钴氮共掺杂碳基电催化剂的制备及性能调控

贵金属基电催化剂是促进燃料电池及金属-空气电池技术发展的关键材料,然而,其单一的氧还原/氧析出催化功能及高昂的制备成本制约了其推广应用。为此,开发低成本、高效的非贵金属双功能电催化剂至关重要。以核壳金属有机框架（MOFs）为前驱体,通过高温煅烧法制备具有核壳结构、高催化活性、高导电性的钴/氮共掺杂碳基电催化剂（Co/Co₃O₄@NGC）。结果表明：煅烧温度是影响电催化剂微纳结构、物化组成和催化活性的关键因素,最佳烧结温度为900℃;制备的电催化剂（Co/Co₃O₄@NGC-900）具有清晰的核壳结构和3D十二面体形貌,微表面遍布Co/Co₃O₄纳米颗粒和Co-N_x位点。同时,Co/Co₃O₄@NGC-900有机地结合了多元活性成分（如活性Co/Co₃O₄纳米颗粒、Co-N_x及N掺杂）和高度石墨化碳基底的共同作用,具备高效的氧还...     

双河油田二元复合驱采出液破乳剂的筛选与应用

用双河油田原油、聚合物和OCS表面活性剂配制二元复合驱模拟采出液,考察了各组分对乳状液稳定性的影响,结果表明,聚合物、表面活性剂对乳液的稳定性均有影响,二者共同存在时,协同效应更显著,致使原油采出液更加稳定,破乳脱水更加困难;通过室内研究,筛选出了适用于双河油田二元复合驱采出液的复配破乳剂,现场应用表明,该破乳剂在加药浓度为30mg/L时即具有良好的破乳脱水效果。     

无清洗重力驱动超滤工艺净水效能及机理

基于分散式供水及常规超滤工艺的不足,研发了重力驱动膜过滤工艺（简称GDM）,其结合生物滤饼层和超滤膜双重截留功效,兼具无清洗、无药剂、操作简单、低能耗、低维护等优点.采用GDM工艺净化河水、水库水、江水和模拟配水,长期运行其通量均可达到稳定状态,表明GDM工艺对不同类型的水源水具有普适性.原水水质、驱动压力、膜组件类型、膜材质、膜孔径大小、温度、间歇过滤、预处理等运行条件会影响生物滤饼层的结构和组成特性,从而影响GDM的稳定通量和膜污染特性.GDM工艺通量稳定性主要受生物作用调控的膜面生物滤饼层结构和组成特性影响,生物滤饼层结构越粗糙、孔隙越发达、胞外分泌物（EPS）质量浓度越少,稳定通量越高.相比常规超滤工艺,GDM膜面生物滤饼层可有效地强化对浊度、可生物同化有机碳（AOC）及氨氮等污染物的去除效能.此外,采用缓速滤池预处理工艺可有效地改善膜面生物滤饼层的结构特性,提高GDM稳定通量和污染物去除效能,研究成果有助于推动超滤技术在分散式供水领域中的应用.     

化学强化水力反冲洗缓解藻源膜污染机制及优化研究

藻类爆发期间,常规水力反冲洗难以控制超滤膜污染,导致跨膜压差(TMP)快速增加和膜通量大幅下降,严重影响超滤净水厂的稳定运行。采用化学清洗和化学浸泡清洗虽可暂时控制水力不可逆膜污染,降低TMP;但连续运行中水力不可逆膜污染将再次快速(7～14d)形成,TMP增长到40～50kPa,需频繁采用化学清洗或化学浸泡清洗以控制膜污染。提出的化学强化水力反冲洗措施采用低剂量多频次清洗模式,对水力不可逆膜污染具有持续缓解作用。同时,对比了次氯酸钠(NaClO)、氯化钠(NaCl)以及NaClO+柠檬酸3种强化水力反冲洗措施对膜污染的控制作用,结果表明NaClO对膜污染的控制效果最佳,NaCl次之,投加柠檬酸反而会降低NaClO对水力不可逆膜污染的控制效用。中试研究表明采用NaClO强化水力反冲洗,超滤膜长期运行其TMP可保持稳定(水力不可逆膜阻力增长速率约为0kPa/d)。此外,相比于化学清洗和化学浸泡清洗,化学强化水力反冲洗兼具操作简单、易于自动化控制、药剂消耗少、无需停机清洗、反冲洗废水中药剂浓度低等优点,有助于推动超滤技术在处理含藻水方面的发展和应用。     

化学强化反冲洗缓解超滤处理含藻水的膜污染研究——从小试到生产全流程（英文）OA

超滤(UF)已越来越多地应用于饮用水处理厂中;然而,藻类及其分泌物会导致严重的膜污染,并在实践中对UF构成巨大挑战。在本研究中,我们开发了一种简单实用的化学强化反冲洗(CEB)工艺,通过使用各种清洗试剂,包括次氯酸钠(NaClO)、氯化钠(NaCl)、氢氧化钠(NaOH)、柠檬酸钠及其组合来解决此类问题。结果表明,化学品的类型在缓解水力不可逆膜污染(HIMF)方面起着根本的作用,其中,NaClO是性能最好的试剂,其次是NaCl。此外,相比于单独使用NaClO,使用NaClO与NaCl、NaOH或柠檬酸钠组合的CEB工艺在缓解膜污损方面几乎没有改善。NaClO的最优剂量和加药频率为10 mg·L^-1,每天两次。长期的中试和全流程规模实验进一步验证了CEB工艺在缓解藻类衍生的膜污染方面的可行性。与没有化学品参与的传统水力反冲洗相比,CEB工艺可以通过氧化作用有效地去除有机污物,包括生物聚合物、腐殖质和蛋白质类物质,从而削弱有机污物与膜表面的内聚力。因此,CEB工艺能够以较低的化学品消耗有效地缓解与藻类有关的膜污染,可作为处理含藻地表水时控制膜污染的一种替代方法。     

超滤组合工艺处理含藻水膜污染机制及调控研究

水体富营养化引起的季节性藻类暴发问题越来越突出,常规净水工艺对藻类去除效果较差,严重威胁着饮用水供水安全。超滤工艺能够有效截留水中的颗粒物、胶体和微生物,尤其在解决含藻水问题方面具有物理截留的显著特点,已成为我国净水升级改造的重要技术。然而,藻类及其代谢产物引起的严重膜污染,极大地制约了超滤工艺的推广应用。围绕超滤工艺在处理含藻水过程中涉及的关键科学和技术问题,分析其膜污染内在发生机制以及调控技术,并对超滤工艺处理含藻水的未来研究方向进行展望,有助于发展和完善超滤处理含藻水的理论和技术体系。     

GAC/GDM组合工艺用于村镇饮用水净化机制及调控

能耗高、操作复杂、运维量大、成本高是制约当前村镇饮用水处理技术发展和推广应用的瓶颈问题。为此,针对性地研发超低压重力驱动型膜滤净水技术（GDM）,具有操作简单、近零维护、低能耗和无药剂等工艺优势;同时,为进一步提高污染物的去除效能,构建颗粒物活性炭（GAC）缓速滤池与GDM组合工艺（GAC/GDM）。结果表明,GAC缓速滤池预处理可显著提升对UV₂₅₄、溶解性有机碳（DOC）和氨氮的去除效能,去除率分别高达75%、86%和90%,同时有助于提升膜出水通量（较GDM对照组提升了32%）。此外,考察了微循环（CGAC/GDM）和微曝气（AGAC/GDM）两种方式对组合工艺运行效能的调控作用,长期运行过程中,CGAC/GDM与AGAC/GDM的稳定通量较GDM对照组分别提高约36%和49%;然而,其对DOC和UV₂₅₄的去除率较GAC/GDM工艺略有降低,这是由于微循环和微曝气措施增加了膜前溶解氧质量浓度,强化了膜表面生物滤饼层内微生物的水解作用。提出的GAC/GDM组合工艺可同步实现对膜通量和污染物去除效能的提升作用,为村镇地区膜滤供水技术的发展...     

绿色工艺——第三代饮用水净化工艺的发展方向

绿色工艺就是要求对水的天然属性没有影响或影响削减到最小,是第三代饮用水净化工艺发展和变革的重要方向.第一代和第二代饮用水净化工艺中因需向水中投加多种化学药剂,会影响水的固有化学成分、含量及其存在形态,一般认为是非绿色工艺;而物理方法、物理化学方法、生物方法等对水的天然属性影响很小甚至没有影响,一般认为是绿色工艺.膜技术...     

AF型清防蜡剂的研制及在赵凹油田的应用

针对赵凹油田安棚区决原油性质、地层特点、油井结蜡规律,研制开发出AF型清防蜡剂及配套的不放空、不停抽、带压加药工艺.在赵凹油田63口高含蜡油井的现场应用结果表明,该清防蜡剂可使油井的维护性作业井次年均减少18.5井次,同比降低25％,热洗井次年均减少328井次,同比降低53％,热洗周期平均延长40.6天,应用效果显著.