不同价态铁离子对膜生物反应器影响研究进展

膜生物反应器(Membrane bioreactor,MBR)作为一种新型的污水处理技术,近些年来备受关注。然而,膜污染问题成为了该工艺广泛应用的最大障碍。现已证明,向MBR中投加铁系混凝剂能够减缓膜污染。本文首先综述了不同价态铁离子对MBR污染物去除的影响,然后对铁离子在污泥混合液中分布及迁移转化进行了分析,接着阐明了铁离子对膜污染的影响,最后对该领域的研究进行了展望。     

基于最小熵产率的碘化氢分解膜反应器最优构型

建立了使用高温氦气逆流方式加热的管式活塞流碘化氢(HI)分解膜反应器数学模型,利用有限时间热力学理论和最优控制理论以总熵产率(EGR)最小为目标求解了反应器的最优构型,最优反应器的总熵产率相比参考反应器降低了 15.8%。在改变氦气入口流率的情况下,设计了总熵产率与最优反应器相同的加长反应器。结果表明,两种优化后反应器总熵产率的减少主要是传热过程的不可逆性降低引起的,最优反应器局部熵产率分布更均匀。     

COMSOL软件在枸杞多糖超滤膜生物反应器中膜阻塞模型构建中的应用

基于聚砜中空纤维超滤膜分离技术精制枸杞多糖（Lycium barbarum polysaccharide）,通过COMSOL软件对枸杞多糖膜阻塞逆流提取及超声设备参数进行修正,获得更优的纯化工艺。采用微波-超声法提取枸杞多糖,并利用聚砜中空纤维超滤膜对枸杞多糖进行分离,采用单因素分析及正交实验考察枸杞多糖提取和分离过程中的重要参数,通过COMSOL软件对重要膜阻塞参数进行修正。结果表明,枸杞多糖提取较优工艺条件为：提取温度50~70 ℃之间,超声功率50 W,固液比例1∶8~1∶12（mg∶mL）,提取时间40~60 min;当超滤膜截留相对分子质量为1×10⁴时,膜通量较好;正交实验结果表明,膜通量与料液温度关系最大,其次是膜pH值和分离操作压;COMSOL软件对枸杞多糖连续逆流提取设备进行仿真计算,结果发现与全封闭叶片相比,开孔叶片能够显著降低溶剂短路现象,使得最低流速提升高达65倍。基于COMSOL软件数据修订,枸杞多糖分离效率得到大幅度提升,为枸杞多糖工业化生产提供必要的数据积累。     

苯高压氧化实验和模型研究

利用射流搅拌反应器研究了1.2 MPa、当量比为1、温度范围880～1010 K下苯的氧化反应动力学。利用气相色谱和色谱质谱联用仪检测到了20种产物和中间组分。根据实验结果发展了一个272种组分、1702个反应的动力学模型,合理地模拟了实验结果。与常压实验相比,检测到乙醛、丙烯醛、甲苯、苯乙烯、苯甲醛、萘、茚和二苯并呋喃等新组分;反应的初始温度由1000 K降低为950 K,反应区间由300 K减少至70 K;探明了高压低温下苯通过苯醌消耗的新分解路径。根据敏感性分析,A₁+OH=A₁-+H₂O是促进其消耗最重要的反应,A₁OH+O₂=A₁O+HO₂是抑制苯消耗最重要的反应。本模型合理预测了苯在常压的氧化和不同压力下的层流火焰速度。     

等离子体氯化氧化法太白反应器流场的数值模拟

本文提出了等离子体氯化氧化法钛白反应器流程的物理化学流体动力学模型,用k-ε方程描述湍流运动,用Partankar-spalaing发展的SIMPLER方法对控制方程求解,就三种情况即a)有化学反应,壁面绝热,b)有化学反应,壁面温度T_w=450k,c)无化学反应,壁面绝热,给出了反应器中的速度场,温度场和浓度分布,对钛白生产的物理化学过程作了数值模拟,所得结果可作为有关工程设计的理论依据。     

自锁紧式光纤Bragg光栅管式应变传感器

为了便于实现应变传感器两端铠装光缆与传感器自身牢固的连接,提高其在工程中抗拉拽等能力,研制了一种由不锈钢管、法兰盘和自锁紧螺帽等元件制作的自锁紧式光纤Bragg光栅管式应变传感器。光纤光栅通过限位堵头内的环氧树脂固定于不锈钢管内,应变作用于拧在不锈钢管上的法兰盘,带动不锈钢管和粘贴在上面的光纤光栅发生形变,检测出光纤光栅的波长变化量就可以反算出应变的大小。使用万能拉力试验机对其进行拉力荷载试验,结果表明,该传感器的灵敏度为0.45pm/με,线性度为3.71%FS,重复性为7.43%FS,迟滞性为3.85%FS。     

助剂对泡沫金属微反应器内二甲醚水蒸气重整制氢的影响

采用共沉淀耦合机械混合法制备了CuO-ZnO-Al₂O₃/HZSM-5双功能催化剂用于二甲醚水蒸气重整制氢的研究,结合BET、H₂-TPR、XRD、SEM等表征手段,在泡沫金属微反应器内考察助剂Cr、Zr、Ce、Co对双功能催化剂催化性能的影响。研究结果表明,加入Cr助剂后, 可以有效降低催化剂的平均孔径和还原温度,并抑制催化剂制备过程中氢氧化锌晶相的形成,催化剂的低温催化性能明显提高,二甲醚的转化率和氢收率在较低温度下即可分别达到99%和95%,表现出了良好的低温反应活性。考察了反应温度、空速和水醚比等条件对二甲醚水蒸气重整催化剂催化活性的影响,在250℃、空速3 884 mL/(g·h)、水醚比为5的条件下,CuO-ZnO-Al₂O₃-Cr₂O₃/ HZSM-5催化二甲醚水蒸气重整反应进行50 h,二甲醚的转化率维持在97%以上,催化剂的活性没有明显下降。     

不同水力停留时间对含聚丙烯酰胺污水厌氧生物处理的影响

采用四格室厌氧折流板反应器(ABR)在常温下处理油田含部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的污水。通过优化运行参数,确定了对含HPAM污水处理的最适水力停留时间(HRT)和有机负荷(OLR)。在厌氧处理过程中,OLR为1、1.3、2和4kg COD/m3.d时对应的HRT分别为24、18、12与6h。研究结果表明,ABR在水力停留时间为24h时,系统对CODCr和HPAM的去除率达到最高,分别为0.945和0.662;当HRT为6h时,系统的pH、CODCr和HPAM的降解率明显下降,挥发性脂肪酸大量积累。通过对降解前后HPAM的红外光谱分析可知,ABR能形成对HPAM有较好降解效果的微生物群落,微生物菌落能够利用HPAM作为碳源和氮源供自身生长所需。     

Kinetic Model of Fixed Bed Reactor with Immobilized Microorganisms for Removing Low-Concentration SO2

On the basis of the analysis of the process of treating low concentrations of sulfur dioxide (SO2) gas in a fixed bed reactor, a kinetic model is proposed for this process after taking into consideration the effects of internal diffusion, cell concentration, and production yield of microorganisms but ignoring the effect of external diffusion. The results obtained from the model simulation show that this model can indicate the influence of the process factors, Cin,η,μmax, Cx,A, h, Km, and Q, on the removal of SO2 and that the prediction of the results by this model is also satisfactory. This kinetic model can also provide some very important indications regarding the preparation of immobilized microorganisms, selection and domestication of proper species of microorganisms, as well as the design of bioreactors.     

膜催化研究II. 多孔无要膜的制备与表征及其反应器对甲醇脱氢反应的促进作用

采用溶胶-凝胶法制备了多孔氧化铝膜, 并通过DSC、TGA、SEM、N~2吸附和气体透过率测定等手段, 对膜的性能进行了表征。结果表明, 用这种方法制备的多孔氧化铝膜是一种均匀无裂痕和具有较窄孔径分布(约4nm)的膜材料。将此多孔氧化铝膜制成膜反应器后, 用于甲醇催化脱氢制甲醛的反应, 发现甲醇转化率比常规反应器有较大幅度的提高。同时首次尝试采用溶胶-凝胶法将催化活性组分直接负载到多孔氧化铝膜上, 从而得到了一种具有催化活性的多孔膜, 并考察了它的反应活性。文中对由这两种多孔膜及钯/陶瓷复合膜制成的反应器的特点进行了比较。