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基于纤维素凝胶层修饰的高通量分离膜及其染料/盐分离性能

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膜科学与技术 2024年第6期44卷 71-77,87页

作者：张子旭杨景林立刚唐峰铃马文松刘子天王启莹尚惠阳吴昊天津工业大学材料科学与工程学院省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387

纺织工业产生的大量含盐染料废水已成为全球的环境问题之一,因此,迫切需要具有高通量的染料/盐选择性分离膜进行废水处理.本研究采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备聚偏氟乙烯(PVDF)基膜,通过多巴胺和羧甲基纤维素共沉积反应在膜表面引入... 详细信息

纺织工业产生的大量含盐染料废水已成为全球的环境问题之一,因此,迫切需要具有高通量的染料/盐选择性分离膜进行废水处理.本研究采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备聚偏氟乙烯(PVDF)基膜,通过多巴胺和羧甲基纤维素共沉积反应在膜表面引入羧甲基纤维素,然后利用层层交联的方式在膜表面构建具有三维网络结构的羧甲基纤维素凝胶层,在凝胶层制备过程中原位引入无机银纳米粒子,银纳米粒子能够起到骨架支撑的作用,避免了压力下凝胶层的坍塌,功能凝胶层的构建同步提升膜的渗透性能及选择性.实验发现,当羧甲基纤维素质量浓度为1 g/L时所制备的M CMC Ag膜各方面性能较优,其水通量达到275.11 L/(m^(2)·h),在不同浓度的染料/盐二元体系(刚果红/NaCl混合液)分离测试中,M CMC Ag膜对染料的截留率高达95%以上,并且对于无机盐的截留率低于9.5%.在染料溶液的循环测试中,M CMC Ag膜的稳定性良好,对循环测试的刚果红溶液维持了高于285 L/(m^(2)·h)的渗透通量.

关键词：亲水改性多巴胺羧甲基纤维素凝胶层染料/盐分离

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膜表面凝胶层形成机理

哈尔滨工业大学学报 2009年第10期41卷 225-228页

作者：尤朝阳蒋金平韩苏娟刘汤勋万玉龙南京工业大学环境学院南京210009

膜污染控制是影响膜生物反应器技术发展的关键,而凝胶层形成是膜污染的主要因素.对膜污染中凝胶层的形成机理研究认为,凝胶层的形成与污水中有机物质和膜材料相互作用、浓差极化、生物污染及膜孔堵塞等因素有关;有机物首先在膜表面吸附... 详细信息

膜污染控制是影响膜生物反应器技术发展的关键,而凝胶层形成是膜污染的主要因素.对膜污染中凝胶层的形成机理研究认为,凝胶层的形成与污水中有机物质和膜材料相互作用、浓差极化、生物污染及膜孔堵塞等因素有关;有机物首先在膜表面吸附,接着在膜面浓差极化、生物污染及膜孔堵塞影响的共同作用下,凝胶层迅速增厚,最终导致膜的严重污染.

关键词：凝胶层膜污染污水处理

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超滤中膜表面的凝胶层浓度

膜科学与技术 1991年第1期11卷 58-62页

作者：王宇新黄翠玲王世昌天津大学化学工程研究所

从传质微分方程出发建立了关于凝胶层浓度的数学模型,理论描述了凝胶层浓度与主体液浓度、操作压力、流速等因素的关系。实验验证了理论计算结果,并从凝胶溶胀热力学的角度对结果做了分析。

关键词：超滤薄膜凝胶层浓度数学模型

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膜污染因子识别与凝胶层结构分析

膜污染因子识别与凝胶层结构分析

作者：李艳松大连理工大学

学位级别：硕士

膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)是将膜过滤技术应用于污水处理的一项新兴技术,然而膜污染制约了其广泛应用。国内外学者对膜污染进行了广泛的研究,取得了一些成果。当前研究主要侧重于对膜通量和过膜压力变化的宏观考察以及凝... 详细信息

膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)是将膜过滤技术应用于污水处理的一项新兴技术,然而膜污染制约了其广泛应用。国内外学者对膜污染进行了广泛的研究,取得了一些成果。当前研究主要侧重于对膜通量和过膜压力变化的宏观考察以及凝胶层微观结构上的定性比较,而缺乏对膜污染的微观机理研究以及凝胶层微观结构的定量描述。本文结合国家自然科学基金课题,针对现今应用最广泛的疏水性聚乙烯中空纤维膜进行膜污染因子识别研究,考察了活性污泥特性和污泥浓度的对膜污染的影响,并利用分形理论和多孔介质流动力学从微观角度对造成最主要膜污染的凝胶层的渗透能力进行分析,建立起膜污染因子与凝胶层分形渗透率之间的关系模型,得到了如下结论: (1) 胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)作为包裹在菌胶团外层的高分子有机物质,对活性污泥表面性质有很大的影响。随着蛋白质/多糖比例的增大,污泥表面的Zeta电位绝对值|δ|减小,而相对疏水性R都会随之增大。实验发现污泥表面性质与膜污染之间关系:相对疏水性R与膜污染阻力呈正相关关系,而Zeta电位绝对值|δ|对膜污染阻力有负作用,并建立起污泥表面性质与膜污染阻力之间的数学模型:R=23.7×R-0.26|δ|-6.08;(2) 凝胶层阻力R占膜污染总阻力R的50-90%,是膜污染最主要成分,有必要对其进行结构分析;(3) 结合多孔介质流动力学和分形理论,引进相对渗透率的概念,推导出分形多孔介质的渗透模型,提出多孔介质的分形渗透率公式:K=π/8s·d/(4-d)·λ;(4) 利用扫描电镜观察和图像分析仪获取凝胶层表面孔隙数据,发现凝胶层表面孔隙分布无序不均,具有很好的分形特征;采用分形模型得到的理论渗透率与通过阻力连续模型计算得到的实际渗透率之间存在一定的相关性。提出了分形渗透模型的修正公式K=1.3×π/8s·d/(4-d)·λ;(5) 建立了膜污染因子之一活性污泥浓度MLSS与分形渗透率K之间的关系模型:K=0.849e-9×10MLSS)。

关键词：膜生物反应器膜污染凝胶层分形理论渗透率

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超滤浓差极化模式与凝胶层模式的联系与统一

水处理技术 1984年第6期 55-62页

作者：王乃忠兰州铁道学院

本文对超滤浓差极化模式与凝胶层模式的相互联系进行了探讨,提出了超滤透过水通量与压力差关系的表达式,并通过实验数据予以验证。

关键词：水通量凝胶层膜表面溶质浓度浓差极化超滤超过滤

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A／O系统碳源凝胶层析分析研究报告

天津市政工程 1994年第1期7卷 19-29页

作者：杨意东樊志云

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膜表面污染中凝胶层形成机理及控制的研究

江苏环境科技 2005年第4期18卷 1-3页

作者：尤朝阳吕伟娅陈文燕王圣南京工业大学城建学院市政工程系国电环境保护研究院江苏南京210031

膜污染问题是影响膜生物反应器发展的一项关键技术。文章对膜污染中凝胶层的产生机理进行了研究与分析,认为凝胶层形成首先是由有机物在膜表面的吸附开始,在膜面浓差极化、生物污染及膜孔堵塞影响的共同作用下,使凝胶层迅速增厚,从而导... 详细信息

膜污染问题是影响膜生物反应器发展的一项关键技术。文章对膜污染中凝胶层的产生机理进行了研究与分析,认为凝胶层形成首先是由有机物在膜表面的吸附开始,在膜面浓差极化、生物污染及膜孔堵塞影响的共同作用下,使凝胶层迅速增厚,从而导致膜的严重污染;文章还对膜污染的控制进行了研究分析。

关键词：膜污染凝胶层膜生物反应器

具有凝胶外壳金纳米管的可调节近红外光声转换效率

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声学学报 2020年第3期45卷 433-438页

作者：李婧姚洁余海群吴大建南京师范大学物理科学与技术学院江苏省光电技术重点实验室南京210046

采用有限元方法建立了金属纳米颗粒的光声效应模型,可计算近红外光脉冲激励下不同颗粒的声信号随时间的变化特性。文中以包裹凝胶壳的金纳米管为例,研究凝胶外壳对声压信号的影响,指出凝胶壳能够有效提高金纳米管声压信号幅度,声信号最... 详细信息

采用有限元方法建立了金属纳米颗粒的光声效应模型,可计算近红外光脉冲激励下不同颗粒的声信号随时间的变化特性。文中以包裹凝胶壳的金纳米管为例,研究凝胶外壳对声压信号的影响,指出凝胶壳能够有效提高金纳米管声压信号幅度,声信号最大可增长至包裹前的6倍左右。进一步研究表明,为获取最强声信号,必须调整金纳米管的结构参数使其表面等离激元共振波长与入射脉冲激光波长相匹配。本工作可以为红外光声造影剂的设计提供参考。

关键词：金纳米管声压信号光激发入射光凝胶层等离激元共振光声转换效率

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在线超声对膜生物反应器膜污染的控制

中国环境科学 2008年第6期28卷 517-521页

作者：刘昕陈福泰黄霞朱书全中国矿业大学(北京)化学与环境学院北京100083 清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084

构建在线超声-膜生物反应器(US-MBR),利用间歇超声辐照控制膜污染.结合跨膜压差的上升和污染膜表面微观形态的变化,在不同超声间隔时间条件下对US-MBR中膜污染过程进行了分析.结果表明,超声时间2min和膜通量12.0L/(h?m2)时,在超声间隔... 详细信息

构建在线超声-膜生物反应器(US-MBR),利用间歇超声辐照控制膜污染.结合跨膜压差的上升和污染膜表面微观形态的变化,在不同超声间隔时间条件下对US-MBR中膜污染过程进行了分析.结果表明,超声时间2min和膜通量12.0L/(h?m2)时,在超声间隔时间分别为8,12,16h的条件下,US-MBR的运行周期比未施加超声的普通膜生物反应器(Control-MBR)分别延长17,13,5d左右,在线超声有效抑制了由上清液有机物导致的凝胶层污染.膜表面污染层阻力分布显示,超声可降低凝胶层阻力.场发射扫描电镜-能谱分析仪分析表明,超声通过减少有机物附着而延长膜运行时间.2套反应器出水水质基本没有差别,超声未造成出水水质的恶化.

关键词：膜生物反应器在线超声膜污染凝胶层