膜脱气技术脱除盐酸的工艺研究

针对酸液中盐酸的脱除与回收,提出以中空纤维疏水微孔膜为核心环节的膜脱气工艺,并考察了脱气组件的膜面积、原液流速、原液中盐酸浓度等因素对HCl脱除效率的影响.研究结果表明:该工艺可行,随着膜面积的增大、原液流速的升高,HCl的脱除率均有所上升;随着原液盐酸浓度的降低HCl的脱除率下降.在膜面积为1.0 m2,流速为0.12 m/min,真空度为0.090 MPa的条件下,从浓度为6mol/L的盐酸溶液中脱除HCl,其脱除率最高可达85%.     

微粒子辅助过滤控制膜污染

基于微粒子辅助过滤原理,提出了一种新型膜污染控制方法,通过在膜表面形成一层疏松滤饼层控制膜污染.通过向原水中加入硅藻土颗粒,使其在膜表面形成一层疏松滤饼层,防止污染物直接在膜表面形成致密性滤饼层导致膜通量急剧衰减,从而达到缓解、控制膜污染的目标;进行周期性气-液混合清洗后,膜与硅藻土颗粒同时得到清洗再生.实验通过加入不同量、不同粒度硅藻土粒子验证膜污染控制效果.结果表明:硅藻土助滤剂对超滤过程膜污染控制效果与助滤剂粒径大小以及投加量有关.加入适量较大粒径助滤剂可有效降低过滤阻力,提高膜通量.而助滤剂粒径过小或投加量过多反而会增大过滤阻力,加剧通量衰减.投加2.0g/L粒径为35μm的硅藻土助滤剂为实验最佳条件,可使相对膜通量和通量恢复率分别提高9%和8%.     

EVA对MgO/聚烯烃纳米复合材料介电性能的影响

针对高压、超高压直流输电电缆中存在空间电荷效应的现象,文中基于MgO/聚乙烯纳米复合材料,加入乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)进行改性,讨论了EVA的种类及用量对复合材料空间电荷、体积电阻率及直流击穿场强的影响,并通过扫描电镜(SEM)对粒子在复合材料中的分散性进行表征。结果表明,添加VA质量分数为14%的EVA制备的纳米复合材料介电性能要好于添加VA质量分数为50%的EVA,并且此种EVA质量分数为9%时,MgO粒子尺寸为56nm~76nm,达到了纳米级分散,有效地降低了复合材料中的空间电荷密度,对复合材料的体积电阻率和直流击穿场强均有提高。     

基于定向冷冻技术构建的多孔材料及其应用

定向冷冻技术是将原材料、溶剂及添加剂均匀混合,利用溶剂的“液-固-气”相转变获得多孔材料的一种方法,具有操作简便和绿色环保等优点。与通常的造孔技术不同,定向冷冻技术可实现对物理、化学和力学性能的高度控制,所制备的材料具有定向排列的孔隙和不同层面上的分级结构。这种技术被广泛应用于制备具有各向异性的无机、有机、杂化和碳质多孔材料。此外,该方法还可以扩展到模拟天然结构的仿生材料中,以组装具有优异力学和物理特征的多孔复合材料,在环境、能源、热管理和生物医学等领域具有广阔的应用前景。本文从定向冷冻技术的来源以及原理出发,根据单颗粒及多颗粒的受力模型揭示了定向结构的形成机理,分析了溶质、溶剂、温度梯度和添加剂等对材料结构以及性能的影响。另外,根据前驱体材料掺杂改性的不同手段,介绍了一步法与两步法制备定向结构的特点。同时,总结了定向冷冻技术在污染物吸附、能量储存与转换、结构材料、热管理和生物材料等方面的研究进展,最后指出了当前研究中亟需解决的问题,并展望了其未来的发展方向。     

深度混炼对纳米SiO2/低密度聚乙烯复合材料分散性与直流电性能影响

利用同向平行双螺杆挤出机对纳米SiO₂/低密度聚乙烯（LDPE）复合材料进行深度混炼,采用SEM、直流击穿强度试验及变温空间电荷试验研究了该工艺对纳米SiO₂/LDPE复合体系中纳米SiO₂颗粒分散性、直流击穿强度和空间电荷特性的影响,综合评估了纳米SiO₂颗粒分散性改善和纳米SiO₂/LDPE复合材料熔融状态下机械剪切降解对电性能的影响。结果表明,随着混炼次数的增加,纳米SiO₂颗粒在LDPE中分散的更加均匀;深度混炼与单次混炼相比,SiO₂/低密度聚乙烯复合材料直流击穿强度上升,室温下达到433.1 kV/mm;随着混炼次数的增加,SiO₂/低密度聚乙烯复合材料低温时抑制空间电荷能力变强,但60℃以上高温时抑制能力变差。混炼次数的增加改善了纳米SiO₂颗粒的分散性,使其与LDPE基体的界面增多,同时,纳米SiO₂颗粒还使SiO₂/低密度聚乙烯复合材料的片晶厚度增大,结晶度升高,界面区和力学性能都随着分散性改善而增加和增强,两者共同促进了SiO₂/低密度聚乙烯复合材料电学性能的改善。但是由于深度混炼引发了材料降解,结构缺陷的增多影响了纳米SiO₂/LDPE复合材料高温区的空间电荷抑制性能。     

聚乙烯咔唑侧基含偶氮对硝基苯非线性光生色基团的合成及表征

研究了一种可作为聚合物类光折变材料中半功能型的基体材料——聚乙烯侧基含偶氮对硝基苯。以聚乙烯咔唑和偶氮盐为原料,以十二烷基苯磺酸钠为相转移催化剂,通过后重氮偶合方法,制备出聚乙烯咔唑侧基含生色团偶氮对硝基苯。用IR、UV-v is、1H-NM R、GPC对聚合物偶合前后进行了分析和表征。IR、UV-v is、1H-NM R测试表明了偶氮苯已经接到咔唑环上。UV-v is结果表明偶合反应时间对聚合物的偶氮含量有很大的影响。GPC结果表明,聚合物与重氮盐偶合后,分子量增大。     

多壁碳纳米管薄膜在THz波段的传输与偏振特性

利用化学气相沉积法制备了三种类型多个超有序排列的多壁碳纳米管薄膜样品,通过太赫兹时域光谱技术,获取相位和振幅信息,详细研究了薄膜在太赫兹波段的传输特性。结果表明:超有序多壁碳纳米管薄膜在纳米管轴向方向与垂直于轴向方向表现出明显的光、电各向异性特性;测试的介电常数实部为负,虚部为正,证实了制备的薄膜具有金属性;薄膜具有的各向异性为研究其偏振特性提供了直接证据,随着薄膜厚度的增加,偏振度和消光比增加,其9 m厚的自由薄膜度可以获得99%的偏振度。研究结果对开展超有序多壁碳纳米管薄膜在太赫兹偏振器、调制器与光开关等领域的研究有重要指导意义。     

混凝-微滤饮用水处理中试装置运行的优化研究

采用300 m3/d中试规模的混凝-微滤膜系统处理饮用水,间歇抽吸的运行方式连续运行,连续监测了系统运行期间的处理效果及膜污染特性,主要考察抽停比和气水比对于混凝-微滤中试装置处理效果及膜通量特性的影响.结果表明,抽停比试验的两个阶段,分别采用8/2、13/2、18/2、28/2作为不同抽停比的对比试验,对于出水水质未出现显著影响,而膜污染会随抽停比的增加略有加强;曝气量试验的两个阶段,分别采用14.9/1、12.8/1、10.6/1、8.5/1的气水比作为不同曝气量的对比试验,对于出水水质以及膜污染情况均未出现显著影响;化学清洗过程中,采用盐酸、氢氧化钠和次氯酸钠为清洗药剂,选用不同的清洗步骤对清洗效果影响不大.化学清洗后膜池的膜比通量并没有得到完全的恢复.     

低温热致相分离法制备聚偏氟乙烯中空纤维多孔膜的研究

提出了一种低温热致相分离成膜方法(L- TIPS),通过干-湿法纺丝工艺制备了聚偏氟乙烯( PVDF)中空纤维多孔膜,考察了非溶剂致相分离法(NIPS)和热致相分离法(TIPS)两种成膜机理的竞争关系对膜形态结构和性能的影响.结果表明:低温热致相分离法在制备PVDF中空纤维膜的过程中同时发生了非溶剂致相分离机理和热致相分离机理,与单纯非溶剂致相分离机理成膜相比,膜断面未出现大的空穴,仅有少量指状孔,中部为球状结构,内外表面均有皮层,增强了膜的抗污染性能和强度;铸膜液浊点温度与凝固浴温差越大,壁厚越厚,热致相分离作用越明显,非溶剂致相分离作用相对减弱,膜的纯水通量和强度均有所提高,卵清蛋白截留率变化不大;低温热致相分离法比传统热致相分离法制膜温度低,能够添加常用的亲水性高分子添加剂(PVP、PEG、PVA).     

PVDF疏水中空纤维膜与组件对真空膜蒸馏性能的影响

利用高孔隙率的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜进行真空膜蒸馏(VMD)脱盐实验.在真空度0.095MPa,盐水温度60℃,流速1.5kg/min的条件下,着重研究了中空纤维膜内径、壁厚,组件长度、装填纤维数目等结构参数对VMD性能的影响.结果表明:组件长度或装填纤维数目增加,组件产水通量明显降低而总产水通量明显提高;中空纤维膜内径对VMD产水通量影响较小,而膜壁厚增加使通量明显降低;用内径1.0mm壁厚0.1mm的膜制成的长度21cm装填纤维50根的膜组件,产水通量达到21.8kg/(m2·h).VMD过程产水的电导率保持在4μS/cm以内,脱盐率达99.99%,受膜、组件结构及操作条件影响很小.