超声强化臭氧降解三元驱采油污水聚丙烯酰胺机制

三元复合驱采油开发中注入的聚丙烯酰胺等化学物质随采出液一并采出, 导致采出液黏度增加, 受此影响, 污水处理系统沉降过滤装置处理效率下降, 出水水质难以稳定达标回注。降低黏度关键在于降解污水中聚丙烯酰胺, 本研究采用O₃氧化降解聚丙烯酰胺, 降解过程中引入超声, 利用超声强化作用提高O₃降解效率。结果表明, 在三频正交场(20 kHz +28 kHz +40 kHz)作用下, 控制声强1.6 W·cm^-2, 作用时间15 min, 进水聚丙烯酰胺平均含量300 mg·L^-1, 黏度4.5 mPa·s, 降解聚丙烯酰胺后水体黏度降低到0.7 mPa·s, 黏度变化率达到86.1%。通过检测反应前后水中和大气中O₃浓度, 表明超声强化作用将O₃利用率提高55%。O₃降解过程引入超声产生协同效应, 增加了O₃传质效率, 促进 O₃转化为H₂O₂, 进而生成高活性·OH, 促使聚丙烯酰胺降解效率提高3倍, 反应时间约缩短3/4。     

PFSA-PES-纳米颗粒复合纳米纤维的制备及催化性能

利用静电纺丝法制备了全氟磺酸(PFSA)-聚醚砜(PES)-纳米颗粒(SiO₂、TiO₂和Al₂O₃)复合纳米纤维,比较了SiO₂、TiO₂和Al₂O₃等不同纳米颗粒对磺酸基团在纤维表面分布的影响,并利用乙酸乙酯合成反应考察了纤维结构对表面磺酸基团活性的关系。结果表明:静电纺复合纳米纤维的比表面积可达85.6 m²·g^-1,纳米颗粒均匀分布在纤维表面,表面酸性中心占PFSA酸性基团总量最高达71.2%。酯化反应实验表明,复合纳米纤维具有很好的催化性能,纳米颗粒的存在可以提高酸中心的活性;同时,所得复合纳米纤维膜表现出很好的回收与可再生性能,有望作为一种对环境友好的固体酸催化剂。     

聚合物含量对膜蒸馏用聚偏氟乙烯电纺纳米纤维膜的影响

为考察聚合物含量对聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺丝纳米纤维膜的结构和性能的影响,在二甲基甲酰胺与丙酮质量比为9:1的条件下,制备了无纺布支撑的PVDF静电纺丝纳米纤维膜,进行了聚合物PVDF含量对纺丝液基本性质与膜的形貌结构及分离性能的影响分析。结果表明,提高纺丝液中PVDF含量,纺丝液的表面张力与电导率降低,纳米纤维间珠粒数量减少,纤维直径增大。直接接触式膜蒸馏脱盐应用实验表明,PVDF的质量分数为12%条件下制备的疏水膜,在盐溶液与冷侧循环水温度分别为80℃与20℃时,其通量可达62.38 kg/(m~2·h),产水电导率为8μS/cm,盐截留率达到99.99%以上。     

高通量rGO微球@PVDF纳米纤维复合膜的制备及其油水分离性能研究

采用静电纺丝法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜,并采用共混纺丝法和真空抽滤两种方式将还原氧化石墨烯微球(rGO)负载于其上,获得高通量rGO微球@PVDF纳米纤维复合油水分离膜。通过调整静电纺丝过程参数(如推注速率和电场强度等)和纺丝液配方,对PVDF纳米纤维膜结构进行优化,并采用不同的rGO微球负载量、负载方式、黏结剂含量来提高纳米纤维膜的表面粗糙度和疏水性。利用扫描电子显微镜和接触角测试对纤维膜的表面形貌和亲疏水性进行表征,并通过二氯甲烷-水体系进行油水分离实验,测试了不同配方下杂化膜的重力驱动油水分离性能。结果表明,当静电纺丝溶液中PVDF含量为14%时,以1 mL·h^-1的推注速率,在15 kV下制得的PVDF纳米纤维膜,并将1%PVDF溶液、3 mg rGO微球(与黏结剂中有效成分PVDF质量比为3∶1)和溶剂组成的铸膜液抽滤在膜表面,复合膜表面水接触角为130.9°,其油水分离过程中的有机溶剂透过通量可达5 641.3 L·h^-1·m^-2,水相的截留率为99.28%。     

双尾型丙烯酰胺类疏水缔合共聚物的合成与表征

通过光引发自由基聚合的方式,将双尾型丙烯酰胺类疏水单体(N-苯乙基-N-十四烷基甲基丙烯酰胺,PETMAM),与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)等水溶性单体进行共聚,制备出双尾型疏水缔合水溶性共聚物(DTHAP),来解决丙烯酰胺类聚合物耐温抗盐性以及稳定性差的难题。通过测定聚合物溶液的表观黏度作为评价其性能的主要手段,考察了丙烯酸加量、盐、表面活性剂(SDS)含量、疏水单体含量等因素对聚合物性能的影响,从而确定了比较理想的反应条件。实验中发现:丙烯酸加量和表面活性剂含量的变化会影响聚合物的临界缔合行为;盐的引入能够显著降低表面活性剂的用量,提高聚合物的增黏效果;疏水单体含量较低时[0.35%～0.45%(mol)],聚合物可以表现出明显的增黏效果。当聚合物浓度为1 g·L^-1时,聚合物的黏度可以达到141.5 mPa·s,其临界缔合浓度(CAC)为0.75 g·L^-1左右。聚合物在120 g·L^-1的NaCl溶液和120 g·L^-1 NaCl、0.4 g·L^-1 CaCl₂溶液中,80℃下老化90 d,黏度分别为47.6 mPa·s和45.9 mPa·s。采用红外光谱、扫描电镜两种手段,表征了聚合物的结构。     

PAN-O/MMT复合纳米纤维膜的制备及染料吸附性能

利用静电纺丝法制备了含有不同质量分数(0、1%、3%、5%)有机改性蒙脱土(O/MMT)的聚丙烯腈复合纳米纤维膜,通过亚甲基蓝吸附分析比较了纤维膜的吸附性能。利用粘度、电导率、表面张力分析了MMT的含量对纺丝液性质的影响,利用扫描电子显微镜分析了不同比例O/MMT的加入对所制备的复合纳米纤维的形貌结构的影响,傅里叶变换红外光谱分析结果证实了O/MMT和PAN形成了纳米复合结构,同时借助热重分析仪分析了O/MMT的加入对复合纳米纤维膜热性能的影响。结果表明,随着O/MMT含量的增加,纤维变细、珠节增加,纤维膜的亚甲基蓝吸附能力也同时提高。     

Sb/Sb2O3/C复合纳米纤维膜制备与储锂性能研究

Sb作为锂离子电池负极材料具有较高的理论容量,但在合金/脱合金化过程中的体积粉化严重影响了其循环稳定性。本文首先合成了含锑MOF纳米片(Sb-MOF),并通过静电纺丝技术将其复合到纳米纤维中,经过热处理后制备了Sb/Sb₂O₃/C复合纳米纤维膜。得益于Sb/Sb₂O₃在碳基质中的高分散性,所得复合纤维膜在锂离子电池中表现出优异的倍率和循环性能,具体表现为：在0.1 A g^-1和4 A g^-1电流密度下,可逆比容量分别为713 m Ah g^-1和352 m Ah g^-1;在1 A g^-1电流密度下循环500次后容量保持率为82.3%。优异的储锂性能、简单的工艺以及自支撑特性使得该Sb/Sb₂O₃/C复合纳米纤维膜作为自支撑电极在锂离子电池领域具有较大的发展潜力。     

静电纺聚乳酸纳米纤维的制备及其孔结构调控

为了调控聚乳酸(PLA)纳米纤维的孔结构,采用静电纺丝技术,以PLA母粒为原料,三氯甲烷(CF)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)按一定比例混合的溶液为溶剂,制备了平均直径在1.37μm的PLA纳米纤维,并对其结构进行表征。结果表明,PLA纳米纤维的平均直径随着纺丝液中CF含量、聚合物浓度、环境湿度的增加而增大;随纺丝电压和灌注速度的增大而呈减小的趋势。同时,环境湿度对纤维表面孔结构有显著影响。随着湿度的增加,纤维表面孔的分布密度增加,且形状由圆形转变为椭圆形。此外,与表面光滑的PLA纳米纤维(2.4 m²/g)相比,所制备的PLA多孔纤维的比表面积提升了10倍(24.0 m²/g)。     

柞蚕丝丝素/壳聚糖共混体系的静电纺丝研究

利用六氟异丙醇和三氟乙酸为溶剂,通过静电纺丝制备了不同共混比的柞蚕丝丝素(TSF)/壳聚糖(CS)纳米纤维。研究了TSF/CS共混比对纺丝液黏度、电导率和纤维形貌的影响。结果表明,TSF/CS共混液的电导率随CS含量的增加而增加;随着CS含量的增加(≤15%),共混液的黏度增加缓慢,纤维由转曲的扁平带状逐渐变为圆柱形且直径逐渐降低;当CS含量超过15%时,共混液的黏度随CS含量的增加而显著增大,纤维出现粗细两极分化现象。     

取向多孔Fe3O4/C复合纳米纤维膜制备与储锂性能研究

Fe₃O₄/C复合材料是一类有潜力的锂离子电池负极材料，但是其较低的电导率和显著的体积效应导致循环稳定性不够理想。采用静电纺丝技术，以乙酰丙酮铁和聚丙烯腈(PAN)为前驱体制备Fe₃O₄/C复合纳米纤维自支撑电极，通过在纺丝液中添加聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)引入孔隙缓解体积效应，通过高速收丝技术形成取向纤维膜以提高自支撑电极导电性。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、热重分析仪(TG)、X射线光电子能谱仪(XPS)、比表面积测试仪(BET)和电池测试系统，对所制备的电极材料的形貌结构和电化学性能进行表征。研究表明：PMMA的引入显著增加了中孔和大孔数量，高速收丝下纤维排列更加有序。孔隙的增加显著提高了Fe₃O₄/C复合纳米纤维膜的比容、倍率性能和循环稳定性。所得的取向多孔Fe₃O₄/C复合纳米纤维膜具有710 mAh/g的高可逆容量，在1.0 A/g电流密度下经过500次循环后依然...     

Ordered Macro–Mesoporous nc-TiO2 Films by Sol–Gel Method Using Polystyrene Array and Triblock Copolymer Bitemplate

Ordered macro–mesoporous titania (TiO₂) film with a mesoporous anatase nanocrystalline wall was synthesized by simultaneous application of polystyrene (PS) array colloidal crystal and triblock copolymer P123 as templates, and tetrabutyl orthotitanate as titanium source. Mesoporous structure was optimized through solvent species, amount of P123, and the addition of hydrochloric acid. Permeation of mesoporous TiO₂ precursors into PS array template was examined by altering the sol concentration. The results show that the mesoporous anatase nanocrystalline titania (nc-TiO₂) formed has a Brunauer–Emmett–Teller surface area of 89.55 m²/g typically and an average mesoporous size of 5.67 nm. Sol concentration, characterized by viscosity, surface tension, and contact angle between the sol and PS template, dominates the perfection of macro–mesoporous structure. Optical transmittance for the mesoporous film keeps a high level (above 70%) beyond the wavelength of 400 nm, ∼10% higher than that of the macro–mesoporous film. The band gap of macro–mesostructure TiO₂ film is 3.00 eV, which is not only lower than the 3.25 eV of the mesoporous film, but is also lower than the 3.18 eV of P25 TiO₂, because of the defect level from the surface state of macroporous structure.     

PMIA@PVDF同轴电纺纤维膜的制备及其油水分离性能研究

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为芯、聚偏氟乙烯(PVDF)为壳,使用22-17G同轴静电纺丝针头制备不同纺丝液芯壳流速比的PMIA@PVDF同轴电纺纤维膜,对纤维膜的芯壳结构、力学性能、热性能及油水分离性能进行了表征。结果表明:在纺丝液芯壳流速比为35时,PMIA@PVDF同轴电纺纤维膜具有理想的表面形貌和芯壳结构,具有较好的力学性能和热性能,且具有最佳疏水性和油水分离性能;纤维膜的纤维直径分布较为均匀,很少出现不规则的细丝,有比较分明的分层结构,PVDF包裹PMIA比较均匀;纤维膜的拉伸强度为10.42 MPa,断裂伸长率为38.76%;纤维膜在250℃有轻微的质量损失,最终质量保持率高于纯PVDF电纺纤维膜;纤维膜的水接触角达145.7°,对油水混合物(二氯甲烷-水、三氯甲烷-水)的分离流量都在1900 L/(m²·h)之上、分离效率均达99%以上。     

一步法制备含氨基化合物的非对称CO2分离膜

采用一步相分离法,制备以聚醚砜（PES）为主体材料,二乙醇胺（DEA）为添加剂和氨基载体的膜,用于CO₂分离。考察了PES浓度、DEA浓度、膜厚度对CO₂/N₂分离性能的影响,同时考察了膜性能的长时间稳定性。当涂膜液中DEA/PES的质量比为12/26、刮刀与无纺布的距离为300 μm、进料气压力为0.11 MPa（表压）时,膜的CO₂渗透速率可达274 GPU,CO₂/N₂分离因子可达50。测试温度低于40℃时,DEA/PES膜的CO₂渗透速率和CO₂/N₂分离因子保持稳定。另外,对CO₂/N₂分离性能较好的DEA/PES膜（质量比为12/27）进行CO₂/CH₄分离性能测试,在1 MPa（表压）下性能优于商品膜。上述结果表明,本文研制的DEA/PES膜制备步骤简单,易于规模化制备,性能较优,在CO₂分离领域具有良好的应用前景。     

Improvement of porous polyvinylidene fluoride-co-hexafluropropylene hollow fiber membranes for sweeping gas membrane distillation of ethylene glycol solution

Porous polyvinylidene fluoride-co-hexafluropropylene (PVDF-HFP) hollow fiber membranes were fabricated through a wet spinning process. In order to improve the membrane structure, composition of the polymer solution was adjusted by studying ternary phase diagrams of polymer/solvent/non-solvent. The prepared membranes were used for sweeping gas membrane distillation (SGMD) of 20 wt% ethylene glycol (EG) aqueous solution. The membranes were characterized by different tests such as N₂ permeation, overall porosity, critical water entry pressure (CEP_w), water contact angle and collapsing pressure. From FESEM examination, addition of 3 wt% glycerol in the PVDF-HFP solution, produced membranes with smaller finger-likes cavities, higher surface porosity and smaller pore sizes. Increasing the polymer concentration up to 21 wt% resulted in a dense spongy structure which could significantly reduce the N₂ permeance. The membrane prepared by 3 wt% glycerol and 17 wt% polymer demonstrated an improved structure with mean pore size of 18 nm and a high surface porosity of 872 m^-1. CEP_w of 350 kPa and overall porosity of 84% were also obtained for the improved membrane. Collapsing pressure of the membranes relatively improved by increasing the polymer concentration. From the SGMD test, the developed membrane represented a maximum permeate flux of 28 kg·m^-2·h^-1 which is almost 19% higher than the flux of plain membrane. During 120 h of a long-term SGMD operation, a gradual flux reduction of 30% was noticed. In addition, EG rejection reduced from 100% to around 99.5% during 120 h of the operation.     

碱对污水配液化学驱体系性能影响研究

随着新疆油田化学驱不断推广,对配液用水的需求越来越大。出于环保的要求,使用油田污水替代清水配制化学驱溶液已成为油田生产的必然选择。但油田污水中含有硫酸盐还原菌（SRB）等干扰物,对化学驱体系的黏度保留率和界面张力有着较大影响。通过分析新疆油田72号站稀油污水的成分,考察了不同碱对污水配液化学驱体系的黏度保留率、界面张力以及驱油效率的影响。结果显示,NaOH能够较好地抑制硫酸盐还原菌,进而提高化学驱体系的黏度保留率,但需要质量分数达到1%以上才能使界面张力达到10^-3 mN/m;Na₂CO₃也能抑制硫酸盐还原菌,增强体系的黏度保留率,但效果比NaOH差,其界面活性高,质量分数达到0.2%以上就能让体系界面张力达到10^-3 mN/m;NaHCO₃不能抑制硫酸盐还原菌,因此该体系的黏度保留率最低,其界面张力只能达到10^-1 mN/m。驱油结果显示,NaOH污水体系在注入化学剂阶段,采出液的含水率最低下降至67%,且维持低含水时间较短;而Na₂CO₃污水体系可以将采出液的含水率下降至64%,且维持低含水率时间较长。     

芥酸基表面活性剂的合成及性能研究

合成了两种芥酸基表面活性剂:芥酸胆碱盐(ErCho)和芥酸苄基三甲铵盐(ErBTA)。通过核磁氢谱和红外光谱验证了其分子结构。采用Wilhelmy吊板法测量了其表面张力曲线,电导率法研究了其胶束化热力学,荧光光谱法测量了其临界胶束浓度(cmc)。同时,对表面活性剂水溶液的泡沫、乳化和增溶性能进行了研究。结果表明,ErCho和ErBTA均具有较高的表面活性(γ_cmc=26.3 mN·m^-1,28.8 mN·m^-1),相似的饱和吸附量(Γ_max=1.235×10^-6 mol·m^-2,1.155×10^-6 mol·m^-2)和胶束化吉布斯自由能(ΔG m o=-53.485 kJ·mol^-1,-56.682 kJ·mol^-1)。比较而言,由于反离子中的苯环,ErBTA比ErCho的cmc更低,更易形成胶束。此外,ErCho和ErBTA的泡沫、乳化和增溶性能也较为相近。     

二氧化钛调控基膜结构对氧化石墨烯复合膜性能的影响

以聚醚砜(PES)超滤膜为基膜，通过聚多巴胺(PDA)表面改性后压力沉积不同量的二氧化钛(TiO₂)纳米粒子作为基底，再沉积氧化石墨烯(GO)片层制得TiO₂/GO复合分离膜，重点考察基膜表面形貌对GO膜分离性能的影响。通过扫描电子显微镜、接触角测试仪、固体表面Zeta电位分析仪、X射线衍射分析仪等对有无TiO₂沉积层的GO复合膜进行表征，并考察TiO₂沉积量对GO复合膜分离性能的影响。结果表明，TiO₂纳米粒子以团簇状态均匀分布在改性的超滤膜表面，随TiO₂沉积量的增加，团簇密度增大，GO沉积后表层的峰谷结构更为明显，但表层的层间距并无明显改变。TiO₂/GO复合膜的水通量随TiO₂沉积量的增加而明显增大，TiO₂的沉积对GO沉积量低的复合膜通量的影响更明显，当 GO沉积量为4.11 μg/cm²，TiO₂沉积量为20.55 μg/cm²时，复合膜的水通量较无TiO₂的复合膜提高了108.38%。复合膜对无机盐溶液的截留性能主要基于膜表面所带负电的道南排斥作用，TiO₂/GO复合膜对刚果红的截留率在99%以上，对甲基橙的截留率可达82%，TiO₂层的加入并未降低复合膜的截留效果。     

Density, Surface Tension, and Viscosity of PbO-B2O3-SiO2 Glass Melts

The density, surface tension, and viscosity of the melts from the PbO-B₂O₃-SiO₂ system have been measured at temperatures in the range 1073–1473 K. The effect of composition on these properties was also investigated. The density of the melt was found to increase linearly with increasing PbO content. Molar volume was derived from the density data, and its deviation from the additivity of partial molar volumes was calculated. These deviations in molar volume from those obtained from additivity rules have been used along with the ratio of various coordination numbers of boron (as reported by Bray) to discuss the structure of the melts. The surface tension was found to decrease with decreasing SiO₂/B₂O₃ ratio, and to increase in the range of the PbO content between 30 and 60 mol%, showing a maximum at ∼60 mol% PbO, and then decreased with further additions. This result suggested that the surface tension would be affected primarily by the B₂O₃ content in the range of the PbO content between 30–60 mol%, and mainly by the PbO content in the range of the PbO content >60 mol%, respectively. The viscosity of the melt was found to decrease linearly with increasing PbO content. The results obtained indicate that the increase in viscosity with B₂O₃ was half that of SiO₂ (on a molar basis), and an empirical equation has been proposed for the viscosity as a function of mole fraction.     

ZrO2对提纯粗ZrCl4用NaCl-KCl熔盐体系物化性质影响

工业上采用NaCl-KCl熔盐体系提纯粗四氯化锆过程中,夹杂物在熔盐体系中富集,造成NaCl-KCl熔盐体系的恶化。利用旋转法、拉筒法和阿基米德原理研究了粗四氯化锆中主要夹杂物二氧化锆对NaCl-KCl熔盐体系表面张力、黏度和密度的影响。结果表明,在660~740 ℃,二氧化锆含量一定的熔盐体系的表面张力随温度的增加而减小,黏度受温度影响较大,当二氧化锆质量分数为0%、10%、15%、20%时密度与温度无关,但当二氧化锆质量分数为5%时,密度受温度的影响较大;温度一定时,熔盐表面张力随二氧化锆含量的增加先保持稳定后迅速减小,黏度随二氧化锆含量的增加逐渐增加,密度随二氧化锆含量的增加先增大后减小随后保持稳定不变。     

不同晶型TiO2消光PET的流变性能研究

分别以金红石型二氧化钛(TiO₂)粉体和锐钛矿型TiO₂粉体为消光剂,通过原位聚合制备不同TiO₂粉体含量的消光聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),研究了不同晶型TiO₂消光PET的流变性能。结果表明:在剪切速率()为4000~7000 s^-1,金红石型TiO₂和锐钛型TiO₂消光PET熔体的表观黏度(η_a)随的变化幅度均较小,均具有良好的纺丝稳定性;相同温度下,金红石型TiO₂消光PET的非牛顿指数(n)小于锐钛型TiO₂消光PET,但随着温度升高,金红石型TiO₂消光PET的n上升幅度大,其η_a对变化更为敏感;在常规纺丝条件下,金红石型TiO₂消光PET的黏流活化能(E_η)明显小于锐钛型TiO₂消光PET,TiO₂含量较低时金红石型TiO₂消光PET的η_a对温度变化的敏感程度较小;相同温度下,金红石型TiO₂消光PET熔体的结构黏度指数(η)高于锐钛型TiO₂消光PET;在纺丝温度有波动的情况下,金红石型TiO₂消光PET可纺性好,但其纺丝工艺窗口较窄,应采用更高的纺丝温度以获得良好的纺丝效果。