异。1981-1989年上游干流影响径流的主控因素为人类活动,但1990年以后主控因素逐渐变为降水,2003年以后主控因素又变为人类活动。影响输沙的主控因素在时间序列上均为人类活动,但影响程度略有不同。干流中游影响径流的主控因素在2005年以后逐渐变为降水影响,而人类活动一直是引起中游输沙变化的主要原因。

反渗透净水器大流量技术的研究及应用

反渗透净水器由于过滤精度高,需要高压进行逆向渗透,其纯水的终端出水量受到约束。为了在目前技术基础上提升终端出水量,采用大流量技术来提高终端出水量参数。通过测试分析,大流量技术能够显著提升终端出水量(可达4 L/min),大幅降低产品噪声(≤51 dB(A)),且保证出水水质符合卫生安全的标准要求。此外,大流量技术在净水器成本方面也有较大幅度的降低。因此,大流量技术在饮水体验、纯水水质、产品成本等方面,都更符合消费者需求,对反渗透净水器行业的发展起到积极的促进作用。

2009年环太湖入出湖河流水量及污染负荷通量

通过对2009年环太湖水文巡测及同步水质监测数据整理,得到2009年环太湖河流入出湖水量以及污染负荷,并将之与前期文献资料数据进行对比.结果表明,2009年环太湖河道入出湖水量分别为88.40×108m3、93.27×108m3.入湖水量超过5×108m3的依次为陈东港、大浦港、梁溪河、太滆运河、望虞河.出湖水量最大两条河为太浦河、长兜港,水量超过20×108m3.宜兴地区入湖污染物负荷较大,应加强治理;悬浮颗粒物出湖通量大于入湖通量,且绝大多数从太湖南部地区出湖;总氮滞留率在下降的同时入湖通量在逐年增加;引江济太对太湖总体水质改善有积极作用,与湖内污染数据对比分析表明出入湖河流水质对太湖影响较大.

聚多巴胺涂覆改性聚丙烯腈纳米纤维膜及其油水分离性能

以聚多巴胺(PDA)为涂层剂,静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜为基体,制备了PDA/PAN纳米纤维复合材料,测试多巴胺涂层处理对复合材料的表面形貌、力学性能、孔径分布、纯水通量与乳化油截留率等相关性能的影响。研究结果表明:涂层后的静电纺纳米纤维断裂强度明显增加;膜纯水通量明显增大,在涂层液质量浓度为1 mg/mL时静电纺纳米纤维膜纯水通量最高达到14 656L/(m^2·h),较未改性纳米纤维膜增加63%;在涂层液质量浓度为1.5mg/mL时纤维膜获得了最小孔径,其乳化油截留率也达到最佳值(96.1%),同时可以保证高水通量和高乳化油截留率。

天然有机物和离子对纳滤膜过滤性能的影响研究

采用纳滤膜Desal 5 DK对天然有机物（NOM）和离子进行死端过滤实验,以考察进水组分对膜过滤性能的影响。结果表明,Desal 5 DK对NOM的截留率为60%~80%,由NOM引起的不可逆水通量降低占总水通量降低的70%。Desal 5 DK对水中Ca2＋的截留率〉90%,而对Na＋的截留率保持在20%~38%,离子与荷电纳滤膜之间的道南效应以及水合离子大小和扩散系数的不同引起二者截留率的差异,并导致了水通量衰减。

溶解无机氮在胶州湾沉积物-海水界面上的交换速率和通量研究

应用实验室培养法测定了溶解无机氮(DIN)在胶州湾16个站位沉积物-海水界面上的交换速率.结果表明,NH+4-N,NO-2-N和NO-3-N的交换速率一般分别在-0.5～1.6,0.005～0.67,-2.0～2.8 mmol/(m2@d)范围内.由于间隙水中DIN主要以NH+4-N形态存在,DIN在胶州湾沉积物-海水界面上的交换以NH+4-N的扩散为主,在大部分站位表现为由沉积物向水体的释放,NO-3-N主要来自NH+4-N的硝化反应,而NO-2-N是NH+4-N和NO-3-N之间化学转化过程的中间产物.考虑胶州湾沉积物类型,DIN在胶州湾沉积物-海水界面上的交换通量为9.68×108mmol/d,是河流输入DIN的50%左右,可提供维持胶州湾初级生产力所需DIN的52%.

膨体聚四氟乙烯改性亲水膜的水过滤性能

采用配位键合理论对疏水性膨体聚四氟乙烯膜(ePTFE)膜进行亲水改性,并对其用于水过滤过程的性能进行了研究。结果表明,亲水改性物质与ePTFE膜结合较好,在26.6kPa的过滤压差驱动下,初始纯水通量达2.0m3/(m2.h)以上,纯水通量较大,且随过滤压差的增加而增大。将亲水改性后的ePTFE膜用于含CaCO3微粒悬浮液的过滤过程时,截留率在99.0%以上。对ePTFE改性亲水膜在中药浸出液过滤过程中的应用进行了研究,水中悬浮物的去除率可达99.0%以上。

蒸发时间对两级凝胶法制备的聚醚砜膜结构和性能的影响

主要探讨了蒸发时间对用两级凝胶法(dual-bathcoagulationmethod)所制得的聚醚砜(PES)超滤膜的性能和结构的影响.结果表明,随着蒸发时间的延长,水通量先减小后增大;肌肝和尿素去除率均是先升高而后降低,然后再升高的趋势;膜的孔隙率上升,平均孔径下降.在蒸发时间为10s时,肌肝和尿素去除率最高,且水通量适中,是血液净化用聚醚砜膜的最佳成形条件.

静电纺PVDF/PAN共混纳米纤维膜对含油污水的过滤性能

制备不同共混比的静电纺聚偏氟乙烯/聚丙烯腈(PVDF/PAN)纳米纤维膜.应用扫描电子显微镜分析膜的表面形态,并测试共混纤维膜的亲水性、孔径及对自制乳化油污水的过滤效率.试验结果表明:随着PAN共混比例的增加,共混膜的纤维直径减小;共混膜的水接触角随PAN共混比例的增加呈明显下降趋势,下降幅度为30°,亲水性改善效果明显;共混膜的平均孔径为0.784~2.070μm;测得共混膜的纯水通量为4 019~5 340L/(m^2·h),约是PVDF商品超滤膜的30倍;共混膜对乳化油的截留率最高达到95.31%,稍小于PVDF商品超滤膜的97%.

直接接触式膜蒸馏工艺浓缩尿素溶液的研究

采用直接接触式膜蒸馏工艺浓缩尿素溶液,考察了尿素浓度和原料液温度对膜蒸馏过水通量以及尿素截留率的影响。结果表明,原料液温度的提高可以大幅提升膜通量,但当尿素溶液温度达到60℃时,尿素的水解程度提高,不利于膜对尿素的截留;溶液中尿素浓度的提高使溶液的蒸汽压有所降低,从而降低了膜蒸馏的过水通量,但总氮截留率进一步提高;膜表面液体流速对膜通量的促进作用有限,对尿素的截留效果几乎没有影响。在实验条件下,尿素的截留率保持在99.82%～100%,说明膜蒸馏工艺在尿素溶液的浓缩和含尿素废水的处理中具有很好的应用前景。

影响反渗透制备脱离子水的运行因素

介绍了影响反渗透装置制备脱离子水的运行因素并进行了有针对性的分析,提出了相应的预防措施。

纳滤膜去除饮用水中苯系污染物效能试验研究

采用错流纳滤工艺开展了饮用水中苯系污染物的去除效能和纳滤运行特性的研究,考察了纳滤膜对苯、乙苯、邻二甲苯和间二甲苯的截留效果,研究了操作压力、浓水流量、离子浓度、进水温度和苯系污染物浓度等因素的影响.结果表明,随着操作压力和进水温度的升高,膜通量呈增加趋势;随浓水流量和离子浓度的升高,膜通量呈降低趋势;随着回收率、操作压力、离子浓度和进水温度的增加,纳滤膜的截留率均降低;随浓水流量和苯系污染物浓度的增加,纳滤膜的截留率升高.在所有试验条件下,纳滤膜对4种苯系污染物的截留率都介于86.56%~98.85%之间,出水中乙苯、邻二甲苯和间二甲苯含量均符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006);进水苯含量低于0.1mg/L时,出水苯含量能满足国标要求.通过研究投资和运行成本,确定出经济运行参数为回收率90%、操作压力0.6 MPa和浓水流量30L/min.

PVDF分离膜性能径向基网络仿真模型的建立与应用

以聚偏氟乙烯(PVDF)为主要原料、聚乙二醇(PEG,10000)为制孔剂、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,采用浸没相转化法制备了PVDF平板分离膜,膜的渗透分离性能分别通过纯水通量和牛血清蛋白截留率进行表征,并利用径向基网络(RBF)研究了PVDF分离膜制备条件与性能之间的相互关系,建立了RBF仿真模型,利用该模型分析了预测数据与模拟数据的误差,讨论了RBF模型扩展系数(spread)对预测数据均方误差的影响,并进行了仿真试验。试验结果表明,径向基网络模型较好地反映了制备工艺条件与性能的关系,对未来寻找最佳试验方案起到了很好的指导作用。

山西太岳山油松林木边材心材导水功能研究

实测太岳山36株油松边材和心材面积,建立计算林木边材和心材直径回归方程,使用TDP80探针采用热平衡技术测定山西太岳山地区油松林木夏季边材和心材中液流速度,对比分析夏季不同天气条件下树干边材和心材的导水效率.结果显示油松林木树干液流夜间流速约为白天流速的5%(60年生林木)~15%(30年生林木);30年生林木白天平均流量(11.7 dm3/d)占全天平均流量(13.9 dm3/d)的84.33%,60年生林木白天平均流量(67.5 dm3/d)占全天流量(69.9 dm3/d)的96.56%.油松林木日间蒸腾耗水占全天耗水量的85%~95%.研究表明30~60年生油松林木液流日总量中边材液流量只占61%~72%,心材液流量可占到28%~39%.油松林木心材的导水功能不宜忽略.

溶剂改性氧化石墨烯(GO)杂化反渗透膜性能的研究

研究了不同聚砜(PSF)底膜溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)浸泡时间、氧化石墨烯(GO)添加量对改性GO纳米杂化反渗透膜(GO-RO膜)性能的影响。结果表明,底膜在40℃、DMF质量分数30%的水溶液中浸泡50 min后,所得GO-RO膜具有较好的分离性能,水通量为85 L/(m^2·h),截留率为99.1%,水通量较底膜未浸泡的GO-RO膜提高近75%。使用浸泡50 min的底膜所制备的GO-RO膜在添加GO的质量分数为0.05%时,膜表面GO团聚较少,性能较为优良,水通量为80 L/(m^2·h),截留率为99.1%,水通量较空白对照组提高近100%。原子力显微镜分析显示,随着GO添加量的增加,膜表面粗糙度不断的增加;X射线光电子能谱仪分析显示,随着GO添加量的增加,膜分离层中GO含量也不断的增加。

反渗透脱除选矿循环水中硫酸根的研究

采用反渗透处理废水中的SO42-,考察了运行时间、操作压力、废水中SO42-含量等因素对SO42-分离性能及膜产水量的影响,并于最佳工艺条件下处理选矿循环水。结果表明,在不同试验条件下,反渗透膜对模拟废水中SO42-的去除率均稳定在95%以上,但产水量变化较大;在操作压力0.4 MPa、温度25℃的条件下,选矿循环水中SO42-的去除率高达98%,出水中SO42-、Cl-含量及色度、浊度均达到GB/T 19923-2005标准,满足回用要求。

凝固条件对聚醚砜膜结构与性能的影响

聚醚砜膜的一个重要应用方向是血液透析。用于人体的血液透析的聚醚砜膜要求对有毒物质如肌酐和尿素去除率要高,同时水透过量不要太大(以免造成病人脱水现象)又不要太低(以免影响救治效率)。单凝固浴法制成的膜或者去除率很高,但同时水通量也很高(即时相分离),或去除率不高,水通量也不大(推迟相分离)。双凝固浴(dual-bath coag-ulation method)成膜方法可以很好地解决这一难题。

锯齿型(2,2)石墨炔-3纳米管的盐水分离性能

采用分子动力学方法研究了锯齿型（2,2）石墨炔-3（Graphyne-3）纳米管的盐水分离性能。结果表明,不同浓度的氯化钠溶液作为汲取液的体系中,通过管壁的水通量比传统渗透膜的水通量高约4个数量级,均在100 L/（cm2·h）以上,管壁对钠离子和氯离子的截留率均为100%。水分子在该石墨炔管中能够实现非常快速的扩散,其扩散速率比水分子的自由扩散速率高1~2个数量级。钠离子和氯离子在管中距离管壁0.48~0.93 nm的区域分布概率最高。