正渗透应急水袋膜材料制备

 应急水袋是一种可以就地从不可饮用的水源中及时、有效得到饮用水的生命救援工具。本文研究了三醋酸纤维素(CTA)正渗透膜材料的制备,以及用于制备应急水袋的研究进展,并对水袋的汲水功能和重金属离子截留效果进行测试。结果表明,以0.5 mol/L NaCl 为驱动液和去离子水作进料液的测试条件下,膜水通量达到8.77 L/(m²·h),驱动溶质反向扩散比J_s/J_w约为0.56 g/L。以一定浓度葡萄糖为汲取液时,经5 h 处理水袋可得到约180 g 水,可满足人体维持生命所需的饮水量。选取Pb、Cr、Hg、As 4 种典型的水体污染重金属为评价元素,渗透结果表明,该膜对半径尺寸在100 pm 以上的粒子具有比较理想的截留性能,达到95%以上,Pb(II),Cr(III),Hg(II)3 种重金属的处理效果能达到《GB5749-2006 生活饮用水卫生标准》的要求,但是对于As(III)这种水合半径小于65 pm 的离子其截留率较低,因此,膜材料皮层的致密性还需要进一步提高。     

氯氧镁水泥固化淤泥力学性能试验与微观机理研究

绿色低碳的氯氧镁水泥(MOC)在淤泥固化中具有较好的应用前景.目前，MOC固化淤泥领域对于MOC净浆中认为的较优水氯比区间(n(H₂O)/n(MgCl₂)=12～21)研究较少，相关反应机理尚不明确.选取5组满足该区间的水氯比(n(H₂O)/n(MgCl₂)=16,17,18,19,20),通过无侧限抗压强度(UCS)、酸碱度(pH)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等试验，研究了水氯比、MgO掺量以及养护龄期对MOC固化淤泥力学性能以及微观机理的影响.结果表明：MOC固化淤泥的最优水氯比为17;MOC固化淤泥早强显著，但14 d后无侧限抗压强度会有所下降；相同水氯比下，MgO掺量越高，生成的产物越多，无侧限抗压强度越大，pH也越高；MOC固化淤泥的产物以三相(3Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O)为主，并含有少量五相产物(5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂...     

基于乙二胺四乙酸的正渗透驱动液的研究

以研究高驱动通量的驱动体系为目标,考察具有一定的空间结构且体积较大的有机盐类分子作为正渗透驱动液的可能性。以乙二胺四乙酸(EDTA)二钠盐为溶质,评价了其正渗透驱动通量和截留效率。结果表明,以商业反渗透膜为评价介质,0.5 mol/L EDTA为驱动液,水通量为13.6 L/(m2.h),驱动效率高于NaCl。     

不同氯化物作用下垃圾焚烧飞灰中重金属挥发特性研究

以深圳市某垃圾焚烧厂飞灰为原料, 考察高温条件下不同氯化物(NaCl, CaCl₂和 FeCl₃)对飞灰中重金属气化特性的影响规律。结果表明: 3种氯化物均不同程度地促进飞灰中重金属的气化; 对于不同的重金属, 氯化物的影响效果各不相同。在未添加氯化物的情况下, 飞灰中Pb和Cr几乎全部气化。Zn和Cu的气化率受氯化物影响最大, 当添加量均为10% 时, 3种氯化物对Zn和Cu的影响效果为FeCl₃ ≈ CaCl₂ > NaCl。飞灰二次气化的最佳条件: 以0.6 L/min N₂做载气, 添加15%的CaCl₂, 1000℃下高温处理2小时。二次气化过程可减小飞灰毒性, 回收重金属。     

聚磺酰胺/聚乙烯(PSA/PE)耐酸复合膜的制备及渗透汽化脱盐性能

以间苯二磺酰氯(BDSC)为有机相单体、二胺和多胺类化合物为水相单体,通过界面聚合法在聚乙烯(PE)微滤膜上制备了聚磺酰胺(PSA)/PE渗透汽化复合膜。经配方和工艺优化,确定了PSA/PE复合膜的制备条件为：将聚乙烯亚胺(PEI)与间苯二胺(MPD)以5∶1的质量比共混作为水相单体,将PE膜直接浸润到水相中,然后浸入含有0.5%BDSC的有机相中进行界面聚合反应。测定了在优化条件下制备的PSA/PE复合膜的渗透汽化脱盐性能和耐酸性,结果表明：在料液为3.5% NaCl水溶液、温度为75 ℃的条件下,PSA/PE复合膜的水通量为35.1 kg/(m²·h),截盐率达99.85%;在20% H₂SO₄溶液中浸泡6个月后,其脱盐性能不变,化学结构稳定。     

Sr掺杂SiO2膜的制备及其脱盐性能研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅烷前驱体,以氯化锶(SrCl₂)为Sr源,采用溶胶-凝胶法制备了Sr掺杂的SiO₂膜.通过系列表征结果证实:在水解缩合反应过程中Sr被掺杂到SiO₂骨架中,形成了水热稳定的Si—O—Sr键,明显地改变了膜的表面形貌、微观结构和亲水性,从而提高了膜的脱盐性能和稳定性.在优化合成条件(n(Sr):n(TEOS)=0.075:1.000)下所制备的Sr/SiO₂膜的脱盐性能最佳.在60 ℃条件下,当以质量分数为3.5%的NaCl溶液为进料液时,该膜的水通量高达20.7 kg·m^-2·h^-1,盐截留率接近100.0%.此外,在35～60 ℃连续性温度循环测试中,该膜显示出了优异的水热稳定性.     

微氧化MXene/MoS2复合膜分离净化效能及稳定性增强机制研究

二维纳米材料由于优异的理化性质和易于调控的特点,在新型膜材料的开发与应用中受到了广泛关注.基于二维材料层层堆叠可以制备二维膜,而如何对二维膜进行结构性能上的改进是目前该领域聚焦的前沿问题.MXene膜是一种新型二维膜,在分离净化领域具有较大应用潜力.然而,目前MXene膜的分离净化效能主要受到膜的结构稳定性和改性方法的限制.本研究采用了通过异质纳米材料MoS₂插层,随后进行温和且快速预氧化,可获得稳定的纳米层状结构,从而得到一种MXene(Ti₃C₂T_x)/MoS₂高性能复合膜.MXene/MoS₂复合膜的水通量显著提高,对目标污染物染料的去除率高达99.9%.与未氧化的MXene膜相比,复合膜对NaCl和MgCl₂的渗透抑制效率分别提高了48.4%和82.0%.此外,复合膜在结构/外观和通量方面表现出长期的稳定性.因此,利用预氧化/插层法制备的复合膜对MXene膜结构调控和性能优化提供了新策略和新思路.     

原位离子交联聚电解质络合物纳滤膜的制备与表征

 为获得高渗透选择性的聚电解质络合物纳滤膜(PECNFMs),以聚乙烯亚胺(PEI),海藻酸钠(SA)和羧甲基纤维素钠(CMC)为原料,通过原位离子交联的方式制备了一系列新型PECNFMs。分别采用傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR),场发射扫描电镜(SEM)和接触角实验(CA)对PECNFMs 的化学组成、结构和亲水性进行表征。考查聚电解质的配比、聚阴离子的种类、无机盐的种类及操作温度等因素对PECNFMs 性能的影响。结果表明,当PEI 质量比相同时,PEI/SA 原位离子交联PECNFMs 较PEI/CMC 膜具有更高的水通量;且随着PEI 质量比的增加,PECNFMs 的荷电性由荷负电转变为荷正电;当PEI 质量比为0.9 时(PEI/SA 0.9)具有最佳的纳滤分离性能,其对MgCl2的截留率为94.0%,水通量为13.4 L·m^-2·h^-1(在25℃和0.6 MPa下,对1 g·L^-1 MgCl₂水溶液进行测试),表现出较高的Na⁺/Mg²⁺分离性能(分离因子为10.4)。采用原位离子交联法,成功制备了高渗透选择性的新型PECNFMs,该方法具有一定的普适性,为高性能纳滤膜的制备开辟了新途径。     

PES/SPES共混平板复合膜的制备及性能表征

采用浸没沉淀相转化法制备了聚醚砜/磺化聚醚砜（PES/SPES）共混平板复合膜,并对其进行性能表征.铸膜液配比对膜性能有较大的影响：聚合物浓度增大,膜孔径变小、膜厚增大、水通量变小;PVP的添加能有效改善复合膜的亲水性,膜的接触角随PVP含量增大而减小;膜的水通量随铸膜液中PVP含量的增大先增大后减小,当PVP含量为6%时,水通量达到最大值;接触角随共混聚合物中SPES含量的增大而减小,且随聚合物组份中SPES含量的增加,水通量先逐渐增加,并在质量配比为PES/SPES（8：2）时达到最大值,随后水通量逐渐下降.     

(Y,Gd)BO3∶Eu荧光粉的表面包覆与性能

采用传统的高温反应方法合成出(Y,Gd)BO₃∶Eu荧光粉 颗粒. 利用乳胶法对荧光粉颗粒表面包覆MgF₂. 对包覆过程中反应物种类与浓 度、 反应温度与时间进行研究, 将NH₄F直接滴定到MgCl₂和荧光粉 混合物中包覆最佳. 通过X射线衍射、 红外光谱、 激发光谱和发射光谱等研究了表面包覆 的荧光粉颗粒的结构性能.     

磺化聚芳醚酮复合正渗透膜的制备及性能研究

本文采用磺化改性的酚酞侧基聚芳醚酮作为成膜材料,尼龙布为支撑材料,利用涂布法制备正渗透复合膜,考察了制膜工艺对膜正渗透性能的影响.实验结果表明:当铸膜液中含14 wt%聚芳醚酮,3 wt%聚乙烯吡咯烷酮K-30致孔剂,83 wt%N-甲基吡咯烷酮溶剂,尼龙布支撑层目数为300目,所制备膜的正渗透性能最好.以去离子水为原料液,2 mol/L Na Cl溶液为驱动液,且两侧液体流速都为0.25 L/min时,水通量为77.75 L/(m2.h),盐通量为29.57 g/(m2.h).     

聚磺酰胺/聚乙烯(PSA/PE)耐酸复合膜的制备及渗透汽化脱盐性能

以间苯二磺酰氯(BDSC)为有机相单体、二胺和多胺类化合物为水相单体,通过界面聚合法在聚乙烯(PE)微滤膜上制备了聚磺酰胺(PSA)/PE渗透汽化复合膜。经配方和工艺优化,确定了PSA/PE复合膜的制备条件为：将聚乙烯亚胺(PEI)与间苯二胺(MPD)以5∶1的质量比共混作为水相单体,将PE膜直接浸润到水相中,然后浸入含有0.5%BDSC的有机相中进行界面聚合反应。测定了在优化条件下制备的PSA/PE复合膜的渗透汽化脱盐性能和耐酸性,结果表明：在料液为3.5%NaCl水溶液、温度为75℃的条件下,PSA/PE复合膜的水通量为35.1 kg/(m²·h),截盐率达99.85%;在20%H₂SO₄溶液中浸泡6个月后,其脱盐性能不变,化学结构稳定。     

森林土壤温室气体通量对森林管理和全球大气变化的响应

森林土壤是温室气体重要的源和汇。探讨不同森林管理和全球大气变化下土壤温室气体通量特征,为有效减少温室气体排放及森林可持续管理等提供参考。笔者从森林土壤温室气体(forest soil green house gases)、森林管理(forest mangement)和全球大气变化(global atmospheric change)3个关键研究点,查阅近年来相关研究成果,归纳森林管理和全球大气变化下土壤温室气体通量的一般性模式。CO₂、CH₄和N₂O是3种重要温室气体,其通量间存在协同、消长和随机型耦合关系。森林管理如火烧、采伐和造林等显著影响土壤温室气体通量。一般情况下,火烧导致土壤N₂O通量降低,CH₄吸收量增加,CO₂通量因火烧类型、火烧强度、生态系统类型不同出现增加、减低和无影响3种结果; 采伐通常导致土壤CO₂、CH₄和N₂O排放增加; 造林可使土壤CO₂排放减少,对N₂O和CH₄通量的影响随生态系统类型、造林树种等而改变。全球大气变化如CO₂浓度升高、氮沉降和气温升高影响森林土壤温室气体通量。通常,CO₂浓度升高导致土壤CO₂和N₂O排放量增加,CH₄吸收量降低; 氮沉降促进土壤N₂O排放、抑制CH₄吸收。气温升高导致土壤CO₂和N₂O排放增加。森林管理和全球大气变化对土壤温室气体通量的综合影响是非叠加的,有效的森林管理可能改变土壤温室气体通量对全球大气变化的响应。     

PVDF 疏水膜的制备及其在苦咸水脱盐中的应用

采用相转化法以无机盐氯化锂(LiCl)和水溶性聚合物聚乙二醇(PEG)为添加剂, 制备了聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜, 所制得的膜具有较高的盐截留率, 膜通量可达40. 5 kg/ ( m²?h) 。以自制的 PVDF 疏水膜进行了直接接触式膜蒸馏(DCMD) 苦咸水脱盐应用试验研究。实际苦咸水淡化过程 中, 随着浓缩倍率的提高在进料侧会产生 CaCO₃ 沉淀造成膜组件堵塞、疏水膜受到污染, 致使膜渗透通量下降、产水电导率升高。酸化预处理可以消除沉淀物对膜蒸馏过程的影响, 酸化后整个膜蒸馏过程中膜渗透通量保持稳定, 产水水质 良好, 其电导率不超过10μS/ cm。     

持续强北风天气下长江口盐水入侵对径流量的响应

2014年2月持续强北风下长江口发生了极端严重的盐水入侵事件,影响水源地取水安全.流域上游水库增加径流量是遏制严重盐水入侵的一种方法,本文应用UnFECOM (unstructured quadrilateral grid,finite-differencing,estuarine and coastal three-dimensional ocean numerical model)模式模拟和分析该次盐水入侵对增加不同径流量的响应.考虑实际径流量和风况,模式再现了该次极端严重盐水入侵事件.数值试验结果表明,随着径流量的增加,在2014年2月10—13日盐水入侵最严重时段北港上段的净水体输运仍然向陆,但量值随径流量增加趋于减小;北港上段的净分流比、净水通量和盐通量随着径流量增加而增加;在实际径流量试验中,北港上段分流比为–29%(负号表示净水通量向陆),净水通量为–2 300 m³/s,净盐通量为–68 t/s,表明受到持续强北风产生的向陆艾克曼输运作用,北港净水通量和盐通量向陆.当径流量增加3 000 m³/s时,北港净分流比和水通量接近零...     

以双硅源为前驱体调控制备SiO2杂化膜及其脱盐性能

该文以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)为硅源,采用溶胶-凝胶法制备SiO₂杂化膜.探究了物质的量比例n(APTES):n(BTESE)对SiO₂杂化膜的结构及其脱盐性能的影响.XRD、TEM等表征结果表明:在APTES与BTESE发生水解共缩合反应时SiO₂膜仍是非晶态结构,其结构没有发生变化.在30 ℃下、质量分数为3.5%的NaCl溶液中,当n(APTES):n(BTESE)=5:95时,优化制备的SiO₂杂化膜的水通量为15.6 kg·m^-2·h^-1,盐截留率接近100%.     

储能充填体相变前后传热性能及强度特征

目前,深井高温问题越来越突出,在充填体中加入相变材料来降低地温是解决深井高温问题的新思路。采用石蜡和CaCl₂·6H₂O制备新型复合相变材料,通过差示量热扫描仪、扫描电子显微镜、电液伺服岩石压力试验机和数值模拟等手段,研究含石蜡-CaCl₂·6H₂O充填体的相变前后的抗压强度与传热性能。研究结果表明：石蜡与CaCl₂·6H₂O复合后不发生化学反应,石蜡-CaCl₂·6H₂O不溶于水最佳复合质量比为3:2;石蜡-CaCl₂·6H₂O经济成本较低,在常用相变材料中经济排名靠前;加入石蜡-CaCl₂·6H₂O后充填体的抗压强度降低12.95%,石蜡-CaCl₂·6H₂O发生相变后,强度降低37.65%,但充填体的热量吸收能力提高79.60%;含石蜡-CaCl₂·6H<...     

电场条件下高盐溶液蒸发的分子动力学模拟

已有研究表明,外加电场能显著改变纯水蒸发过程和蒸发速率。为了探究外加电场对高盐溶液微观结构和蒸发性质的影响,采用分子动力学模拟方法对纯水和LiCl、KCl和CaCl₂3种盐溶液在平行液面(x方向)和垂直液面方向(z方向)上布置外加电场来观察其蒸发过程。模拟计算分析了电场对蒸发速率、水分子取向、氢键以及水合离子的影响,并且观察比较了电场下不同离子在溶液中的运动。结果显示,与纯水相反,平行液面的电场能显著提高盐溶液中自由水分子的占比,当平行液面电场强度从0变为0.3 v·nm^-1时,LiCl、KCl和CaCl₂溶液中用于评价蒸发的自由水分子占比分别增加了48%,38%和56%,高盐溶液蒸发速率得到有效提高。     

高温高盐水中月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱在砂岩表面吸附规律研究

月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱表面活性剂在高盐含量水中具有较好的起泡性能,但在砂岩表面的吸附量尚不明确。本文利用Shim-pack VP-ODS 4.6 mm×250 mm色谱柱、紫外检测器,优化了流动相组成、流速、柱温等色谱条件,建立了高盐水中月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱的高效液相色谱检测方法。吸附性评价表明：温度为110℃、NaCl质量浓度为25×10⁴ mg/L的水中,质量分数小于1%的月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱在80～100目石英砂表面吸附量小于2 mg/g;在温度为110℃、水中NaCl质量浓度为(20～25)×10⁴ mg/L条件下,质量分数为0.4%月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱在80～100目石英砂表面吸附量随溶液中NaCl含量的增加而增加;在110℃、水中NaCl质量浓度为22.5×10⁴ mg/L、CaCl₂质量浓度为(0～3)×10⁴ mg/L条件下,质量分数为0.4%的月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱在80～100目石英砂表面吸附量随溶液中CaCl₂含量的增...     

磁性水凝胶的制备及其在正渗透中的应用

在Fe3O4纳米磁流体存在的情况下,将强离子型单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(AMPS)与温敏单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)共聚,制备了磁性水凝胶[P(NIPAM-co-AMPS)/MNPs],并将其用作正渗透汲取剂.表征结果证实:磁性水凝胶显示超顺磁性,其饱和磁化强度与Fe3O4磁性纳米粒子(MNPs)含量呈线性关系.正渗透实验结果表明:引入MNPs对磁性水凝胶水通量影响很小,不同MNPs含量的磁性水凝胶在0.5h内平均水通量范围为2.22~2.52L·m-2·h-1;在不同膜方向模式下,磁性水凝胶表现出可忽略的水通量差异,可避免稀释内部浓差极化问题,同时具有重复使用的优点;在温度刺激下(65℃),引入MNPs可提高磁性水凝胶的脱水效率,质量分数为9.0%的MNPs的磁性水凝胶在最初20min内的脱水率是不含MNPs水凝胶的3.2倍.