脱乙酰基改性乙酸纤维薄膜对乳化油分离及积垢机理的探究

利用静电纺丝制造乙酸纤维素膜（CA纤维膜）,并利用添加TiO₂及脱乙酰基（d-CA）对CA纤维膜进行改性,后续对膜过滤特性、渗透通量、油水乳化液去除效率、反洗特性及积垢机制进行讨究。结果显示,CA纤维膜通过TiO₂及d-CA改性后可以提高膜的热稳定性及亲水性能,并得到稳定的纯水通量和过滤通量;最佳的比例为TiO₂@d-18.5%CA纤维膜,在40kPa跨膜压差、60min的操作条件下,其纯水通量、过滤通量、1g/L油水乳化液去除效率以及反洗后通量分别为824.8L/(m²·h)、(311.3±12.5)L/(m²·h)、93.6%±1.1%、451.5L/(m²·h);另外,添加TiO₂可能导致油水乳化液在膜表面不可逆阻力比例的增加,脱乙酰基改性CA纤维膜则可以降低膜自身阻力及增加可逆阻力的比例,提高CA纤维膜在油水分离方面的潜力。     

动态膜分离油水乳化液操作条件优化和影响因素分析

用陶瓷膜基二氧化锆动态膜分离水包油型乳化液,利用正交实验方法优化分离操作条件,并考察压力、乳化液温度、乳化液p H值和溶液中盐离子种类四大因素分别对过程的影响。正交实验结果表明,油水分离最优条件为:乳化液浓度0.5 g·L-1、乳化液p H值为5、温度50℃、流量100 L·h-1、压力0.14 MPa。单因素实验结果表明,随压力增大,油水分离稳定渗透通量增大,但是当压力大于0.14 MPa后,通量几乎无变化;随油水乳化液温度和p H值的升高,稳定渗透通量先增大后减小;考察乳化液中加入盐离子的结果发现,阳离子盐的渗透通量大于阴离子盐的通量,并且阳离子电荷越多或阴离子电荷越少,通量越大。运用浓差极化、双电层和乳化液破乳等理论可以对以上实验现象做出合理解释。     

正渗透膜污染影响因素的研究与分析

以海藻酸钠（ALG）为典型有机污染物,采用TFC FO膜,以水通量下降率和污染阻力作为膜污染的评价指标,探究了正渗透（FO）过程中的膜摆向（FO模式和PRO模式）、原料液（FS）和驱动液（DS）的浓度、原料液中Ca²⁺浓度和pH对FO膜污染的影响规律,并提出适宜的膜清洗方案。结果表明,在PRO模式下,膜污染阻力为3.38×10¹¹m^-1,而在FO模式下仅为3.88×10¹⁰m^-1,表明FO模式污染轻;FS或者DS浓度的增大均会导致污染阻力增大,使得污染更加严重;当FS中不含Ca²⁺和含Ca²⁺浓度分别为1mmol/L和2mmol/L时,相较于初始通量,其通量降低率分别15.40%、18.49%和24.93%,当Ca²⁺浓度从1mmol/L增大到2mmol/L过程中,膜污染阻力增大1.6倍;当FS的pH为4.2、7.0和10.7时,水通量降低率依次增加,分别为14.56%、14.82%和18.78%。分别采用去离子水、pH为3.0的HCl溶液、pH为11.8的NaOH溶液以及十二烷基硫酸钠（SDS,pH=11.0）溶液对膜进行清洗,得到SDS溶液清洗效果较好,通量恢复率可达90.70%。     

二氧化钛动态膜在油水乳化液分离中的应用研究

以多孔管式炭膜为载体制备二氧化钛动态膜并开展动态膜分离油水乳化液的研究,考察了载体孔径对动态膜的截留率和稳定渗透通量的影响。实验结果表明,动态膜处理油水乳化液的截留率在98%以上,渗透液浓度低于8.3mg·L-1,达到国家环保排放要求;稳定渗透通量随载体孔径的增大先减小后增大。在实验基础上,提出了动态膜稳定渗透通量衰减率(FDR)的概念,并将FDR的变化趋势与动态膜类型进行关联研究。分析发现,FDR随载体孔径的增大先增大后减小,动态膜由完全堵塞过滤型过渡为中间堵塞过滤型;用中间堵塞过滤型动态膜过滤油水乳化液时,随着载体孔径的增大,渗透通量衰减变缓。     

相变套管式储热系统放冷性能实验研究

搭建了套管式相变储热实验系统,分别填充不同质量分数膨胀石墨与正十五烷制备而成的复合相变材料,对系统进行重复充放冷循环实验。采用有效储热比E_st和储能效率ε来表征系统性能,研究了复合相变材料中换热增强对套管式潜热储能系统放冷性能的影响。结果表明：同Re数下,相变材料热导率为0.14 W·m^-1·K^-1（工况A）放冷结束时间为1770 s,相同Re条件下热导率提升至7.10 W·m^-1·K^-1（工况B）和11.60 W·m^-1·K^-1（工况C）的结束时间分别可缩短77.3%、78.9%;热导率的增加可显著提高系统有效储热比E_st和储能效率ε,热导率从0.14 W·m^-1·K^-1增加到11.60 W·m^-1·K^-1,E_st在层流区、过渡区和湍流区分别可提升33.3%、350.0%及129.6%,ε分别可提升26.8%、52.9%及14.6%;Re的增加使得工况A和工况B中E_st和ε呈现下降趋势,工况C中E_st在Re=4298出现峰值1.62。     

Ag+改性羟基磷灰石制备及其除氟抑菌特性研究

利用原位共沉淀法制备Ag⁺改性羟基磷灰石(Ag-HAP)吸附剂,考察Ag⁺/Ca²⁺摩尔比对Ag-HAP吸附剂除氟抑菌效果的影响。红外光谱和X-射线粉末衍射实验表明Ag⁺置换Ca²⁺进入HAP晶格中,形成了Ag⁺-Ca²⁺新晶格。利用Langmuir和Freundlich吸附等温方程对实验数据进行拟合,对比相关系数R²值,Langmuir模型能更好地描述该吸附过程,且Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附更趋于单分子层吸附。计算了吸附热力学和动力学参数值,探讨了Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附机理。ΔG⁰＜0、H⁰＞0和ΔS⁰＞0,说明Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附是自发的、吸热的熵增过程,温度升高有利于吸附。吸附活化能E_a=12.645 kJ/mol,迁移能E=7.331 kJ/mol说明该吸附过程以物理吸附为主。Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学方程。利用龙头式净水器模拟Ag-HAP吸附剂除氟抑菌的动态吸附过程,抑菌实验表明Ag-HAP吸附剂的加入大大提高了饮用水的抑菌性能。     

复合嗜酸亚铁氧化柱的长期运行特征

采用两种填料构建了淹没式复合嗜酸亚铁氧化柱，考察不同亚铁浓度条件下实际铀矿浸出尾液在氧化柱内的长期氧化效果和温度变化对氧化柱稳定性的影响。结果表明：在26~36℃条件下，在亚铁负荷分别为0.200gFe²⁺/(L·h)、0.325gFe²⁺/(L·h)和0.825gFe²⁺/(L·h)时，三组氧化柱均可长期稳定运行，出液氧化还原电位（E_h）平均值为629mV、620mV和596mV；在中温低负荷氧化柱内相对贫营养的耐低温菌易于优势生长，进入低温阶段后氧化柱仍可维持相对稳定的亚铁氧化负荷0.200gFe²⁺/(L·h)；在中温高负荷氧化柱内中温菌易于优势生长，进入低温阶段后氧化柱亚铁负荷显著下降，其亚铁氧化负荷仅为中温阶段的1/3。     

影响水包油型乳化液稳定性的因素研究

研究了影响水包油型乳化液稳定性的因素:乳化剂种类、乳化剂质量、剪切乳化方式、剪切乳化时间、剪切乳化速率。通过选取油滴平均粒径(dn)和油浓度(c)作为乳化液稳定性评价指标,进行实验对比。结果表明,乳化剂为1 g十二烷基苯磺酸钠、高速剪切乳化机转速为6 000 r/min、乳化时间为10 min时形成的乳化液较为稳定。且在乳化剂、剪切乳化方式一定的情况下,随剪切乳化速率的增大、乳化时间的加长,油滴粒径越小,油浓度越大,油滴分布越均匀,乳状液越稳定。     

影响水包油型乳化液稳定性的因素研究

研究了影响水包油型乳化液稳定性的因素:乳化剂种类、乳化剂质量、剪切乳化方式、剪切乳化时间、剪切乳化速率。通过选取油滴平均粒径(dn)和油浓度(c)作为乳化液稳定性评价指标,进行实验对比。结果表明,乳化剂为1 g十二烷基苯磺酸钠、高速剪切乳化机转速为6 000 r/min、乳化时间为10 min时形成的乳化液较为稳定。且在乳化剂、剪切乳化方式一定的情况下,随剪切乳化速率的增大、乳化时间的加长,油滴粒径越小,油浓度越大,油滴分布越均匀,乳状液越稳定。     

含纳米二氧化硅粒子的丙烯酯丁酯细乳化

为了调控含纳米SiO₂的丙烯酸丁酯细乳化后液滴的粒径及粒径分布,研究了细乳化体系组成和超声分散条件对细乳化液滴粒径及粒径分布的影响.发现存在使细乳化液滴粒径及粒径分布趋于稳定的临界超声功率和超声时间;随着十二烷基硫酸钠（SDS）乳化剂浓度增加,液滴粒径减小,而十六烷浓度对液滴粒径影响较小;随着BA分散液中纳米SiO₂质量分数和BA分散液/水质量比的增加,液滴平均粒径增大,粒径分布变宽,这是由于纳米SiO₂粒子吸收了部分超声波能量,同时改变了分散相特性所致.当放置或聚合温度在65℃以下时,细乳化液或相应的聚丙烯酸丁酯/纳米SiO₂复合乳胶能稳定分散.     

Separation of oil from oily wastewater using low cost ceramic membrane

Safe disposal of oily wastewater is a global issue across the industrial world. Stable oil-in-water emulsion has been separated by dead end filtration using low cost ceramic membrane. The efficiency of separation at different oil-water emulsion concentrations was evaluated at different trans-membrane pressures. Maximum rejection of oil 95.4% was observed for membrane sintered at 850 °C for oil concentration of 250 mg/L at 137.89 kPa. The permeate oil concentration was within the permissible range of environmental tolerance (<12 mg/L). The flux decline data was compared with various pore blocking models and it was appraised that cake filtration model best represents the fouling mechanism within the experimental range of pressure and oil-in-water concentration. Solvent permeation studies revealed that nonpolar solvents were more permeable than the polar solvents. The selection parameter of 14.78×10^?6m³/m²·s indicates a good combination of flux permeation, declination and rejection for the membrane sintered at 900 °C.     

镁铝离子共存硅酸体系的聚合行为

通过对镁铝离子共存硅酸体系中硅酸胶凝时间、单硅酸聚合反应速率以及凝胶热性能的研究,得出：在pH<;4的微酸性条件下,硅酸体系的胶凝时间随镁铝离子共存浓度的增大而减小,且铝离子在对硅酸体系的促凝过程中起主要作用。镁铝离子共存硅酸体系的单硅酸反应速率常数比不含金属离子硅酸体系的有所增大,计算得出MA_0.1+0.1硅酸体系的单硅酸平均速率常数为：k₀=7.28×10^-4,k₁=5.62×10^-4。镁铝离子共存硅酸体系凝胶的晶化转变温度与晶型转变温度,相较于不含金属离子硅酸体系的均有所降低,根据热重曲线计算出MA_0.1+0.1硅酸体系水合二氧化硅的化学式为：SiO₂·0.556 H₂O。     

液相法制备棒状Al2O3及Al2O3-ZrO2陶瓷复合粉体

采用二乙三胺五乙酸（DTPA）为配合剂,以简易的液相法合成出微纳米纤维状Al和Al-Zr前体,煅烧处理制备了棒状α-Al₂O₃和Al₂O₃-ZrO₂复合陶瓷粉体。同时研究了DPTA∶Al³⁺质量比、反应温度与时间对陶瓷粉体形态的影响。利用X射线衍射（XRD）、热分析（TG/DSC）以及扫描电子显微镜（SEM）对粉体进行了表征。结果表明：较高的DTPA∶Al³⁺质量比以及较长的反应时间有利于制备高长径比的纤维棒状Al和Al-Zr配合物前体。合成纳米纤维状α-Al₂O₃和Al₂O₃-ZrO₂前体的最优条件是反应温度60℃,反应时间5.5h,DTPA∶Al³⁺比例为1.2∶1。相应地,该前体煅烧后可以制备出棒状α-Al₂O₃和Al₂O₃-ZrO₂复合陶瓷粉体。     

非共价改性纳米颗粒稳定Pickering乳液的制备及可逆调控

用具有氧化还原活性分子乙酰基二茂铁吖嗪(Fc⁺A)对磁性纳米颗粒Fe₃O₄@SiO₂进行非共价疏水改性,将改性颗粒作为乳化剂制备Pickering乳液。通过TEM、SEM、FTIR、XRD、接触角测量、光学显微镜等对纳米颗粒及Pickering乳液的结构、形貌和性能进行表征。结果表明：制备的核壳结构纳米颗粒粒径为150 nm左右,分散均匀;Fc⁺A成功修饰到纳米颗粒表面,且随Fc⁺A浓度的增加,改性颗粒的接触角明显增大;Fc⁺A浓度为12.5 mmol/L,乳化剂浓度为0.3%(质量),油水比为4∶6,搅拌速率为10000 r/min,得到的Pickering乳液具有良好的稳定性。而且,所得乳液具双重响应性,通过氧化还原和磁场可实现对乳液稳定性的可逆调控。     

氨水沉淀-胶溶-EISA法合成介孔氧化铝

以廉价且无毒的无机铝盐为铝源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,结合氨水沉淀-胶溶-溶剂挥发自组装(EISA)方法,合成介孔氧化铝。考察胶溶过程中n(HNO3)∶n(Al~(3+))及n(CTAB)∶n(Al~(3+))对合成介孔氧化铝的孔径、孔容及比表面积等结构的影响。结果表明,加入HNO3胶溶和CTAB模板剂均可以提高合成介孔氧化铝的孔道有序度。当n(HNO_3)∶n(Al~(3+))=0~0.5时,氧化铝的有序度随着n(HNO_3)∶n(Al~(3+))的增加而增加。而有序度随着n(CTAB)∶n(Al~(3+))先增后降,当n(CTAB)∶n(Al~(3+))=0.1时有序度最好。n(CTAB)∶n(Al~(3+))过高,导致孔径分布范围变宽。氧化铝的孔径、孔容和比表面积主要受n(CTAB)∶n(Al~(3+))的影响。     

金属离子对水热法制备半水硫酸钙晶须的形貌及粒径的影响

以二水硫酸钙为原料,采用水热法制备了半水硫酸钙晶须。通过单因素实验得出制备半水硫酸钙晶须的较优工艺条件为：反应温度120℃、料浆质量分数2%、反应时间2h、搅拌速度200r/min,此时所得晶须产物平均直径2.4μm,长径比103.9,晶须呈长针状、规则统一,分散性好。探讨了K⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺对较优工艺条件下制备的半水硫酸钙晶须形貌及粒径的影响,结果表明：金属离子对晶须产物形貌及粒径有显著影响。其中低浓度的Mg²⁺、Cu²⁺有助于获得小直径、高长径比的晶须产物;Al³⁺、Fe³⁺对晶须的生长有较强的抑制作用,特别是低浓度的Al³⁺、Fe³⁺使得晶须的形貌发生明显的变化,导致长径比较低;除K⁺外,金属离子浓度越高,所得晶须产物直径越大,长径比越小,并发生团聚现象,晶须由针状变为短棒状,分散性变差。同时探讨了金属离子的作用机理。     

EA-MMA共聚乳液合成工艺及优化

以丙烯酸乙酯(EA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为共聚单体、过硫酸钾(KPS)为引发剂、十二烷基硫酸钠(SDS)和壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)为复合乳化剂,采用乳液聚合法合成出一种稳定的EA-MMA乳液。通过单因素试验法考察了乳化剂浓度、引发剂浓度、反应温度和反应时间等因素对乳液平均粒径和单体转化率的影响,并采用正交试验法进一步优选出制备EA-MMA乳液的最佳工艺条件。结果表明:当w(乳化剂)=2.0%、w(引发剂)=0.60%、反应时间为4 h和反应温度为80℃时,制成的EA-MMA乳液较稳定,并且单体转化率相对最高。     

辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐界面行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟(MD)的方法在分子层面上考察辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐(OPES)在油-水界面的界面行为。模拟结果表明:辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐可以大幅降低油-水界面的界面张力,在OPES浓度达到饱和浓度时,系统界面张力仅为3.85 mN·m^-1;OPES中磺酸基是主要亲水基团,具有良好的亲水性;温度在318~373 K时,界面张力由24.63 mN·m^-1下降到17.43 mN·m^-1,这说明OPES具有良好的抗高温性能;当Na⁺浓度在1%~5%的环境下OPES性质稳定,界面张力仅有4.47 mN·m^-1的小幅增加,因此OPES具有良好的耐盐性,并且其对Na⁺的耐盐性能好于对Ca²⁺的耐盐性。