聚合物对反渗透处理水系统中碳酸钙垢的控制

结垢是反渗透水处理过程中经常遇到的问题，碳酸钙是最常见的垢型之一。介绍了碳酸钙垢的形成及危害，通过加入微量聚合物抑制其结垢，并采用电镜对膜表面碳酸钙垢进行了分析。实验表明添加上述聚合物能有效阻止碳酸钙垢生成。     

木质膜耦合聚合物膜的重力驱动膜过滤系统增强水源水中重金属的去除及机制

针对聚合物膜的重力驱动膜过滤系统(gravity-driven membrane filtration system,GDM)对水源水中重金属去除效率低的问题,将其与木质膜(wood membrane,WM)耦合,以环保且廉价的方式提高重金属的去除效率。本研究比较了木质膜耦合聚合物微滤(microfiltration,MF)膜的GDM系统(GDM1)和聚合物微滤膜GDM系统(GDM2)对水源水中重金属的去除效能及机制。与GDM2相比,GDM1系统在木质膜的作用下,其微滤膜(GDM1-MF)上的生物膜更薄并呈现出更疏松的网状结构,因此,膜阻力更低,稳定通量更高。稳定运行后,GDM1系统对水中Fe、Mn和Cu的去除率分别达到67%、43%和59%,均高于GDM2(64%、15%和36%)。这是由于GDM1系统生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中蛋白含量以及—OH和—COOH基团更多,更有利于截留重金属。此外,GDM1-MF中存在更多的锰氧化细菌、酸杆菌门Acidobacteriota和黄杆菌属Flavobacterium,促进了Mn和Cu的去除。本研究为利用GDM系统去除水中重金属提供了新的思路和方法,对推动利用GDM系统处理重金属污染水源水的应用具有重大意义。     

FRP加固钢筋混凝土梁的抗剪计算方法

随着利用FRP加固混凝土结构研究的深入和应用的拓展,FRP加固钢筋混凝土梁抗剪性能的研究已取得了丰硕的成果。以往对抗剪承载力的分析大多是基于有效应变即对极限应变进行有效折减的方法,而最近的研究则引入了裂缝处FRP应变分布不均匀系数。在此基础上,本文综合考虑了FRP发挥的最大应变、沿裂缝应变分布的不均性以及斜裂缝倾角对有效应变的影响,提出了等效有效应变的概念,使计算趋于简单和清晰。本文收集了128根FRP全包裹的、以FRP断裂破坏为主的钢筋混凝土梁的抗剪实验数据,通过对主要影响因素的统计分析,建立了等效有效应变简单可靠的计算公式和基于FRP断裂的抗剪承载力设计方法。128根实验梁的抗剪计算结果表明,本文提出的方法简单可行,意义明确,且精度要比已有的建议公式稍高。     

含聚合物污水回注时污染地层的主要物质分析

笔者系统分析了大庆油田南三区东部聚合物驱产出水处理前后原油、聚合物、固体悬浮物、无机离子和细菌等成分的含量及其固体悬浮物颗粒直径大小与分布,并且对该区聚合物驱产出水主要特征进行了总结,在此基础上,根据油层损害机理并且结合该区油层的孔渗特征,研究和确定了污染物质。得出结论:聚合物驱产出水中硫酸盐还原菌是主要污染物质,此外,向萨葡油层的低、中渗层及高台子油层回注时,固体悬浮物和原油也是主要污染物质,而聚合物仅对低渗层造成损害;常规处理方法对污水中原油处理效果最好,而对PAM和固体悬浮物处理不太理想。      

Fenton氧化破解剩余污泥中的胞外聚合物

利用Fenton试剂的强氧化性破解剩余污泥中的胞外聚合物（EPS）,通过释放出的多聚糖、蛋白质浓度以及SCOD的变化表征EPS的破解程度,旨在找出Fenton氧化破解EPS的适宜反应条件．结果表明,pH = 2.5,反应时间90 min,H₂O₂/Fe²⁺（质量比）= 8∶1,温度65～70℃为适宜反应条件．该条件下经Fenton氧化,污泥上清液中的SCOD、多聚糖和蛋白质浓度分别由45.88、 10.96和11.99 mg·L^-1增加到684.93、 382.17和302.62 mg·L^-1;污泥颗粒平均粒径和中值粒径分别由供试污泥的838.89 μm和859.20 μm减小到137.22 μm和148.69 μm．Fenton氧化可以有效破解污泥中的EPS,提高污泥的无机化程度,有利于污泥的减量化和资源化．     

聚合物包膜肥料研究进展

控释肥料具有重要的经济效益和生态效益,目前世界上应用最多的控释肥料是聚合物包膜肥料。简要阐述了聚合物包膜肥料的研究现状和聚合物模型膜,并对养分释放的模拟进行了探讨。影响聚合物包膜肥料养分释放的因素主要有：膜厚、颗粒半径、扩散系数、养分组成及其溶解特性。国内聚合物包膜肥料的应用还处于起步阶段,随着经济的发展,聚合物包膜肥料在国内具有巨大的应用潜力。中国有关聚合物包膜肥料的研究取得了较好进展,但与发达国家相比,仍然处于较低水平。因此,推出具有中国独立知识产权的商品化聚合物包膜肥料要求加强理论基础研究,并加快产业化进程。     

藻菌生物膜胞外聚合物与铅锌尾矿重金属的络合配位作用

矿产资源开采冶炼产生大量尾矿渣,其中富含的可溶性重金属引发的生态环境问题日益突显.铅锌矿是我国重要的矿产资源,尾矿露天堆放使得其富含的可溶性重金属淋溶迁移,对矿区周边地表环境造成严重污染.为探明自然水体环境中的藻菌生物膜与重金属的作用机理,采用三维荧光光谱技术研究干旱区天然湖泊中的藻菌生物膜EPS（胞外聚合物）与铅锌尾矿渣中5种重金属离子的络合配位作用.结果表明:①从藻菌生物膜EPS荧光光谱图中可检测出两个荧光峰,均来源于芳香类蛋白酪氨酸物质;②铅锌尾矿淋滤液中的重金属元素主要包括Pb、Co、Ni、Zn和Cd,且这5种金属离子均能有效淬灭EPS的荧光强度;③荧光淬灭滴定试验得出,Pb2+与EPS的络合能力最强,最大络合常数为4.523 1,最大结合位点数为1.177 5;Cd2+与EPS的络合能力最弱,最大络合常数为1.957 1,最大结合位点数为0.684 8;Co2+、Ni2+和Zn2+与EPS的络合能力相似.研究显示,藻菌生物膜EPS中含有的荧光基团与重金属离子的作用强度与金属离子的类型相关,二者的络合配位作用可能会影响重金属在水环境中的化学形态、迁移、生物有效性和生态毒性.      

信号分子在好氧颗粒污泥形成过程中的作用

采用人工配水成功培养好氧颗粒污泥,针对絮状污泥颗粒化过程中污泥的理化性质、污染物去除效率、胞外聚合物和信号分子变化进行相关分析.结果发现,在好氧颗粒污泥的形成过程中,污泥对污染物去除能力明显提高.与接种污泥相比,成熟的好氧颗粒污泥对COD、NH₄⁺-N和PO₄^3--P去除率分别提高20%、36%和57%.好氧颗粒污泥中胞外蛋白质和多糖含量分别增加了116和31mg/gMLVSS.采用激光共聚焦扫描显微镜对接种污泥和好氧颗粒污泥进行空间表征,发现后者蛋白质含量明显增加,说明蛋白质在污泥颗粒化过程中具有重要作用;磷酸二酯酶活性总体呈现上升趋势,第二信使环二鸟苷酸（cyclic diguanylic,c-di-GMP）含量先增加后降低,与胞外聚合物中蛋白质和多糖的变化规律相似.通过SPSS软件进一步分析得知,c-di-GMP与蛋白质相关系数R²=0.92871,呈极显著相关性;与紧密结合型胞外聚合物中蛋白质相关系数R²=0.89025,呈显著相关性,推测c-di-GMP可能是通过指导紧密结合型胞外聚合物中的蛋白质合成以促进好氧颗粒污泥的形成.     

c-di-GMP在低温好氧颗粒污泥形成过程中的作用

在低温条件下运行好氧颗粒污泥反应器,絮状污泥颗粒化过程中信号分子可通过传导作用引起各层物质之间的组分变化,通过研究胞外聚合物及污泥相关疏水性的变化规律,并观察此过程中微生物菌群的群落演替特点,揭示环二鸟苷酸（c-di-GMP）在低温好氧颗粒污泥形成过程中的变化规律与影响作用.结果表明：接种污泥在颗粒化过程中,胞外聚合物含量从48mg/gMLVSS增长至139mg/gMLVSS,其中以TB层蛋白质增长为主,在颗粒化过程中,c-di-GMP含量由62μg/gMLVSS增至600μg/gMLVSS,始终影响微生物运动及生物膜形成,促使具备胞外聚合物分泌功能的菌群加快分泌胞外聚合物,促进好氧颗粒污泥的形成.各个阶段污泥中微生物种群存在较大差异,在反应器运行初始阶段与c-di-GMP合成相关的菌群占据优势,同时在后期表现出较好的脱氮除磷能力,在低温条件下好氧颗粒污泥微生物菌群发生演替并最终形成稳定的菌群结构.     

高分子聚合物型废弃钻井液的稳定机理及超声脱稳机制研究

高分子聚合物型废弃钻井液具有极高稳定性,难以固液分离,成为制约其资源化循环利用的关键瓶颈问题.本研究拟揭示高分子聚合物型废弃钻井液的稳定机理,并探究超声对废弃钻井液的脱稳效果和机制.采用X射线能谱和红外光谱等表面分析技术,结合胶体化学方法研究了钻井液的空间分子结构、稳定机理和超声脱稳机制.结果表明,钻井液中的颗粒以未包覆和高聚物表面包覆两种形式存在,共同形成高分子稳定颗粒体系.其中,未被高聚物包覆的岩屑颗粒遵循空位稳定和DLVO稳定机理,被高聚物表面包覆的加重材料遵循空间稳定和DLVO稳定机理.超声脱稳实验结果表明,在1000 W功率下超声处理5 min后,耦合添加0.02%阳离子型聚丙烯酰胺,脱水率高达81.0%,泥饼含水率低至29.3%,获得了优良的固液分离效果.超声通过破坏高分子聚合物长链结构实现高分子聚合物型废弃钻井液的脱稳.本研究为高分子聚合物型废弃钻井液脱稳技术的研发提供了理论支撑和研发方向.