TiO2光催化-膜分离耦合技术在水处理中的应用研究进展

光催化-膜分离耦合工艺是目前水处理研究新热点之一. 光催化技术和膜分离技术的耦合既能解决光催化技术中光催化剂回收难的问题, 又能解决或者缓解制约膜分离工艺发展的膜污染问题; 二者的耦合过程还能产生一系列的协同作用, 从而大大提高水处理的效率. 介绍了TiO₂光催化-膜分离耦合工艺常见的3种应用形式, 阐述了各自的工艺原理和特点, 并对影响光催化-膜分离耦合工艺的主要参数做一概述; 最后针对目前存在的问题对今后的发展提出展望.     

在管状透氧膜反应器中进行甲烷部分氧化制合成气

采用挤压法制备出致密的Ｂａ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ０．８Ｆｅ０．２Ｏ３──膜管，并成功地将其应用到甲烷部分氧化制合成气反应中，即以空气为氧源利用透氧膜透过的氧与甲烷反应制合成气，使膜分离纯氧与甲烷部分氧化反应一体化．实验结果表明，反应温度在８７５℃，甲烷转化率在９４％以上，ＣＯ的选择性在９８％以上，Ｈ２的选择性在９５％以上，透氧量为８．８　ｍＬ／（ｍｉｎ·ｍ２）．在反应过程中，透氧膜管没有出现裂缺，显示了很好的稳定性．     

新型渗透蒸发透醇膜研究

渗透蒸发技术是近10多年迅速发展起来的用于液体混合物分离的高新技术,被认为是21世纪化学工业中最重要的分离技术之一。乙醇水的分离一直是渗透蒸发过程的主要研究对象,其中渗透蒸发膜又分为水优先透过膜和乙醇优先透过膜,后者可用于稀乙醇水溶液的浓缩。如果透醇膜与乙醇发酵过程相结合,可以实现乙醇的连续生产以及解决因产物浓度稀而需要耗费大量能源问题,因而透醇型渗透蒸发膜的研究倍受重视。 一般认为弹性体高聚物（如橡胶）,其链有更大的柔顺性,分离主要由组分在液体与膜表面的吸附选择性决定,因而认为非极性高聚物往往是透醇膜材料,但真正能作为透醇型膜材     

在混合导体透氧膜反应器中进行甲烷部分氧化制合成气

混合导体透氧膜指的是一类同时具有氧离子导电与电子导电性能的新型陶瓷膜。在高温下,当膜两边存在氧浓度梯度时,氧可以从高氧压端向低氧压端透过,且理论上氧的选择透过性为１００％,开发出一种新型的具有高透氧量、高稳定性的透氧材料Ｂａ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ０．８Ｆｅ０．２－０３－δ,并成功地把其应用到甲烷部分氧化反应中,以空气为氧源利用透氧膜透过的氧与甲烷反应制合成气,使氧的膜分离与甲烷部分氧化反应一体化于一     

一种新的初等灾变——谈全混釜反应器热稳定性

灾变理论是研究自然界中不连续现象的一个新兴数学分支.它是根据势函数把临界点分类,进而研究各种临界点附近的非连续性.一般所讲的灾变理论实际上是指初等灾变.根据Thom的推导,共有7种初等灾变,它们是折迭、尖点、燕尾、蝴蝶、椭圆型脐点、双曲型脐点和抛物型脐点.然而,Thom在推导这些初等灾变时,只限于那些能够借助于有限个扩展参数嵌入到结构稳定的族中的函数,对于形如v=exp(-1/x~2)的函数,则因为无法借助于有限     

二维材料气体分离膜及其应用研究进展

二维材料气体分离膜由于其独特的分子输运特性,在渗透率、选择性方面表现出优于传统薄膜的优势,具有巨大的发展潜力.石墨烯类、二维金属有机骨架、二维过渡金属碳化物/碳氮化物等二维材料中存在的亚纳米尺度空间为分子输运提供了特殊的通道,包括纳米孔和纳米通道,它们是高渗透性和高选择性分子筛选的根本原因.然而,二维材料薄膜在复杂工业环境中的不稳定性、难以进行大面积制备等使其实际应用受到了很大的局限,目前二维材料膜尚未大规模应用于工业生产中.本文选择性地对当前研究的热点二维材料气体分离膜研究现状进行总结,同时对其在CO₂捕获和分离、H₂分离和提纯、天然气提氦等领域的具体应用进行阐述,并且探讨了二维材料气体分离膜当前所面临的挑战与未来发展前景.     

膜生物反应器去除污水中病毒的试验研究

针对中水回用中可能存在的病原微生物对人体健康的风险, 采用重力出流式膜生物反应器对生活污水的处理效果进行系统的考察. 研究结果表明: 膜生物反应器工艺不仅能有效降低COD,NH₄⁺-N, 浊度等; 而且能有效去除污水中的病毒. 0.22和0.1 μm两种孔径膜对T4噬菌体的去除效果表明, 采用这两种孔径的膜组件的膜生物反应器对病毒的去除效果没有显著差别, 去除率在同一数量级上, 对病毒的去除率都大于5.5 lg. 进一步的研究发现: 对于0.22 μm的膜组件, 膜表面的滤饼层和凝胶层在病毒的截留中起了重要的作用; 0.1 μm膜组件主要依靠膜自身完成对病毒的截留.     

膜吸附常数对膜阻和膜通量的影响

首先建立了透膜传递的基本模型, 给出了膜阻和膜通量的表达式, 研究了不同湿度下膜阻和膜通量随膜吸附常数C 的变化关系, 并求出了当膜阻取极小值或膜通量取极大值时对应的C值. 结果表明: 膜阻和膜通量不仅与膜吸附常数C有关, 而且与膜两侧的相对湿度有关; 膜阻随C先减少后增加, 即存在极小值; 而膜通量随C 先增加后减少, 即存在极大值; 膜阻和膜通量同时取得极值, 且取极值时对应的C值取决于膜两侧的相对湿度. 为了减少膜阻, 不同情况下对C值有不同的要求.     

膜生物反应器处理垃圾渗滤液的效能及有机污染物的分子量分布

应用一种新型气升式重力出流膜生物反应器(MBR)处理垃圾渗滤液. 试验结果表明: 当5天生化需氧量(BOD5)负荷小于1.71 kg/m³× d时, BOD₅去除率大于99%, 出水BOD₅小于35 mg/L; 当氨氮(NH₄⁺-N)负荷为0.16~0.24 kg/m³× d, 且溶解氧(DO)控制在2.3~2.8 mg/L时, 出水NH₄⁺-N小于15 mg/L; 但溶解性化学需氧量(SCOD)的去除率相对较低(70%~96%). 为了深入探讨垃圾渗滤液中有机污染物在MBR处理过程中的变化, 利用凝胶渗透层析(GPC)分析处理过程中有机污染物分子量的变化. 研究结果表明, 垃圾渗滤液中的有机物主要分布在两个分子量范围: 大分子组分的峰值分子量(M_Wp)在11480~13182 Da之间, 小分子组分的M_Wp则在158~275 Da之间. 大分子组分很难被微生物降解, 但能被微滤膜截留; 小分子组分中的大多数有机物能被微生物降解, 但剩余的小分子物质能够透过微滤膜, 使得MBR处理出水中的SCOD较高.     

CO2稳定的双相混合导体透氧膜材料的研究进展

混合导体透氧膜在高温条件下(特别是温度高于700℃)是一种同时具有氧离子和电子混合传导性能的无机致密陶瓷膜.由于此类膜材料在中高温条件下不仅可以清洁、高效、经济地从空气或者其他含氧气氛中高选择性地分离氧气,同时还具有一定的催化活性,所以这类氧离子和电子混合传导膜在纯氧制备、燃料电池、甲烷部分氧化制合成气、富氧燃烧等方面有着巨大的应用潜力,相关研究也成为材料及化工等领域研究学者关注的焦点.为了找到既具有高透氧性能又具有优异稳定性能的透氧膜材料,研究人员做了大量的工作和努力.本文对近年来CO_2稳定的双相混合导体透氧膜材料的研究进展进行系统的综述,简单介绍了双相混合导体透氧膜的透氧机理,分析了双相透氧膜材料的制备方法、几何形状、烧结温度以及组成成分等对透氧性能及稳定性的影响,介绍了双相混合导体透氧膜膜反应器在甲烷部分氧化制备合成气、耦合反应、水分解及富氧燃烧中的应用.最后分析了目前存在的科学问题,并对CO_2稳定的双相混合导体透氧膜材料未来的发展进行了展望.     

新型钙钛矿ABO3 型B 位含铋混合导体透氧膜

研究与合成了系列新型的钙钛矿型Ｂ位铋掺杂混合导体透氧膜材料,对其结构与透氧性能进行了测定．发现ＢａＢｉ_（０．２）Ｃｏ_ｙＦｅ_（０．８－ｙ）Ｏ_（３－δ）（ｙ≤０．４）及ＢａＢｉ_ｘＣｏ_（０．２）Ｆｅ_（０．８－ｘ）Ｏ_（３－δ）（ｘ＝０．１～０．５ ）都可以形成立方晶相的钙钛矿型复合氧化物．透氧测定表明此系列材料具有非常高的氧渗透能力．ＢａＢｉ_（０．２）Ｃｏ_（０．３５）Ｆｅ_（０．４５）Ｏ_（３－δ）导体膜,在膜片一端为空气氛另一端为氦气氛情况下,９００℃时透氧量高达０．７７ × １０~（－６） ｍｏｌ／（ｃｍ~２·ｓ）以上,远远高于相同条件下其他的含铋透氧膜材料．并发现透氧量随着钴含量的增加而增加,而与铋含量无简单的关系．Ｏ_（２）－ＴＰＤ测定表明,材料具有优良的氧吸附脱附可逆性．长时间透氧测定表明,ＢａＢｉ_（０．２）Ｃｏ_（０．３５）Ｆｅ_（０．４５）Ｏ_（３－δ）ＢａＢｉ_（０．３）Ｃｏ_（０．２）Ｆｅ_（０．５）Ｏ_（３－δ）导体膜在８７５℃下都具有较稳定的氧渗透行为．     

浅谈无机及分析化学实验教学的改革

作者指出启发式教学方法和注重实践能力的考核管理体制,成为了学校的无机及分析化学实验教学模式,为培养高素质的人才提供了坚实的基础.     

等离子体聚合改性亲水微孔膜用于膜蒸馏——硝酸纤维素膜的表面疏水化

膜蒸馏是以疏水性微孔膜两边的温度差而引起的水蒸汽压力差为传质驱动力的膜过程,是一种制备高纯水和浓缩水溶液的新的膜分离方法。膜蒸馏近年来受到人们普遍关注。膜蒸馏与其它膜过程相比,其通量较小,为了提高通量,一些作者曾进行过努力。我们首次报道采用等离子体技术改性亲水性膜,制备高通量与高截留率的膜蒸馏用微孔膜。     

无机纳米材料的生物催化活性

目前,无机纳米材料模拟生物酶催化活性的报道得到了纳米技术领域的广泛重视,模拟葡萄糖氧化酶的纳米金和过氧化物酶的磁性纳米颗粒就是其中的典型代表.与常规的生物酶相比,无机纳米颗粒稳定性较强,受酸碱、温度等因素的影响较小;而且易于制备和纯化,生产成本低,容易被标记和修饰,具有广泛的研究和应用前景.此外,由于无机纳米材料低毒、生物相容性好的特点,这些纳米颗粒还有望在生命体的生理代谢过程中发挥重要的作用.相关的研究已经证明了无机纳米材料的酶学性质,并在催化机理层面进行了初步的探讨.本文综述了无机纳米材料在生物酶催化活性方面的研究进展与应用前景,希望能够为此类纳米材料更加科学合理地运用于生物催化领域提供参考.     

花粉及花粉管中的膜骨架蛋白红膜肽

用免疫印迹,免疫荧光定位及免疫金标方法对百合花粉与花粉管内膜骨架蛋白红膜肽的存在和分布进行了研究。结果表明,百合花粉及花粉管内存在类红膜肽,其主要分布于高尔基体附近的囊泡膜上。     

从无机分子到生命分子

自从维勒从无机氰化物合成尿素,生命的活力论就彻底破产了。随之出现了生物化学的蓬勃发展,这以后合成生命,哪怕是最简单的生命就成为科学家孜孜以求的梦想,然而,这方面的突破还是让人们大吃一惊。     

手性无机纳米粒子:生物应用的新机遇

近年来,以手性生物分子和无机纳米粒子为基元构建的手性纳米结构因其具有新颖而独特的物理化学性质受到研究人员的广泛关注.手性分子与无机纳米粒子的耦合实现了手性从分子尺度向纳米尺度的跨越,将为光学和生物应用带来新的机遇.本文介绍了生物分子诱导的半导体纳米粒子的手性,系统阐述了手性无机纳米结构的构筑及光学性质,对手性纳米粒子的生物效应进行了简要介绍,并展望了手性纳米结构未来发展的前景和挑战.     

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池简介

由于近年来人们对于能源和环境问题的重视,有机无机杂化钙钛矿受到了越来越多的关注。钙钛矿作为一种兼具了有机组分和无机组分优点的材料,在光伏发电、发光、铁电、光探测器等领域有着很好的应用前景。钙钛矿作为光伏材料具有晶形规整、吸收光范围广、吸光量大、光致发光寿命长、荧光强度高等多种优越的性能,可有效降低太阳能电池产业的生产成本,减少电池制备过程的能耗并缓解环境污染,提高电池的光电转化效率;而将其用作光致发光材料可得到光强更强、光子寿命更长的荧光。本文主要介绍了近年来被用于制作太阳能电池的多种钙钛矿材料与器件,并对钙钛矿太阳能电池的发展趋势进行了探讨。     

几种有机多硫化物的摩擦膜和热膜的XANES分析

采用X射线吸收精细结构光谱(XANES)对烷基、苄基以及两种酰基有机多硫化物与钢表面反应生成的摩擦膜和热膜的化学特征进行了分析. 结果表明, 热氧化条件下, 4种多硫化物与钢表面反应生成的热膜的主要成分是FeSO₄, 酰基多硫化物BOOS形成的热膜的次表面和本体中还含有少量烷基二硫化物. 生成的摩擦膜中, 多硫化物的结构不同呈现出不同的特征, 其中烷基多硫化物最外层表面以烷基二硫化物为主, 苄基多硫化物最外层表面以FeSO₄为主, 两者摩擦膜的次表面主要是FeSO₄, FeS₂和亚砜的混合物, 本体是FeSO₄; 而两种酰基多硫化物摩擦膜的最外层表面都是以烷基二硫化物为主, 次表面和本体主要是FeS₂.     

无机砷对滇池微囊藻生长及产毒的影响

采用滇池微囊藻FACHB905 进行无机砷暴露实验, 旨在考察无机砷对微囊藻生长及产毒的影响. 结果表明, 该微囊藻对无机砷具有较强的耐受性, 三价砷(As(Ⅲ))对微囊藻FACHB905 的毒性阈值介于10^-5~10^-4 mol L^-1 间, 浓度高达10^-3 mol L^-1 的五价砷(As(Ⅴ))对微囊藻生长无显著影响. 在10^-8~10^-4 mol L^-1 As(Ⅲ)处理下, FACHB905 的微囊藻毒素总产量呈现倒U 型的hormesis 现象; 在10^-7 mol L^-1 As(Ⅲ)暴露下, 总产毒量达到最高. 在10^-8~10^-3 mol L^-1As(Ⅴ)暴露下, 微囊藻毒素LR的产量增多, 表明藻细胞的毒性也随之升高. 滇池表层水体中含有较高浓度的砷(139 μg L^-1), 主要以As(Ⅴ)的形式存在, 由此可知微囊藻FACHB905 不仅能正常地生长于滇池水体中, 而且推测水体中的砷可提高其产毒量和胞内毒性. As(Ⅴ)对微囊藻产毒量的促进作用对全面了解滇池水华爆发期间毒素的变化规律具有一定的参考价值.