水合电子还原降解水中PFAS的研究进展

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作者 杨烨 包一翔 +3 位作者 胡嘉敏 吴敏 钟金魁 李井峰 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 2024年第2期877-893,共17页

全氟与多氟烷基化合物(PFAS)是近年来受到全球关注的持久性有机污染物(POPs),具有很强的持久性,生物累积性,显著人体健康及生态环境风险,但传统高级氧化技术对其降解作用有限,这对现有水处理系统具有很大挑战.水合电子(e_(aq)-)是一种... 全氟与多氟烷基化合物(PFAS)是近年来受到全球关注的持久性有机污染物(POPs),具有很强的持久性,生物累积性,显著人体健康及生态环境风险,但传统高级氧化技术对其降解作用有限,这对现有水处理系统具有很大挑战.水合电子(e_(aq)-)是一种强还原性物质,对PFAS具有强亲和力.紫外-亚硫酸盐,紫外-碘化钾等多种光生水合电子技术可引发C-C,C-F键断裂,实现PFAS的降解.本文基于对光生水合电子还原降解水中PFAS技术包括发展历程,研究进展及技术优缺点等多个方面的分析与总结,阐述了水质参数(pH值,溶解氧,共存物质,温度等)及PFAS分子结构(碳原子数,官能团,杂原子等)对PFAS降解效率和路径的影响,展望了相关基础研究与技术工程应用的主要挑战与发展方向,为实现水中PFAS高效降解提供技术参考. 展开更多

关键词 水合电子 PFAS 还原降解 机理 展望 新污染物

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煤矿地下水库技术原创试验平台体系研制及应用

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作者 顾大钊 曹志国 +10 位作者 李井峰 吴宝杨 张勇 蒋斌斌 郭强 王汉鹏 武洋 史小萌 王路军 杨毅 查尔晟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 2024年第1期100-113,共14页

煤炭是我国主体能源,西部是我国煤炭主产区,矿井水保护利用是煤炭开发面临的重大技术难题。国家能源集团煤炭绿色开采技术研发团队经过20多年持续技术攻关,首创了煤矿地下水库技术,在西部神东矿区推广应用,为矿区开发提供了95%以上用水... 煤炭是我国主体能源,西部是我国煤炭主产区,矿井水保护利用是煤炭开发面临的重大技术难题。国家能源集团煤炭绿色开采技术研发团队经过20多年持续技术攻关,首创了煤矿地下水库技术,在西部神东矿区推广应用,为矿区开发提供了95%以上用水,确保了矿区可持续开发。为进一步丰富完善煤矿地下水库理论和技术体系,在西部煤炭主产区不同地质和工况条件下推广应用该技术,保障国家能源安全和水资源安全,研发团队构建了煤矿地下水库原创技术试验平台体系,包括煤炭开采地下水运移与保护综合智能试验平台、多煤层开采煤矿地下水库模拟试验平台、煤矿地下水库坝体结构试验平台、西部深部井工矿井筒施工模拟试验台、地下水库水岩耦合机理试验、水处理工艺集成试验平台、煤矿地下水库冲击试验平台等,能够开展西部矿区不同煤层赋存条件下地下水运移规律、坝体结构参数优化、水库安全稳定性、水岩耦合作用机理、矿井水处理工艺参数优化、垮落岩体垮落冲击对坝体影响等研究,为煤矿地下水库建设、运行和安全提供理论支撑和技术验证。利用上述试验平台,开展了多煤层开采煤矿地下水库稳定性及渗流规律模拟、煤矿地下水库坝体结构安全、煤矿地下水库水岩耦合机理等多项试验研究,相关研究成果已应用于现场工程实践,确保了煤矿地下水库安全稳定运行。 展开更多

关键词 煤矿地下水库 地下水运移 坝体结构 冲击试验 水岩耦合

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煤矸石对矿井水中溶解性有机物动态吸附去除性能

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作者 蒋斌斌 王淳 +4 位作者 赵白航 朱义浩 范飒 李井峰 卞伟 《给水排水》 CSCD 北大核心 2023年第10期68-73,共6页

以煤矸石为吸附剂,并以溶解性有机物(Dissolved organic matter,DOM)作为吸附质,进行吸附柱动态实验,探究DOM浓度、矿井水矿化度、煤矸石粒径及进水流速对煤矸石吸附去除DOM的影响.结果表明:煤矸石对DOM的吸附主要发生在煤矸石表面,其... 以煤矸石为吸附剂,并以溶解性有机物(Dissolved organic matter,DOM)作为吸附质,进行吸附柱动态实验,探究DOM浓度、矿井水矿化度、煤矸石粒径及进水流速对煤矸石吸附去除DOM的影响.结果表明:煤矸石对DOM的吸附主要发生在煤矸石表面,其表面羟基及孔隙与DOM中各种官能团相结合形成配合物;低矿化度、小粒径煤矸石和低进水流速能够延长煤矸石吸附饱和时间,且维持一个较高的去除率,Thomas吸附模型能够很好的描述煤矸石动态吸附DOM过程. 展开更多

关键词 煤矸石 溶解性有机物 吸附 高矿化度

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溶剂/非溶剂体系对聚醚砜微孔膜性能和结构的影响 被引量：18

4

作者 李井峰 许振良 杨虎 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期20-25,共6页

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,乙醇(EtOH)、异丙醇(IPA)、正丁醇(BuOH)、一缩二乙二醇(DegOH)、聚乙二醇400(PEG400)为非溶剂添加剂,研究了溶剂/非溶剂体系对聚醚砜(PES)膜的结构和性... 以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,乙醇(EtOH)、异丙醇(IPA)、正丁醇(BuOH)、一缩二乙二醇(DegOH)、聚乙二醇400(PEG400)为非溶剂添加剂,研究了溶剂/非溶剂体系对聚醚砜(PES)膜的结构和性能的影响。改变铸膜液体系中的非溶剂含量对膜的结构和性能有很大影响,但是这种影响不是以非溶剂的绝对含量来衡量的,而取决于非溶剂/溶剂的比值。改变溶剂的组成和配比也改变了溶剂/非溶剂体系,体系的溶度参数越接近PES的溶度参数,与PES的相容性越好,但是膜的通量较小。实验结果表明,采用NMP(或DMAc)与DMF以适当比例混合作溶剂,比采用单一NMP(或DMAc)作为溶剂制得的膜通量要大。通过改变溶剂配比,可实现对膜的表面开孔率、孔径、断面结构等参数的微控。 展开更多

关键词 聚醚砜 微孔膜 非溶剂添加剂 溶度参数

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煤炭开发利用水资源需求及应对策略研究 被引量：10

5

作者 李井峰 熊日华 《煤炭工程》 北大核心 2016年第7期115-117,121,共4页

针对水资源对煤炭开采、煤炭洗选、燃煤发电和煤制油化工等煤炭开发利用产业发展的制约,提出了充分利用矿井水和城市中水满足煤炭开发利用水资源需求的总体思路,分析了矿井水和城市中水利用的主要技术路径和研发方向。通过神华集团的案... 针对水资源对煤炭开采、煤炭洗选、燃煤发电和煤制油化工等煤炭开发利用产业发展的制约,提出了充分利用矿井水和城市中水满足煤炭开发利用水资源需求的总体思路,分析了矿井水和城市中水利用的主要技术路径和研发方向。通过神华集团的案例,证明利用矿井水和城市中水是煤炭开发利用与水资源协调发展的有效技术途径。 展开更多

关键词 煤炭开发利用 水资源 矿井水 城市中水

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膜技术在煤化工污水回用中的应用 被引量：5

6

作者 李井峰 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期164-167,共4页

分析了煤化工污水的来源和主要特点,介绍了煤化工污水处理、膜技术回用及反渗透浓水处理的主要方法和技术要点。并通过具体回用装置的实例,分析介绍了目前膜技术在煤化工污水回用中的现状。

关键词 膜技术 煤化工 污水

原文传递

石化污水膜处理回用系统的多尺度研究 被引量：1

7

作者 李井峰 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期106-108,共3页

膜法水回用技术能为石化企业节约大量的水资源,但在实际应用中也暴露了很多的问题,在这些问题的解决上需要从不同的尺度进行研究。在膜材料方面,需要对膜材料的孔径、亲水性、形态和荷电性进行表征,并全面掌握污水中污染物的成分,使膜... 膜法水回用技术能为石化企业节约大量的水资源,但在实际应用中也暴露了很多的问题,在这些问题的解决上需要从不同的尺度进行研究。在膜材料方面,需要对膜材料的孔径、亲水性、形态和荷电性进行表征,并全面掌握污水中污染物的成分,使膜材料与污水体系相匹配。膜组件和膜装置优化主要是改善膜表面流动状态,降低膜污染。膜工艺和膜预处理工艺的合理设计不仅可以降低装置建设和运行成本,还可以提高膜装置运行水平。 展开更多

关键词 污水回用 膜技术 多尺度分析

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TIPS法制备聚偏氟乙烯平板微孔膜及其表征 被引量：7

8

作者 刘敏 许振良 +1 位作者 李井峰 吴晓辉 《功能高分子学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期88-92,共5页

以邻苯二甲酸二甲酯(DMP)为稀释剂,采用热致相分离法(TIPS)制备了聚偏氟乙烯(PVDF)平板微孔膜。利用差示扫描量热仪分析了不同PVDF/DMP体系的结晶性能;通过测试纯水通量、孔隙率、泡点、平均孔径、拉伸强度等对膜进行了表征。结果表明:... 以邻苯二甲酸二甲酯(DMP)为稀释剂,采用热致相分离法(TIPS)制备了聚偏氟乙烯(PVDF)平板微孔膜。利用差示扫描量热仪分析了不同PVDF/DMP体系的结晶性能;通过测试纯水通量、孔隙率、泡点、平均孔径、拉伸强度等对膜进行了表征。结果表明:DMP含量增大,结晶温度向低温方向移动,膜拉伸强度降低,当DMP的质量分数为0.70时膜拉伸强度有明显拐点;PVDF/DMP体系冷却发生固-液相分离;PVDF含量增大,膜水通量、孔隙率、最大孔径和平均孔径均减小。 展开更多

关键词 热致相分离 聚偏氟乙烯 微孔膜

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废水pH对超滤膜过程的影响 被引量：4

9

作者 杨永强 王娟 +1 位作者 张新妙 李井峰 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期33-35,共3页

研究了pH变化对废水中胶体微粒粒径/粒径分布、Zeta电位及超滤过程中溶液通量衰减指数的影响。结果表明,当废水pH为7.14时,废水中胶体微粒和粒径分布达到最大、滤液中总铁含量小于0.1mg·L-1;当pH大于9.6时,废水中荷负电胶体微粒的Z... 研究了pH变化对废水中胶体微粒粒径/粒径分布、Zeta电位及超滤过程中溶液通量衰减指数的影响。结果表明,当废水pH为7.14时,废水中胶体微粒和粒径分布达到最大、滤液中总铁含量小于0.1mg·L-1;当pH大于9.6时,废水中荷负电胶体微粒的Zeta电位达到-32mV。超滤过程中的溶液通量衰减指数表明,废水pH在弱碱性条件下的超滤膜污染较中性或酸性条件下小。 展开更多

关键词 PH 超滤 粒径/粒径分布 ZETA电位 污染指数

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反渗透膜表面Zeta电位研究 被引量：7

10

作者 张新妙 李井峰 +1 位作者 王娟 杨永强 《现代仪器》 2010年第3期42-44,48,共4页

本文研究电解质溶液的种类、浓度及pH等因素对反渗透膜表面Zeta电位的影响.为膜表面Zeta电位的准确测定提供依据,并通过研究不同电解质溶液对膜面Zeta电位的影响,得到电解质溶液对膜表面Zeta电位的基本作用规律,以指导用于各种污水体系... 本文研究电解质溶液的种类、浓度及pH等因素对反渗透膜表面Zeta电位的影响.为膜表面Zeta电位的准确测定提供依据,并通过研究不同电解质溶液对膜面Zeta电位的影响,得到电解质溶液对膜表面Zeta电位的基本作用规律,以指导用于各种污水体系的膜的污染情况和使用寿命,为不同污水体系膜的选择和使用提供借鉴和指导作用。在此基础上,又研究污染膜和清洗后膜表面的Zeta电位和接触角,定性表征污染膜表面的污染程度及各种方法的清洗效果。 展开更多

关键词 膜 ZETA电位 电解质 pH 膜污染 接触角

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煤矿地下水库对矿井水净化机理研究进展 被引量：3

11

作者 蒋斌斌 李井峰 +3 位作者 吴敏 苏琛 包一翔 薛蕊 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第2期137-145,共9页

煤矿地下水库对矿井水的净化作用主要在于库内岩体与矿井水发生的水-岩耦合作用。本文系统梳理了煤矿地下水库水-岩耦合作用的研究方法,指出水样水质测试和岩样理化性质表征项目,并通过静态模拟、动态淋滤、循环净化模拟等试验,探索煤... 煤矿地下水库对矿井水的净化作用主要在于库内岩体与矿井水发生的水-岩耦合作用。本文系统梳理了煤矿地下水库水-岩耦合作用的研究方法,指出水样水质测试和岩样理化性质表征项目,并通过静态模拟、动态淋滤、循环净化模拟等试验,探索煤矿地下水库对矿井水的净化规律,利用数值模拟获取反应过程中离子的选择性吸附趋势,结合Piper三线图、Gibbs模型和相关性分析等方法揭示水-岩耦合作用机理。论述了煤矿地下水库对矿井水中悬浮物、特征离子和有机物的净化作用和研究进展,研究表明,煤矿地下水库对矿井水具有一定的净化效果,其中对特征离子的净化主要与溶滤和吸附作用相关;提出了未来煤矿地下水库净化技术的3个研究方向:(1)基于水-岩耦合净化作用的井下矿井水大规模低成本处理技术;(2)耦合多种水处理技术的煤矿地下水库“三位一体”水质控制技术;(3)浓盐废水井下存储及资源化利用技术。 展开更多

关键词 煤矿地下水库 水-岩耦合作用 净化机理 数值模拟

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大豆需肥特点及施肥技术 被引量：4

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作者 王铁文 刘凤东 李井峰 《现代农业科技》 2010年第21期96-96,99,共2页

总结了大豆的需肥特点及施肥技术,包括基肥、追肥及微肥的施用方法等,以期为大豆科学施肥提供参考。

关键词 大豆 需肥特点 施肥技术

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冷固综合团块强化电炉熔炼工艺及机理

13

作者 朱德庆 李井峰 +3 位作者 祝宝军 潘润润 唐思琪 安本 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 1999年第2期53-56,共4页

对添加复合粘结剂强化镍精矿冷固成型和强化电炉熔炼的工艺及机理进行了研究。结果表明：复合粘结剂具有增大团块强度及改变冷固团块比电阻的双重功效，从而为提高矿热电炉熔炼能力，节省电耗及提高金属镍回收率提供了有利条件。

关键词 镍精矿 压团 比电阻 复合粘结剂 矿热炉 熔炼

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一步固相反应制备铝改性活性炭对矿井水中氟化物的超快去除

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作者 齐永辉 包一翔 +9 位作者 李俏 王蕾 李井峰 张海琴 吴敏 陈静允 钟金魁 郭强 蒋斌斌 李海祥 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期461-469,共9页

矿井水中(F^(−))超标已成为制约我国西部矿区煤炭绿色开发的主要挑战之一。针对该问题,开发了机械化学法一步固相反应制备Al改性活性炭(AC-Al)的方法,解决了常规水热法改性活性炭产生废液废渣、制备周期长的问题,并实现了矿井水中F^(−)... 矿井水中(F^(−))超标已成为制约我国西部矿区煤炭绿色开发的主要挑战之一。针对该问题,开发了机械化学法一步固相反应制备Al改性活性炭(AC-Al)的方法,解决了常规水热法改性活性炭产生废液废渣、制备周期长的问题,并实现了矿井水中F^(−)的快速、高效去除。研究了Al添加量、pH、共存阴离子和有机物、吸附剂投加量及反应时间等对除氟性能的影响。AC-Al除氟性能与Al添加量成正比,添加量为0.32 g,吸附反应30 s时,水中F^(−)去除率达到80%以上。pH在3~10范围内,F^(−)去除率均大于80%,具有良好的水质适应性。吸附过程更符合Langmuir模型,即为单层吸附,理论饱和吸附量为1.47 mg/g。吸附过程符合准一级动力学模型。硫酸根离子、氯离子和碳酸氢根离子(1000 mg/L时)、腐殖酸对F^(−)去除没有影响,氯离子和碳酸氢根离子质量浓度为3000 mg/L时,除氟率分别降低约21%和11%。AC-Al投加量为10 g/L时,矿井水中F^(−)去除率达84.9%(30 s内),质量浓度从4.85 mg/L降低至0.73 mg/L,满足《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中F^(−)浓度限值(I、II、III类),矿井水中F^(−)吸附过程同样符合准一级动力学模型。元素面分布表明,Al均匀地负载于活性炭表面;F^(−)均匀吸附在AC-Al上,与Al分布特征相似,证明Al是F^(−)吸附潜在活性位点。X射线光电子能谱结果表明,F^(−)吸附前后,AC-Al表面的Al元素结合能从74.20 eV升高至74.28、77.80 eV等2种状态,说明Al与F结合形成了Al-FOH、Al-F化学键,是快速稳定除氟的直接原因。同时,AC-Al吸附剂上的Al溶出量很低(0.34μg/g)。机械化学法制备的Al改性活性炭除氟效果良好,可为除氟吸附剂制备提供新的普适性技术路径,同时为解决矿井水除氟问题提供技术支撑。 展开更多

关键词 矿井水 吸附除氟 固相反应 活性炭 铝改性

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液化残渣基CO_(2)吸附剂的制备与性能优化

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作者 崔倩 王岸楠 +7 位作者 陈再明 孙峤昳 王保登 王永胜 孙楠楠 胡剑 李井峰 熊日华 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期6620-6630,共11页

以煤液化残渣(CLR)为原料制备CO_(2)吸附剂,在实现碳减排的同时,可有效提高煤直接液化工艺的经济性和环保价值。本文采用神华煤直接液化残渣为碳源,通过预氧化、炭化活化等工艺,制备出了吸附性能较优的CO_(2)吸附剂。利用热重分析仪(TGA... 以煤液化残渣(CLR)为原料制备CO_(2)吸附剂,在实现碳减排的同时,可有效提高煤直接液化工艺的经济性和环保价值。本文采用神华煤直接液化残渣为碳源,通过预氧化、炭化活化等工艺,制备出了吸附性能较优的CO_(2)吸附剂。利用热重分析仪(TGA)、低温氮吸附仪(BET)、扫描电镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)等分析手段对吸附材料的微观形貌、孔径结构以及吸附性能进行了表征测试。结果显示,低灰分液化残渣所制备的吸附材料具有更高的比表面积和更多的微孔结构,更有利于CO_(2)的吸附。以低灰分液化残渣为原料,在较优活化条件下(活化剂/原料质量比为1∶1、升温速率5℃/min、活化时间1h)制备的CO_(2)吸附剂表现出良好的吸附性能,在40℃、15%(体积分数)CO_(2)模拟烟气条件下的CO_(2)吸附容量为4.47%(质量分数),在0℃、1bar(1bar=105Pa)条件下的CO_(2)吸附容量可高达27.70%(质量分数),低温吸附性能优异,吸附速率快且具有良好的循环稳定性。 展开更多

关键词 煤液化残渣 二氧化碳 二氧化碳捕集 吸附剂 低温吸附

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絮凝剂的研究进展及其在煤矿矿井水处理中的应用

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作者 李雪佳 唐佳伟 +3 位作者 李杰 郭强 王小龙 李井峰 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期93-103,共11页

随着我国煤炭开采规模的扩大、开采深度的增加以及开采区域的西延,煤矿矿井水水量逐年增多,水质也呈现出复杂多样化的特点。与此同时,我国生态环保要求日益严格,煤矿区排水水质标准也大幅提高,给煤矿矿井水处理和矿用絮凝剂的开发与使... 随着我国煤炭开采规模的扩大、开采深度的增加以及开采区域的西延,煤矿矿井水水量逐年增多,水质也呈现出复杂多样化的特点。与此同时,我国生态环保要求日益严格,煤矿区排水水质标准也大幅提高,给煤矿矿井水处理和矿用絮凝剂的开发与使用提出了更高的要求。系统梳理了絮凝剂的研究进展,阐述了其在煤矿矿井水处理中的应用与挑战,并针对应用中的问题提出了未来的研发方向。为了满足新需求、适应新形势,新型矿用絮凝剂未来会向多功能、高效率、低成本及绿色环保的方向发展,并且优先考虑絮凝性能和环保要求,在满足处理水质需求和效率最大化的基础上,对其成本进行有效控制。 展开更多

关键词 煤矿矿井水 絮凝剂 絮凝

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耐高温反渗透膜在化工废水处理中的应用 被引量：8

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作者 王娟 杨永强 +1 位作者 李井峰 张新妙 《化工环保》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期125-129,共5页

以某化工工艺废水的超滤出水为原水,采用耐高温反渗透膜进行处理,考察了操作压力、废水pH、膜面流速及废水总铁质量浓度对耐高温反渗透膜产水通量及脱盐率(以电导率减小率计,下同)和TOC去除率的影响。实验结果表明,在操作压力为0.24 MP... 以某化工工艺废水的超滤出水为原水,采用耐高温反渗透膜进行处理,考察了操作压力、废水pH、膜面流速及废水总铁质量浓度对耐高温反渗透膜产水通量及脱盐率(以电导率减小率计,下同)和TOC去除率的影响。实验结果表明,在操作压力为0.24 MPa、废水pH为7.60、膜面流速为2.0 m/s的最佳条件下运行4 200 min后,产水通量衰减约73%,反渗透系统的脱盐率为95%～97%,TOC去除率为83%～95%,出水电导率在50μs/cm左右,出水TOC为21～23 mg/L。 展开更多

关键词 反渗透膜 高温 操作条件 废水处理

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水中PFAS吸附去除技术研究进展

18

作者 王菟 包一翔 +3 位作者 钟金魁 李井峰 曹志国 吴敏 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期6413-6434,共22页

总结了不同吸附剂(活性炭,树脂,矿物材料,分子印迹聚合物,生物基材料等)对PFAS吸附性能,机理,影响因素,优势及潜在问题.孔径与PFAS分子尺寸相近,表面带相反电荷的吸附剂对PFAS具有更高的吸附性能.低pH值和高温度的水质条件对PFAS吸附更... 总结了不同吸附剂(活性炭,树脂,矿物材料,分子印迹聚合物,生物基材料等)对PFAS吸附性能,机理,影响因素,优势及潜在问题.孔径与PFAS分子尺寸相近,表面带相反电荷的吸附剂对PFAS具有更高的吸附性能.低pH值和高温度的水质条件对PFAS吸附更有利,共存有机物会与PFAS发生竞争吸附.吸附剂对PFAS的吸附性能与其链长呈正相关,在相同链长的情况下,吸附剂对磺酸类PFAS的吸附容量普遍高于羧酸类PFAS.主要的吸附机理包括静电吸引,疏水相互作用,离子交换,配体交换等.吸附剂的合理再生和处置是实际工程应用中重要挑战,如化学再生法和生物再生法再生效果差,热再生法能耗高,溶剂再生,填埋处置易造成二次污染等.通过对水中PFAS吸附去除材料及技术的研究进展进行综述,系统阐述了不同技术的优劣势,并展望了吸附去除技术的发展方向,可为水中PFAS污染控制提供参考. 展开更多

关键词 PFAS 吸附 机理 工程应用 再生 新污染物

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吸附法去除矿井水中F-研究进展 被引量：1

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作者 唐佳伟 张锁 +6 位作者 刘兆峰 张海琴 包一翔 侯福林 郭强 曹志国 李井峰 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期269-283,共15页

氟离子广泛分布于我国的地表河流与地下水体中,尤其是在西部黄河流域的沿黄矿区,矿井水中普遍存在着氟超标的问题,对当地生态环境和人体健康造成潜在的威胁。我国的氟污染现状多处于低浓度污染水平,常规水处理技术难以有效去除。吸附法... 氟离子广泛分布于我国的地表河流与地下水体中,尤其是在西部黄河流域的沿黄矿区,矿井水中普遍存在着氟超标的问题,对当地生态环境和人体健康造成潜在的威胁。我国的氟污染现状多处于低浓度污染水平,常规水处理技术难以有效去除。吸附法凭借其吸附效率高、操作便捷等优点被认为是去除低浓度氟离子的有效方法。综述了目前常用的炭基、矿物类、金属类及金属有机骨架类(MOFs)吸附材料去除氟离子的研究现状,归纳并总结了不同因素对吸附材料的除氟效率和吸附机理的影响。重点分析了吸附法在矿井水处理的应用效果与运行成本,展望了吸附法应用低浓度(<10 mg/L)、大水量的含氟矿井水处理中的发展方向。总体而言,针对吸附法去除氟离子的研究中仍存在较大的改进空间。在吸附机理方面,应从吸附材料特性、氟离子的赋存形态和吸附材料与氟离子之间的相互作用机制等方面继续深入探究。而在吸附法应用方面,应以实际工程需求为导向,开发绿色安全的低成本吸附材料。基于上述研究,提出了吸附法除氟应用矿井水处理的研发方向,在明确当地政策及水质水量的原则下,重点开发以天然/废弃(矿)物和炭基、铝基或其他新型高分子吸附材料为基础的低成本、高效率的环境友好型改性吸附剂。并保证吸附材料在制备加工、投产应用以及循环再生的全生命周期的稳定性、经济性与安全性,从而提高吸附法在实际含氟废水应用的竞争力,提升吸附法的应用潜力。 展开更多

关键词 矿井水处理 吸附法 氟离子 吸附机理 环境友好型改性吸附剂

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高矿化度矿井水的膜蒸馏处理

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作者 郭强 李井峰 +4 位作者 刘兆峰 曹志国 何瑞敏 卞伟 刘淑琴 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3494-3502,共9页

我国西部煤炭主产区气候干旱水资源短缺,煤炭开采产生的矿井水普遍具有高矿化度高硬度等特点。目前高矿化度矿井水的零排放处理普遍存在工艺流程长、系统复杂和运行成本高等问题。为了缩短处理流程提高处理效率,针对高矿化度矿井水浓缩... 我国西部煤炭主产区气候干旱水资源短缺,煤炭开采产生的矿井水普遍具有高矿化度高硬度等特点。目前高矿化度矿井水的零排放处理普遍存在工艺流程长、系统复杂和运行成本高等问题。为了缩短处理流程提高处理效率,针对高矿化度矿井水浓缩脱盐处理过程,采用真空式膜蒸馏技术替代现有多级反渗透膜浓缩技术,对经过石灰-纯碱软化处理后的西部矿区典型煤矿高矿化度矿井水进行不同浓缩倍率处理,并针对浓缩过程中的膜污染机理和膜清洗方法进行研究。结果显示随着浓缩倍率的升高,聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜的膜通量和脱盐率逐渐降低,而产水电导率缓慢升高,当浓缩倍率达到27倍时,膜通量为8.87 L/(m^(2)·h),脱盐率为99.7%,产水电导为26.6μS/cm。膜蒸馏过程受矿井水中钙镁离子结垢导致的膜污染抑制,反冲洗和超声清洗等物理方式无法去除无机盐沉淀,连续运行96 h后PVDF膜的膜通量由12.85 L/(m^(2)·h)下降到5.21 L/(m^(2)·h)。预处理除硬工序对膜蒸馏过程钙镁结垢影响明显,当除硬率超过95%时,PVDF膜的脱盐率和膜通量衰减明显减弱。采用柠檬酸清洗剂可以有效去除钙镁沉淀引起的膜污染,在酸浓度0.87 mol/L、清洗温度38℃和清洗时间40 min的优化条件下,膜清洗效率可达到99.5%。采用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)对原始膜、污染膜和化学清洗后膜的微观形态和结构进行表征,结果显示清洗后膜表面沉积的污染物明显减少,但表面形态和微观结构都发生不可逆变化。 展开更多

关键词 煤矿矿井水 水处理 膜蒸馏 膜污染 膜清洗

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