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。     

超亲水/水下超疏油膜的制备及油水分离性能

工业生产和频繁的溢油事故产生大量的含油废水,其高效分离依然面临全球性的挑战。具有仿生浸润特性的膜可以选择性透过水或油,分离效率高且操作简单而广泛应用于油水分离。本文通过一步浸渍法将TiO₂纳米颗粒和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）原位固化到不锈钢网上制备了具有微/纳米层级结构的超亲水/水下超疏油油水分离膜。重点考察了TiO₂/PVP涂覆液浓度（质量分数1%、3%、5%、7%、9%）对膜的浸润特性和油水分离性能的影响。实验结果表明,不同TiO₂/PVP浓度改性的膜具有超亲水/水下超疏油特性,水的接触角均为0°,在水中油的接触角达160°,油水分离效率大于99.5%。膜通量随浓度的增大先减小后增加,当质量分数为3%时膜通量最大为8422.5L/（m²·h）。经过30次连续油水分离后,其分离效率仍大于99.5%,表明TiO₂/PVP-SS （stainless steel）膜有良好的耐久性和稳定性。因此,TiO₂/PVP-SS仿生特殊浸润膜材料在油水分离领域具有经济、高效、环境友好的潜在优势。     

PVDF-TiO2复合中空纤维膜的制备与表征

将纳米二氧化钛(TiO₂)粒子与4类制膜添加剂复配处理,采用相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)-TiO₂复合中空纤维膜,讨论了纳米TiO₂粒子对复合膜结构和性能的影响。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱分析、热重分析、拉伸试验、接触角测定和超滤实验分别表征了复合膜的微观孔结构、晶相结构和复合均匀性、热稳定性、机械性能、亲水性、超滤性能以及抗污染性能。结果表明：通过添加TiO₂粒子复配添加剂,复合膜的性能得到有效改善。复配添加剂中w(TiO₂)为2%(占PVDF固含量的质量分数)时,纯水通量由348 L/(m²·h)提高至377 L/(m²·h),牛血清蛋白截留率由68%提高至90%,断裂强度和抗污染性能提高,复合膜综合性能优异。     

PEG/GO/TiO2纳米复合材料改性PVDF膜的制备及其抗污性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的抗污性能,以聚乙二醇2000接枝的GO/TiO₂(PEG/GO/TiO₂)纳米复合材料为添加剂,通过非溶剂诱导沉淀相分离法制备了一系列PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜。采用FTIR、SEM和接触角测试仪对其结构和形貌进行了表征,采用超滤法评价其纯水通量和抗污性能。结果表明,当PEG/GO/TiO₂纳米复合材料质量分数为0.60%时,制备的PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜(记为0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF)表现出最佳的亲水性和抗污性能,其接触角比PVDF膜下降8.2°,总孔隙率增加13.40%,PEG/GO/TiO₂纳米复合材料在PVDF膜中分散较均匀。在0.08 MPa的工作压力下,0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF的纯水通量高达282.44 L/(m²·h),对腐植酸溶液的过滤通量为131.96 L/(m^2...     

PEI改性PPSU膜对亲水性红曲色素回收的探究

本研究利用湿式相转化方法制备并改性聚苯砜(Polyphenylsulfone,PPSU)薄膜,通过添加聚醚亚硫胺(Polyetherimide,PEI)共混改性提高其亲水性及孔洞大小,并应用于废水中红曲色素的去除。较佳的改性PPSU复合膜过滤通量可以提升原PPSU膜的3～7倍,回收效率可达到75.3%～53.1%,过滤通量在18.5～41.1 L/m~2h之间,具有在食品水体中去除色素的潜力。     

涂覆法制备高性能磺化聚醚砜混合基质膜

采用涂覆法将磺化聚醚砜（SPES（浓度为0.7%（质量（的铸膜液制备成膜，并使用钛酸四丁酯（TBT（和TiO₂纳米颗粒作为添加剂来对比改善膜性能。通过对纳滤膜的微观结构表征，以及膜对NaCl与染料的分离性能等方面来分析其性能。当钛酸四丁酯的含量为0.35%（质量（时，膜的通量从27.3 L·m^-2·h^-1提升至38.9 L·m^-2·h^-1，而截留率则有91.2%降至82.5%。与纯SPES膜相比，改性纳滤膜的平均孔径更大，由1.51 nm增大为2.28 nm。TBT改性膜表面有TiO₂纳米颗粒形成，而且随着TBT的浓度增大，颗粒逐渐增大，而直接添加TiO₂纳米颗粒的纳滤膜的表面呈现明显的团聚现象。使用钛酸四丁酯代替TiO₂纳米颗粒作为添加剂，在增加膜通量的同时也能降低纳米颗粒团聚而导致的膜缺陷。由钛酸四丁酯水解生成的正丁醇的致孔作用对膜的性能具有很大的影响。     

Ag2CO3@PVDF/氧化石墨烯超滤膜及其分离性能

以聚偏氟乙烯（PVDF）为聚合物,氧化石墨烯（GO）为添加剂,聚乙烯吡咯烷酮（PVP-K30）为致孔剂,N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂配制铸膜液,借助相转化法制备了PVDF/GO膜（PGM）,并通过原位共沉反应在PGM表面沉积Ag₂CO₃得到Ag₂CO₃@PVDF/GO复合膜（AgC-PGM）;使用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、水接触角、纯水通量、BSA截留率和三维荧光光谱（3D-EEM）考察了膜材料的形貌、亲水性、水通量和分离性。结果表明,当添加GO为0.4%（质量）,AgNO₃（5.0 mmol·L^-1）与Na₂CO₃（2.5 mmol·L^-1）共沉反应3次得到AgC-PGM;与PVDF膜（132.8 L·m^-2·h^-1）相比,AgC-PGM呈现出较高的亲水性和纯水通量（237.4 L·m^-2·h^-1）,其纯水通量提高了78.8%,对BSA截留率稳定在75%以上;在过滤校区湖水时,AgC-PGM不仅凸显去除蛋白质污染的能力,且出水COD和UV₂₅₄达到自然水体一级标准。     

碳纳米管填充PDMS膜的渗透汽化性能

将碳纳米管（CNTs）填充到PDMS中制备出CNTs/PDMS杂化膜,并将其用于乙醇/水体系的分离,发现由多壁碳纳米管制备的膜分离性能优于单壁碳纳米管填充膜,在40℃下,进料乙醇浓度为5%（质量分数）时,膜的分离因子可由8.3提高到10.0,渗透通量为206.2 g·（m²·h）^-1;采用十二烷基三氯硅烷对多壁碳纳米管进行修饰,并对修饰前后碳纳米管的性能进行表征,研究表明修饰后碳纳米管表面形成疏水层,碳纳米管的疏水性增强;将修饰后的碳纳米管填充到PDMS中,可进一步提高杂化膜对乙醇的选择性,膜的分离因子可提高到11.3,渗透通量为130.9 g·（m²·h）^-1。     

活性炭填充PEG/PVDF杂化膜的脱硫性能

制备了不同活性炭（AC）填充量的AC-PEG/PVDF杂化膜,并对其形貌与结构进行了相应的表征。以噻吩/正庚烷混合物作为模拟汽油体系,研究了所制备AC-PEG杂化膜的渗透汽化脱硫性能。研究表明,填充活性炭后,膜的脱硫性能明显提高。当活性炭填充量为5%,温度为85℃时,与未填充的PEG膜相比,AC-PEG/PVDF杂化膜的渗透通量由0.43 kg·（m²·h）^-1提高至1.14 kg·（m²·h）^-1,富硫因子由7.29提高至9.47。     

直接接触式膜蒸馏用于处理含盐溶液的实验研究

采用聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜作为膜材料,利用直接接触式膜蒸馏法处理质量分数分别为5%、15%和25%的NaCl溶液;使用正交实验方法对操作条件进行优化设计,研究表明当料液侧入口温度T₁为80℃,渗透液侧入口温度T₃为20℃,流量100 L/h时膜通量最大,可达12.599 kg/（m²·h）;当料液侧入口温度T₁为80℃,渗透液侧入口温度T₃为35℃,流量Q为40 L/h时造水比最高,可达13.775,截留率均可达到99.9%以上;单因素实验结果表明膜通量随着T₁和Q的增大而增加,随着T₃的升高而降低;造水比随着T₁、T₃的升高而增加,随着Q的增加而降低。研究表明膜蒸馏技术处理含盐溶液具有很好的应用前景。     

γ-Al2O3/TiO2混合纳米粒子改性PVDF超滤膜

为提高聚偏氟乙烯（PVDF）膜的亲水性和强度,将纳米二氧化钛（TiO2）溶胶和纳米氧化铝（γ-Al2O3）按不同比例与聚偏氟乙烯共混,采用相转化法制得共混超滤膜。考察了不同比例的混合纳米粒子对PVDF超滤膜的纯水通量、截留率、力学性能等的影响。并利用扫描电子显微镜（SEM）观察了膜的表面和内部微观结构,红外光谱分析（FTIR）和X射线衍射仪（XRD）考察纳米粒子在PVDF基体中的存在状态,通过对复合膜进行拉力测试研究混合纳米粒子对膜力学性能的影响,并使用接触角测量仪测定膜表面和水之间的接触角来定量分析比较膜表面的亲水性。结果表明,γ-Al2O3/TiO2混合比为1∶2时,膜的性能达到最优,孔隙率为74%,水通量为120 L/（m2.h）,截留率为93%,拉力最大负荷为35 N,拉伸应变为22%。     

一种可温度与pH调控的分子印迹光催化材料的制备及其性能

以氧氟沙星为模板分子,通过表面引发原子转移自由基聚合技术（SI-ATRP）,成功合成了一种智能凝胶接枝纳米TiO₂的分子印迹光催化材料（TiO₂-DR/MIPs）。采用透射电镜（TEM）、红外光谱（FTIR）、热重（TG）和X射线衍射（XRD）等方法对该材料进行了形貌及性质表征。分别研究了材料的温度与pH敏感性质及其对氧氟沙星光催化降解效率的影响,并对该材料的选择性和稳定性进行了探究。结果表明,TiO₂-DR/MIPs的粒径可随着温度与pH的变化呈现出良好的响应特性,并且可以通过改变环境温度和pH实现对其光催化活性的调控。TiO₂-DR/MIPs对氧氟沙星具有较好的选择性吸附和降解作用,且稳定性和重复使用效果好,经4次光催化降解循环实验后,光催化效率仅降低了5％。此外,TiO₂-DR/MIPs中的双敏感分子印迹层还可以有效地阻止纳米TiO₂的团聚,实现纳米TiO₂的均匀分散。     

聚偏氟乙烯纳滤膜制备及其处理模拟活性黑废水

为研制适用于染料废水处理的新型纳滤膜,以自制的PVDF膜为基膜,通过溶胶-凝胶方法在膜表面涂覆TiO2纳米颗粒层,然后再涂敷多巴胺/PEI层,以制备PVDF纳滤膜.考察了制备条件对膜的表面特性及过滤性能的影响.结果表明,TiO2和多巴胺/PEI可以顺序的涂覆在PVDF膜表面.表面涂覆后,膜的通量急剧下降,截留率大幅度上...     

Effect of silver on the photocatalytic degradation of humic acid

In this study, humic acid was mineralized and degraded photocatalytically in presence of bare TiO₂ and silver loaded TiO₂ (0.5–5.0 at.% Ag). X-ray diffraction (XRD) and inductive coupled plasma (ICP) analysis confirm the complete photodeposition of silver over TiO₂ by photodeposition method. X-ray photoemission spectroscopy (XPS) studies confirmed the presence of Ag⁰ in all Ag–TiO₂ samples and the absence of Ag⁺ ions. Silver loading over TiO₂ improved the rate of mineralization and degradation of humic acid with a maximum loading of 1.0 at.% Ag. Ninety percent carbon from humic acid was mineralized to CO₂ only after 60 min by using bare TiO₂ as a photocatalyst. However, this conversion was possible within 40 min by using 1.0 at.% Ag-loaded TiO₂. This observation verifies that coating of metals like silver over TiO₂ acts as an electron sink and can improve the redox reaction by preventing electron–hole recombination reaction. The optimum 1.0 at.% Ag loading in the current work is indicative that the blocking of the TiO₂ surface active sites by silver also plays an important role in the photocatalytic mineralization and degradation of humic acid. As the silver loading is increased, less number of active site are available over the surface of photocatalyst TiO₂ for redox reaction. This finding was supported by the TEM analysis of the photocatalyst samples.     

Evaluation of humic acid, chromium (VI) and TiO2 ternary system in relation to adsorptive interactions

Batch adsorption studies were carried out for the assessment of the adsorptive interactions of the system composed of humic acid, Cr(VI) and TiO₂. These were preceded by a thorough investigation of the effect of the chromium ion concentration on the adsorption of humic acid onto TiO₂. The adsorption equilibrium of total chromium, humic acid, and titanium dioxide in water were examined separately and in all combinations in order to distinguish the effects based on the interaction of the components. The adsorption data for the binary system as well as the ternary system were modeled with a simple Freundlich model and the model parameters were compared in terms of Cr(VI) and humic acid as expressed by Color₄₃₆ (color forming moieties) and UV₂₅₄ (UV absorbing centers) parameters.

In binary systems composed of Cr(VI) and TiO₂ no direct relationship could be assessed between adsorption capacity values (K_F) and changes in chromium ion concentration. Chromium ion and humic acid interactions were followed by UV-Vis spectra. A minor change irrespective of added chromium ion concentration was observed for Color₄₃₆ and UV₂₅₄ parameters of humic acid (<5%). However, a significant alteration was observed at 365 nm wavelength indicating the formation of chromate esters. In ternary systems comprising humic acid, Cr(VI) and TiO₂, increasing Cr(VI) concentration five-fold did not cause drastic changes in the adsorption capacity values in terms of Cr(VI) concentration. On the other hand, the adsorption capacity values for color forming moieties as well as for UV absorbing centers of humic acid exhibited a decreasing trend with respect to increasing chromium ion concentration.     

Comparison of photocatalytic efficiencies of TiO2 in suspended and immobilised form for the photocatalytic degradation of nitrobenzenesulfonic acids

The photocatalytic efficiency of TiO₂ immobilised on various supports (glass, cement, red brick and inorganic fibres), using different techniques (sputtering, sol–gel dip-coating, patented method for inorganic fibres), are compared with the photocatalytic efficiency of TiO₂ Degussa P25 in suspension 2 g l⁻¹, for the degradation of 3-nitrobenzenesulfonic acid (3-NBSA) and 4-nitrotoluenesulfonic acid (4-NTSA). In all cases, the fixation of TiO₂ on solid supports appreciably reduces the photocatalytic efficiency. The best results were obtained with TiO₂ on inorganic fibres.     

A/O1/O2生物膜系统污染物降解特性

将传统A/O工艺的好氧单元分为两段,在各反应器中设置填料,构建了A/O₁/O₂生物膜系统,对锦纶废水进行处理,研究了污染物在系统各段的降解情况,并借助红外光谱分析方法探讨了污染物中官能团的变化规律。结果表明,A/O₁/O₂生物膜系统处理锦纶废水的效果良好,COD、NH₄⁺-N和TN的平均去除率分别为92.70%、85.35%和58.85%。当有机负荷从1.64～4.61 kg/(m³·d) 变化时,A段、O₁段和O₂段中COD、NH₄⁺-N和TN的降解变化趋势均不相同。对于COD的去除,A段、O₁段和O₂段的平均贡献率分别为63.08%、29.72%和4.16%;对于NH₄⁺-N的去除,O₁段和O₂段的平均贡献率分别为23.80%和75.99%;对于TN的去除,A段、O₁段和O₂段的平均贡献率分别为74.97%、19.77%和4.09%。经A段缺氧、O₁段和O₂段好氧处理后,废水中酰胺化合物、氨基酸和脂肪族化合物含量减少,出现了无机的NH₄⁺、NO₃^－、HCO₃^－以及碳水化合物。     

Fe3+交联聚乙烯亚胺-单宁酸复合纳滤膜研究

利用聚乙烯亚胺(PEI)、单宁酸(TA)与Fe³⁺之间的螯合作用,通过层层自组装技术,制备了PEI-TA复合纳滤膜,对其表面形态及性能进行了表征,并研究了TA、Fe³⁺含量和组装层数对膜性能的影响。结果表明,当PEI、TA、Fe³⁺的质量浓度分别为2、3、3 g/L,组装层数为6层时,复合膜性能为优。优化膜对Na₂SO₄、MgCl₂、NaCl的截留率分别为97.34%、65.46%、73.11%,水通量达24.91 L/(m²·h)。该复合膜制备工艺简单、绿色,在脱盐、水质软化等水处理领域具有应用潜力。