基于污染物形态识别的无机膜光催化耦合工艺中膜污染机理与控制研究

基本信息
批准号:21566013
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:40.00
负责人:杨涛
学科分类:
依托单位:九江学院
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李国朝,乔波,张新华,柏杨,曾湘晖
关键词:
形态识别光催化污染机理无机膜控制
结项摘要

According to the property of membrane fouling under the effect of photocatalysis, the analysis of the membrane main pollutants and them morphological identification will be performed using humic acid wastewater as study subject, and the mechanisms of membraAccording to the characteristics of membrane pollution under the effect of photocatalysis, the analysis of the membrane main pollutants and them morphological identification will be performed using humic acid wastewater as study subject, and the mechanisms of membrane fouling caused by the coexistence effect among the multicomponent substances will be investigated in the process of coupling photocatalysis with inorganic membrane. Then the control countermeasures of the membrane pollution will be explored. The change trends of the concentrations, compositions and molecular weight distribution of the pollutants in the degradation solutions will be analyzed. Microscopic analysis and identification will be performed on the purpose of comprehending the main compositions of pollutants and them morphologies from the gel layer, membrane surface and membrane pore. The influences of acting mechanisms and coexistence effects among the catalysts, humic acid and intermediate charactene fouling caused by the coexistence effect among the multicomponent substances will be investigated in the process of coupling photocatalysis with inorganic membrane. Then the control countermeasures of the membrane fouling will be explored. The change trends of the concentrations, compositions and molecular weight distribution of the pollutants in the degradation solutions will be analyzed. Microscopic analysis and identification will be performed on the purpose of comprehending the main compositions of pollutants and them morphologies from the gel layer, membrane surface and membrane pore. The influences of acting mechanisms and coexistence effects among the catalysts, humic acid and intermediate characteristic products on membrane fouling will be analyzed. Membrane fouling models will be fitted using different filtration models, including the resistance models, blocking models, concentration polarization models and so on. Some model parameters will be properly compared and revised. From the macroscopic perspcetive, the membrane fouling mechanisms caused by the coexistence effect among the multicomponent substances will be investigated under the effect of photocatalysis. The combination experimental schemes with different system parameters will be compared, so as to analyze the effects of the process conditions,solution characteristics and membrane parameters on the effluent quality, membrane fouling resistance and critical flux, respectively. Moreover, the effective controlling measures will be rearched for showing good anti-pollution characteristics of the membrane. There will be very important guiding significances of the research results to develop novel photocatalytic membrane reactors and optimize the operation process.

本项目针对分离膜在光催化作用下的污染特性,以腐植酸模拟废水为研究对象,对无机膜光催化耦合工艺中的主要膜污染物及其形态进行分析与识别,研究光催化膜耦合工艺过程中的多组分共混效应形成膜污染机理,以此探求光催化作用下膜污染控制对策。将分析降解液中污染物浓度、分子量分布及主要组成的变化规律,并对凝胶层、膜表面和膜孔内污染物的主要组成及其形态进行微观分析与识别;考察催化剂/腐殖酸/中间特征产物间的作用机制及其共存效应对膜污染的影响;利用膜过滤数学模型-阻力模型、堵塞模型及浓差极化模型等进行拟合,比较模型参数并合理修正,从宏观角度探明光催化效应下多组分共混效应形成膜污染机理;以不同系统参数组合试验方案进行对比,考察工艺操作条件、体系特征、耦合膜参数对出水水质、膜污染阻力以及临界通量的影响,寻求出膜污染的有效控制对策。本课题研究结果对新型光催化膜反应器设计及工艺运行的优化具有重要的指导意义。

项目摘要

针对光催化膜反应器及工艺过程中的膜污染特性,以腐植酸模拟废水为研究对象,对无机膜光催化耦合工艺中的主要膜污染物及其形态进行分析与识别。利用微观表征手段分析凝胶层、耦合膜表层和膜孔内污染物的主要形态、组成及比例,考察催化剂/腐殖酸/中间特征产物间共存效应对膜污染的影响。采用Hermia经典阻塞模型来对膜过滤过程进行拟合与修正,分析了各膜过滤模型的吻合度,判断膜污染机理类型。对滤饼系数、堵塞因子及阻力分布等参数进行计算与分析,提出临界通量、亚临界通量工艺控制膜污染策略。光催化氧化可有效减缓多通道陶瓷超滤膜错流工艺中膜通量的衰减及提高污染物去除率。催化剂浓度为0.4g/L时,膜污染总阻力、可逆污染阻力及不可逆污染阻力达到最低,分别为9.82×1011 m–1、1.28×1011 m–1及2.95×1011m–1。UV/TiO2光催化超滤膜工艺中的膜污染可以采用初始阶段中间孔堵塞,中间过渡膜污染和最后为限制性滤饼生长的机制模型描述发展历程。光催化作用使得降解液中更多HPO-HA分子转化为HPI组分。与HPO分子相比,HPI组分可能更容易从膜表面迁移到溶液中。UV/TiO2光催化将产生高MW(>50kDa)的HPI类腐殖质物质容易被截留,并与TiO2颗粒混合形成多孔滤饼层。临界通量运行周期更长,渗透滤液体积更多,其膜污染首先经历缓慢增长过程,达到一定程度后变为加速膜污染过程。PMR/DM工艺利用光催化氧化提高了滤饼层的孔隙率和亲水性,能有效降低可逆膜污染。在PMR/DM亚临界通量运行工艺中将具有高分子量HPO的HA分子与羧酸官能团和芳香族结构转化为低分子量HPI或TPI组分,包括色氨酸类或黄腐酸类物质,形成更多孔滤饼层。PMR/DM中的动态层阻止了污染物尤其是高MW的HPO组分与基膜接触,减少不可逆污染,膜渗透性容易通过物理清洗恢复。本研究能对光催化膜工艺理论的进一步深入发展提供基础数据,还能为新型光催化膜反应器及相关工艺设计及运行的优化提供良好的指导,并对光催化、膜材料开发、分离膜制备与筛选、新型催化剂研制、废水处理工艺设计与运行等一系列技术研发提供帮助。另外,本项目以水体大量存在的天然有机物(腐植酸)为研究对象,研究结果还能有效促进江西省特别是环鄱阳湖区域微污染水的绿色处理工艺的发展,对发展江西生态经济、保护鄱阳湖“一湖清水”均具有十分重要的意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
2

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017
3

居住环境多维剥夺的地理识别及类型划分——以郑州主城区为例

居住环境多维剥夺的地理识别及类型划分——以郑州主城区为例

DOI:10.11821/dlyj201810008
发表时间:2018
4

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
5

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

DOI:10.3969/j.issn.1003-0077.2018.11.009
发表时间:2018

杨涛的其他基金

批准号:11775178
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:81101443
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81530026
批准年份:2015
资助金额:274.00
项目类别:重点项目
批准号:50376072
批准年份:2003
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:40903002
批准年份:2009
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11347025
批准年份:2013
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目
批准号:10304016
批准年份:2003
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50571007
批准年份:2005
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:60501012
批准年份:2005
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31350005
批准年份:2013
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:11601231
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81372750
批准年份:2013
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:60876033
批准年份:2008
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:60903126
批准年份:2009
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61201008
批准年份:2012
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51605399
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11047024
批准年份:2010
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目
批准号:61377019
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61574139
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:51105151
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61106116
批准年份:2011
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21473067
批准年份:2014
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:81570930
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:91433206
批准年份:2014
资助金额:350.00
项目类别:重大研究计划
批准号:81101895
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11874151
批准年份:2018
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:30971405
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:41573004
批准年份:2015
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:81471895
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:71701027
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30971596
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51902020
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61176047
批准年份:2011
资助金额:74.00
项目类别:面上项目
批准号:51708192
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61402373
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31700215
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51879068
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:41204062
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81802562
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81371101
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:21675092
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:41061036
批准年份:2010
资助金额:26.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:38870008
批准年份:1988
资助金额:2.40
项目类别:面上项目
批准号:41361067
批准年份:2013
资助金额:52.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11226070
批准年份:2012
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:31101198
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30400219
批准年份:2004
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61672429
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:21764010
批准年份:2017
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61076050
批准年份:2010
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:81572518
批准年份:2015
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:40901016
批准年份:2009
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51178402
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:41874105
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:58870332
批准年份:1988
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:41371051
批准年份:2013
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:51702278
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51568005
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:60972024
批准年份:2009
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:81503499
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41873011
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11076024
批准年份:2010
资助金额:34.00
项目类别:联合基金项目
批准号:60776043
批准年份:2007
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:50301002
批准年份:2003
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41571512
批准年份:2015
资助金额:51.00
项目类别:面上项目
批准号:50808149
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41476083
批准年份:2014
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:30671010
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:21275084
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11372220
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:59606010
批准年份:1996
资助金额:10.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81270897
批准年份:2012
资助金额:120.00
项目类别:面上项目
批准号:81602956
批准年份:2016
资助金额:17.30
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61272288
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:20805025
批准年份:2008
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41472177
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51604116
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

基于主要膜污染物识别的超滤膜污染机制与控制研究

批准号:51208140
批准年份:2012
负责人:田家宇
学科分类:E1001
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

有机污染物对“微絮凝-超滤”联用工艺中膜污染机理与控制的研究

批准号:21207074
批准年份:2012
负责人:初永宝
学科分类:B0604
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

污水再生高压膜工艺中无机-有机-生物膜污染耦合效应与动态作用机制

批准号:51678336
批准年份:2016
负责人:黄霞
学科分类:E1002
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
4

磁-MBR耦合工艺深度处理船舶含油污水机理及膜污染控制研究

批准号:51209053
批准年份:2012
负责人:任芝军
学科分类:E1102
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目