与传统的物理,化学方法相比,生物过滤技术对于大流量低浓度的挥发性有机化合物(VOCs)处理有着较大的优势。但是传统的生物过滤技术尚有许多不足,例如:占地面积大,容易堵塞以及对于低溶解度和产酸物质处理效果不佳等,这些都限制了其更为广泛的应用。膜生物膜反应器(MBfR)作为一种新型的生物反应器类型,结合了生物过滤技术以及膜技术的优势,对于VOCs的控制起到了强化作用。 论文比较了6种膜材料,包括三种平板PVDF/PET复合膜以及PVDF,PS,PP毛细管式微孔膜,筛选出了实验用膜材料。采用孔径为0。03μm的平板PVDF/PET复合膜对于混合二甲苯进行了非生物性传质实验,发现在气/气实验中,当气体停留时间(GR7)为20s时,去除效率达到95%以上;而在气/液实验中,去除效率不佳。在液相驯化阶段末期,出水水质良好。轮虫等原,后生动物的出现表明了污泥较为成熟。平板式MBfR启动挂膜中,不断改变操作条件促使生物膜生长,并直至反应器的降解效率(DE)/去除能力(EC)达到稳定。 论文比较了不同营养物质对于MBfR性能的影响,发现以NO3-作为氮源比以NH4+作为氮源更能确保MBfR长期运行的稳定性。此外,与传统的生物反应器类似,进气浓度和气体停留时间直接影响了MBfR的性能。混合二甲苯的降解效率随着进气浓度的增加而下降;随着气体停留时间的增加而提升。实验中以平板式MBfR降解混合二甲苯,当GRT在20s时,降解效率极佳;当进气浓度低于938mg·m-3时,出气浓度低于《大气污染物综合排放标准》对于混合二甲苯的最高允许排放浓度 论文比较了6种污染物在MBfR中的降解效果,其中丙酮的降解效率最佳,其他依次为乙酸乙酯,正丁醇,甲苯,正己烷以及二氯甲烷,这与物质的可生化性和溶解度有着直接的关系。对于以MBfR降解二元体系的结果表明,混合二甲苯对乙酸乙酯的抑制作用较小,甚至可以忽略,而混合二甲苯受到乙酸乙酯极大的抑制;正己烷和混合二甲苯相互抑制,降解效果均变差;由于二氯甲烷的毒性,所以混合二甲苯在不同负荷区间均受到很大的抑制作用,而二氯甲烷在低负荷区间由于共代谢,去除能力有所提升,但在高负荷区间则受到混合二甲苯的抑制作用。MBfR降解混合二甲苯3种同分异构体之间仍然存在一定的抑制作用。邻二甲苯受到的抑制作用大于间,对二甲苯。就降解效果而言,间二甲苯优于对二甲苯和邻二甲苯。 在气相驯化过程中,在循环营养液中加入低浓度甲醇后,MBfR对于DMS去除效率有了明显的提高。DMS的进气浓度和气体停留时间同样直接影响了MBfR对于DMS的降解效果。DMS降解效率随着进气浓度的增加而下降,随着气体停留时间的增加而提升。未在循环营养液中添加甲醇的MBfR对于DMS的降解效果一般,ECv,max仅为65g·m-3·h-1。但在循环营养液中添加甲醇的MBfR对DMS的降解同时存在促进和抑制作用。当GRT为20s时,最佳配比为1500mg·Nm-3(DMS):1000mg·L-1(甲醇)。 论文比较了三套平板式MBfR对于混合二甲苯的降解效率过,其膜材质分别为不同孔径的PVDF/PET膜。结果发现使用孔径为0。03μm膜材料的平板式MBfR降解效果最佳。相比平板式MBfR,毛细管式MBfR结构复杂,但提供了更大的气液传质面积,更有利于微生物的挂膜。因此,实验中其启动阶段较平板式MBfR更短,且获得更大的降解效果。同理,中空纤维式MBfR比毛细管式MBfR更有优势。MBfR对于实际工况下的间歇运行和瞬态负荷冲击有着更好的适应能力。对于长期运行条件下,耦合低浓度臭氧不仅可以有效地提高去除能力还可以抑制微生物过度生长所导致膜材料的污染。 论文通过碳平衡的方法计算了生物质的产量,并与生物能学方法的估算值进行了比较。比较包括推流式一级动力学模型,完全混合式一级动力学模型,推流式Michaelis-Menten动力学模型,完全混合流Michaelis-Menten动力学模型以及Stover-Kincannon模型在内的5种动力学模型,结果表明推流式Michaelis-Menten动力学模型能较好地表达甲苯在平板式MBfR的降解行为。此外,通过CFD的方法初步比较了6种MBfR中气相污染物的流动情况,为今后MBfR的结构优化提供了一定的理论依据。

日本京都大学北川进教授领导的研究小组近日宣布,他们开发出了一种新材料,能从钢铁厂的废气等混合气体中提纯CO,实现变废为宝。日研究人员将铜离子与间苯二甲酸溶液混合,制成一种纳米多孔结晶体。这种晶体上有大量超细微孔,能选择地捕捉和吸附CO分子。他们利用这种材料成功地从CO/N2混合气体中分离出CO。对于CO浓度较低的混合

继SO2、NOX之后挥发性有机化合物(VOCs)引起的环境问题又成为各国关注的焦点。活性炭纤维(ACF)作为第三代吸附剂拥有着优良的吸附性能,广泛应用于VOCs治理技术中。针对石化、包装、印刷、制药、皮革等行业产生大量的苯、甲苯、丁酮、乙酸乙酯等有机废气,本文使用活性炭纤维吸附法并进一步精馏提纯,分别对活性炭纤维吸附有机废气和后处理提纯进行了研究,主要内容如下:研究了活性炭纤维对单组份乙酸乙酯和混合组分的吸附特性,结果表明,活性炭纤维对乙酸乙酯和有机废气混合组分的吸附具有吸附平衡时间短、平衡吸附量大,在一定的时间内都能使净化气中的有机成分达到排放标准,但是混合组分会发生置换作用而使平衡吸附量会比单组份乙酸乙酯的平衡吸附量稍微大一些,同时不同进气浓度、流速等因素也会对平衡吸附量有着较大的影响。实验设备在运行一个月、三个月和一年时其吸附性能都能保持在80%以上,具有良好的循环使用性能。通过对活性炭纤维吸附机理的分析,以吸附等温方程Langmuir方程和Freundlich方程对实验数据进行拟合,发现Langmuir方程对等温吸附线的拟合最好,说明了活性炭纤维吸附主要是以单分子层吸附为主,同时也验证了活性炭纤维具有大量的微孔结构。采用精馏装置对活性炭纤维吸附解吸后产生的水相进行分离提纯,再使用3A分子筛除去回收的有机溶剂中的微量水分。实验结果表明,含水率为86%的有机水相经过精馏提纯后得到含水率为12%,再通过3A分子筛深度提纯后得到99。8%的有机溶剂。3A分子筛再生的中试实验中,选择吹冷风1h后,在220-C时,吹热风3h并保证热空气出口温度在150℃左右,降温时间3h,循环周期约在7h,再生的分子筛吸附效果良好,符合工业生产的要求。通过SEM图对3A分子筛结构进行分析,3A分子筛的吸附性能主要是由其内部的膜状物结构和立方体结构决定的。中试时3A分子筛吸附器运行一年后吸附性能仍良好,脱水后的有机溶剂含水率能够保持在3%以下,整套设备运行稳定。用CHEMCAD模拟乙酸乙酯和水的精馏过程,模拟结果如下,当进料组成为含水率为86%的乙酸乙酯混合液,当精馏塔进料塔板为22块浮阀式塔板时,能够得到含水率小于10%的乙酸乙酯混合液,理论上计算能够得到精馏工艺参数和条件来指导实验。结合活性炭纤维吸附和后处理提纯各自的优势,本文对有机废气吸附回收实例做了工程分析,结果表明在吸附周期内,活性炭纤维对有机废气的去除率达到98%以上,能够达到排放标准,具有很好的社会和经济效益。

建立了用离子色谱法测定工业废气中甲醛的方法。废气中甲醛活性炭吸附,过氧化氢氧化甲酸,微波提取,经0。45μm微孔滤膜过滤后直接进样分析,时间定性,峰高定量,其甲醛回收率为92。5%～105。5%,当采样体积为40L的条件下,乙醛最低检出质量浓度为0。006mg/m3。

工业生产和人类生活中产生大量二氧化碳(CO2),导致了严重的温室效应和全球变暖等问题,严重威胁了人类的生存和生活。减少CO2的排放,尤其是降低工业废气中二氧化碳含量尤为重要。另一方面,CO2也是一种廉价,无毒,稳定,可再生的C1原料。吸附金属离子的微孔有机聚合物(MOP)被经常用于CO2的环加成催化反应,但微孔结构使催化传质受限。基于此,本文提出用高内相乳液聚合制备具有多级孔结构的密胺材料(ah-PMF),使其同时具有大孔,介孔和微孔。将缩聚单体三聚氰胺和多聚甲醛溶解在二甲基亚砜中,以异构烷烃为分散相,二甲基亚砜作为连续相制成油油高内相,用高内相乳液聚合制备密胺材料。金属化后作为催化剂,催化环氧丙烷与CO2的环加成反应。为避免分离步骤中催化剂损失,通过将金属化的多孔密胺与聚酰亚胺共混,采用NIPS法制备出多孔膜,用三(2-氨基乙基)胺化学交联后,制得一种新型催化膜(PI-Zn@PMF)。在膜反应器中,采用"流反应"的形式催化环氧氯丙烷和CO2的环加成常温常压反应。 主要研究内容和结论归纳如下: 提出用油/油高内相乳液聚合制备具有多级孔结构的密胺。通过固体碳谱核磁(13C NMR),傅里叶红外光谱(ATR-FTIR),热重分析仪(TG),场发射扫描电子显微镜(SEM),高分辨透射电子显微镜(HR-TEM),X-射线光电子能谱(XPS),X-射线衍射仪(XRD),表面积多孔分析仪(BET)等对密胺颗粒进行表征;其金属离子吸附量达到74。9 mg/g,且在100℃,2 MPa CO2气氛,0。5 h的环氧丙烷环加成催化反应中达到79。1%的转化率,TOF值高达18388 h-1,比目前报道的催化剂的TOF高出6-100倍。其制备成本极低,其主要单体售价为目前报道的同类催化剂的百分之一。 提出了催化膜(PI-Zn@PMF膜)的制备方法,催化膜在膜反应器中应用于CO2的环加成的催化反应。并通过傅里叶红外光谱(ATR-FTIR),热重分析仪(TG),场发射扫描电子显微镜(SEM),高分辨透射电子显微镜(HR-TEM),表面积多孔分析仪(BET)和水接触角测试仪等多种测试方法对催化膜进行表征。催化膜在25℃,0。1 MPa,CO2气氛,4 ml/L的流速的条件下,12h的转化率高达79。5%,TOF值高达2034 h-1,在避免了分离步骤的同时,TOF值远超当前报道的催化剂4-100倍以上。