石英砂滤料表面干法改性制备疏水性除油滤料

采用钛酸酯偶联剂DN101对石英砂滤料进行表面干法改性,增强滤料的亲油疏水性。通过单因素实验研究改性时间、DN101浓度以及改性温度对改性效果的影响,并以亲油亲水比LHR作为评判改性效果的标准。结果表明,反应时间为70 min、DN101用量为1.2%、反应温度为60℃时,DN101干法改性石英砂效果最好,LHR值由未改性时的1.25提高到最大值11.1;改性石英砂对15.61 mg·L^-1含油废水的吸附容量由未改性时的0.17 mg·g^-1增大到0.25 mg·g^-1;对17.3 mg·L^-1含油废水的过滤去除率由未改性时的72.6%提高到97.8%。扫描电镜、电子能谱和红外光谱分析结果表明,DN101以化学键的方式与石英砂表面官能团结合,对石英砂形成了均匀稳定的包覆层。     

水处理滤料表面润湿性及表面自由能与其亲油亲水性关系的研究

本实验首先利用钛酸酯DN-101和铝酸酯DL-411对石英砂滤料进行改性,然后选择未改性石英砂、DN-101改性石英砂和DL-411改性石英砂滤料作为研究对象来研究其润湿性和表面自由能同亲油亲水性之间的关系;同时以正己烷和去离子水作为探针液。用毛细重力法对水相去离子水及油相环己烷进行润湿,来探究各种滤料的亲油亲水性。结果表明未改性石英砂亲油亲水比(LHR)仅为0.823,亲油性较差,DN-101改性石英砂亲油亲水比(LHR)高达46.58,具有较强的亲油性,而DL-411改性石英砂亲油亲水比(LHR)为4.95,表现出一定的亲油性。并且通过XPS图谱分析了各滤料表面化学成分,结果表明DN-101改性石英砂表面自由能较弱,对油相有较好的润湿,表现出较好的亲油性,而未改性石英砂表面自由能较强,亲油性较差。DL-411改性石英砂趋于两者之间。     

改性滤料对油田污水除油效果的影响研究

对核桃壳滤料表面进行活性改性,并将其用于含聚含油污水的处理。结果表明,当滤料填充高度为350 mm时,较未改性滤料,其除油率可提高25%~28%,反冲洗除油效果提高91%;当滤料填充高度提高到1 450 mm时,较未改性滤料,其除油率可提高34%。在过滤-反冲洗3个循环中,改性滤料较未改性滤料的反洗除油效果由44.8%提高到66.9%。改性滤料截留油污后容易被反冲洗除去而再生。相比于未改性滤料,过滤处理相同量的含油污水其寿命延长2倍以上。     

表面重构石英砂滤料的制备及微生物附着行为

基于普通石英砂滤料表面光滑、比表面积小、微生物难以附着等缺陷,以BOE(buffered oxide etch)腐蚀液对普通石英砂滤料进行化学蚀刻处理,以改善石英砂的表面形貌,促进微生物在石英砂滤料表面附着。扫描电镜分析结果表明,经改性得到的表面重构石英砂形貌发生明显变化,整体呈沟槽形貌;因素分析试验结果表明,在腐蚀液浓度为15%(质量)、HF与NH4F的质量比为1∶1、反应温度为55℃、反应时间为45 min的条件下,所得改性石英砂表面的沟槽较多且宽度多介于1.0~5.0μm之间,表面生物量由改性前的9.3 nmol P·g~(-1)提高到改性后的15.7 nmol P·g~(-1);红外光谱分析结果显示,改性石英砂表面部分Si—O转变为Si—OH,有机物特征峰的消失反映了石英砂表面有机物的进一步去除;石英砂的比表面积由改性前的0.427 m2·g~(-1)提高至改性后的1.475 m2·g~(-1);对CODCr的平均去除率由改性前的41.9%提高到改性后的51.6%。因此,表面重构石英砂具有较好的微生物亲和性,更适宜微生物的附着。     

毛细上升法研究水处理滤料的表面热力学特性

基于Washburn方程用亲油亲水比(LHR)比较了0.9～1.2 mm无烟煤、锰砂和石英砂滤料的润湿性; 同时以正己烷、1-溴萘、甲酰胺和去离子水为探针液, 用Washburn方程和van Oss-Chaudhurry-Good(vCG)理论对滤料表面自由能成分进行了估算。实验测得无烟煤、锰砂和石英砂的LHR值依次为1.93、0.75和0.69, 说明无烟煤的亲油性较好而锰砂和石英砂表现出了亲水性; 估得无烟煤、锰砂和石英砂滤料的表面自由能非极性成分和极性成分依次为38.8、38.0、37.7 mJ·m-2和0.73、6.8、8.7 mJ·m-2,初步说明水处理滤料的表面润湿性与其表面自由能极性成分γABs之间有一定的相关性; 而后者归因于滤料的表面化学组成。     

吸附-过滤工艺处理热轧浊循环水除油试验研究

针对包钢薄板厂热轧含油废水的水质特征,进行了吸附过滤组合处理技术的适用性试验,采用钢渣吸附剂的吸附试验表明,钢渣投加量5 mg·L~(-1),搅拌20min,静置30min,pH>5的条件下,含油废水中油的去除率大于800.当进水油类质量浓度为18～22mg·L~(-1),SS质量浓度为50～66mg·L~(-1)时,8m~3·h~(-1)的陶粒滤料处理装置出水含油量为1.8～3.5 mg·L~(-1)(平均2.25 mg·L~(-1)),悬浮物(SS)质量浓度1.8～5.5 mg·L~(-1)(平均3.07 mg·L~(-1)),满足生产用水油质量浓度小于10 mg·L~(-1)和SS质量浓度小于25 mg·L~(-1)的水质要求.     

单层滤料及双层不均匀滤料对地下水除铁除锰的影响

以哈尔滨某水厂高铁、高锰地下水为处理对象,考察相同运行条件(进水溶解氧为9mg·L~(-1),pH值为6.8~6.9,滤速为5m·h~(-1))下,单层滤料及双层滤料对除铁除锰滤柱除锰成熟期及出水水质的影响。结果表明:锰砂滤柱和上层石英砂下层锰砂滤柱除铁效果没有明显差别,都在运行7~10d后达标(0.3mg·L~(-1));锰砂滤柱除锰效果优于上层石英砂下层锰砂滤柱,后者比前者锰砂量小,吸附容量小,在锰质活性滤膜生成前吸附饱和,所以除锰成熟期延长。     

改性石英砂强化火电厂中水回用微污染物处理效果研究

通过对石英砂滤料的改性研究改变原滤料表面物理化学性质,提高滤料吸附能力和截污能力,强化对中水中有机物的去除效率。分别试验了对石英砂进行铝盐和铁盐方法的改性,过对比了静态吸附试验和动态过滤试验改性石英砂和未改性石英砂对微污染水中有机物和浊度的去除效果。结果表明,改性砂对COD和浊度的吸附效果较之未改性前均有明显提高,COD去除率由5%提高到20%～30%,浊度的去除率由37%提高到55%～65%,动态试验与静态试验结果一致,去除率也均有提高;不同金属氧化物的改性砂性能不同。     

水处理滤料润湿性能测定方法的比较研究

根据Washburn方程,采用高度法和压力法测量滤料接触角,引入亲油亲水比(RLH)的概念,以正辛醇和去离子水作参比液,得出了25℃下核桃壳和石英砂滤料的亲水亲油比值。结果表明,压力法更适合滤料接触角测量,核桃壳颗粒对于非极性液体的润湿性较好,石英砂对于极性液体的润湿性较好,本研究为含油废水处理滤料的润湿性能改进提供一种新思路。     

机械加工含油废水处理滤料的选择

利用陶粒处理机械加工含油废水,同时选用石英砂、聚苯乙烯球、稀土瓷砂等滤料进行连续运行对比试验。结果表明:在油的质量浓度不大于120mg/L、滤速为12m/h的条件下,陶粒的除油效率优于其它滤料,石英砂除油效率约10%～30%,聚苯乙烯球除油效率约20%～40%,稀土瓷砂除油效率约30%～70%,陶粒除油效率可达90%以上。并研究了陶粒除油效率与进水的质量浓度及滤速的关系。     

除油纤维滤料亲水性及反洗再生能力的研究

涤纶吸水性差、吸油性强,作为滤料处理含油废水时除油效果较好,但由于反洗再生困难,使用受到限制。为提高纤维的吸水性,以利于其再生,选取3种改性试剂进行纤维表面改性。分别比较了大分子结构亲水化、接枝共聚及亲水整理3种方法的不同改性效果,探讨了改性时间、改性温度及改性液浓度对纤维的亲水性及反洗再生能力的影响。     

表面重构石英砂滤料的制备及微生物附着行为

基于普通石英砂滤料表面光滑、比表面积小、微生物难以附着等缺陷,以BOE（buffered oxide etch）腐蚀液对普通石英砂滤料进行化学蚀刻处理,以改善石英砂的表面形貌,促进微生物在石英砂滤料表面附着。扫描电镜分析结果表明,经改性得到的表面重构石英砂形貌发生明显变化,整体呈沟槽形貌;因素分析试验结果表明,在腐蚀液浓度为15%（质量）、HF与NH₄F的质量比为1∶1、反应温度为55℃、反应时间为45 min的条件下,所得改性石英砂表面的沟槽较多且宽度多介于1.0～5.0 μm之间,表面生物量由改性前的9.3 nmol P·g^-1提高到改性后的15.7 nmol P·g^-1;红外光谱分析结果显示,改性石英砂表面部分Si-O转变为Si-OH,有机物特征峰的消失反映了石英砂表面有机物的进一步去除;石英砂的比表面积由改性前的0.427 m²·g^-1提高至改性后的1.475 m²·g^-1;对COD_Cr的平均去除率由改性前的41.9%提高到改性后的51.6%。因此,表面重构石英砂具有较好的微生物亲和性,更适宜微生物的附着。     

ABS树脂废水胶乳浓度对破乳的影响

以ABS树脂接枝聚合工段废水为研究对象,聚合氯化铝(PAC)为破乳剂,考察了胶乳浓度对破乳效果的影响。结果表明,不同胶乳浓度下均存在优化的药剂投加量区间,投加量过小或过大均会造成破乳效果不佳。随着胶乳COD浓度由13012 mg·L~(-1)下降至192 mg·L~(-1),单位胶乳COD的优化药剂投加量由6.1~10.8 mg·g~(-1)增加至7.7~13.8 mg·g~(-1),区间向右移动,最佳COD去除率由99.30%下降至91.24%。稀释前后最优单位胶乳COD的药剂投加量提高了40%左右。PAC对ABS树脂废水胶乳的破乳机理以吸附-电性中和为主,随着PAC投加量的增加,胶粒Zeta电位逐渐升高,Zeta电位在-23~13 m V范围内,胶乳可有效破乳。     

粉煤灰处理含油废水的研究

通过正交试验研究改性粉煤灰吸附处理含油废水。试验结果表明：改性粉煤灰用量为5g;吸附平衡时间90min;废水pH=10,去除率可达96％以上,出水含油量由150mg·L^-1降至5．1mg·L^-1,达到国家含油废水一级排放标准。改性粉煤灰对油的吸附符合Freundlich模型。该工艺有处理效果好,操作简单,成本低廉等优点。     

EG聚醚与助剂复配破乳剂的破乳性能

为解决陕北原油采出液现用破乳剂用量大、脱水率低、污水含油和悬浮物多、中间层厚的问题,用聚醚EG与多种助剂复配,对陕北子长和河庄坪原油进行脱水试验,并测定净化油的含盐量、含水量及污水含油量。实验结果表明:对子长原油,破乳剂总用量200 mg·L~(-1),脱水温度65℃,脱水时间6 h时,EG与R18CJL复配脱水率最高,达到98.3%,净化油含盐量0.280 7 mg·L~(-1),净化油含水量0.00 mg·L~(-1),污水含油量339.3 mg·L~(-1);对河庄坪原油,EG单剂用量为100 mg·L~(-1),脱水温度55℃,脱水时间6 h时,脱水率达98.7%,净化油含盐量0.267 4 mg·L~(-1),净化油含水量0.00 mg·L~(-1),污水含油量28.0 mg·L~(-1)。且两种原油脱水后均悬浮物少,界面齐。     

陶瓷滤料对油田采出水精细过滤的影响研究

研究了陶瓷滤料种类、滤料粒径和滤池运行方式对油田采出水精细过滤除油、除浊效果的影响.对陶瓷滤料进行了改性,并用SEM、FTIR对其进行了表征;除油、除浊试验在自制小试装置中进行,并采用红外分光仪、浊度仪测定,结果表明,改性滤料对油、浊度的平均去除率分别提高28.32%、22.3%;0.8 mm.改性滤料除浊能力略优于1.2 mm滤料,而1.2 mm改性滤料除油率高于0.8 mm改性滤料,出水中油浓度前者要比后者约减少2 mg/L;上向流滤柱除油、除浊效果均高于下向流.在此基础上,设计了符合"反粒度"理论的三级精细过滤装置,对江汉油田经混凝、粗粒化预处理的开采水进行了连续三个月运行.出水中油、浊度达到SY/T 5329-1994碎屑岩油藏注水水质中A1类标准(油<5 mg/L、悬浮物<1 mr/L).     

吡咯改性活性炭电吸附电极除盐性能研究

以活性炭为原料,吡咯为改性剂FeCl_3为氧化剂,原位化学氧化法改性电吸附电极。以比电容为指标,采用单因素法分析,确定最优改性工艺,并对该工艺条件下制备的样品进行比表面积、表面形貌和电化学性能的表征。结果表明,在活性炭质量为2.0g,吡咯浓度为2mol·L~(-1)及FeCl_3浓度为2mol·L~(-1)时,改性的活性炭比电容值高达270.36F·g~(-1);改性后活性炭的比表面积、孔径和孔容分别降低了10.47%、51.18%和45.71%,孔隙结构以微孔为主;且改性后电极的平均接触角从85.7°减小到60.45°,比电容由89.66 F·g~(-1)增加到283.5F·g~(-1),提高了68.37%;将最佳配比改性的电极应用于除盐小试中除盐率可达45.36%。本实验的研究为电吸附电极除盐性能及导电聚合物的深入研究提供理论基础。     

曝气生物滤池沸石和陶粒滤料性能对比研究

以沸石和陶粒为填料,分别进行了沸石曝气生物滤池和陶粒曝气生物滤池处理污水厂二级出水的中试试验,并对2种滤料的处理性能和工艺特征进行了比较.结果表明,2种滤池均可以在一定工况条件下达到良好的处理效果,且保持较好的抗冲击负荷能力.在气水体积比3:1、水力负荷为1 m~3·m~(-2)·h~(-1),温度分别为20～25℃和15～19℃的情况下,沸石BAF和陶粒BAF对COD去除率分别为12.67%和21.93%,出水COD分别为31.46和37.06mg·L~(-1);NH_3-N去除率分别为96.64%和97.79%,出水NH3-N的质量浓度分别可降到1.46 mg·L~(-1)和1.20 mg·L~(-1),沸石价格低廉,更具有工程应用推广价值.     

高效菌种的厌氧-缺氧-膜生物反应器处理焦化废水

采用厌氧-缺氧-膜生物反应器(A~2O-MBR)工艺处理焦化废水,并投入经固定化的高效菌种.采用MBR使污泥含量大为提高,污泥沉降比增大,故采用泥水回流,使MBR的泥水回到缺氧池.厌氧池采用具有蜂窝胞壁结构的纤维滤料.经过3个多月的试验表明,该工艺运行稳定,具有较好的适应能力和抗冲击能力.当进水COD和氨氮质量浓度分别为2 000 mg·L~(-1)和150 mg·L~(-1)左右时,出水分别在120 mg·L~(-1)和9 mg·L~(-1)左右,去除率分别约为94%和93%,均达到GB 8978-1996的一级标准要求.     

硝酸锂改性钛系离子筛的制备及其吸附性能

钛系锂离子筛具有较高的锂吸附容量和稳定性,对其制备工艺及性能进行改进研究具有重要意义。使用硝酸锂和碳酸锂混合物作为锂源,与二氧化钛在500℃下进行固相反应,生成层状钛酸锂;使用0.2 mol·L~(-1)盐酸对其酸洗24 h,得到了锂离子筛吸附剂;采用X射线衍射、扫描电镜、粒度分析、N_2吸附-脱附方法等,对其性能进行了表征;通过锂离子的吸附实验,确定了吸附和再生性能;探究了该新型吸附剂的锂离子吸附机理。结果表明:吸附过程是单分子层化学吸附;经过改性,离子筛颗粒更加细小,孔体积和比表面积更大,结构完整;在70 mg·L~(-1)的Li~+溶液中,吸附量为25.01 mg·g~(-1),准二级吸附速率常数为0.2762 g·(mg·h)~(-1),吸附速率较之未改性提高了54.56%;该离子筛对浓度为11.6 mg·L~(-1)的Li+溶液,其锂去除率可以达到99.77%。