基于丙烯/丙烷分离的ZIF-8中空纤维膜微结构的调控及其性能的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21406106
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0804.分离工程
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The separation of propylene/propane mixtures is one of the most energy-intensive processes in petrochemical industry. To reduce energy cost, membrane-based processes have been considered as one of viable alternatives. However, the low selectivity and poor stability limit this technique for industrial application of separating propylene/propane mixture. In view of the recent demonstration of effective separation of propylene/propane by zeolitic imidazolate frameworks-8 (ZIF-8) membrane, this project is focus on the preparation of high-quality ZIF-8 membranes on ceramic hollow fiber supports. We will systematically study the effect of synthesis parameters (concentration of seed solution, the composition of the secondary growth solution, and other physical parameters) on the microstructure control of the ZIF-8 membranes, and will explore the possible growth mechanism for ZIF-8 membranes, even ZIFs membranes. At the same time, we also examine how operation parameters and impure gas molecules affect the stability and separation performance of propylene/propane on ZIF-8 membranes, and explore the adsorption and diffusion behavior of propylene, propane and impure gas molecules on ZIF-8 materials. The overall goals of this project are to build the relationship between membrane synthesis parameters and the microstructure of ZIF-8 hollow fiber membranes, and to obtain the optimized operation conditions for the potential application of ZIF-8 membranes on propylene/propane separation.
分离丙烯/丙烷混合气体是目前石油工业中最耗能的过程之一,而膜分离技术被认为是潜在的实现低能耗、低成本分离丙烯/丙烷的主要手段之一。然而,分离选择性低以及稳定性差,成为限制该技术应用于工业分离丙烯/丙烷混合气体的主要瓶颈。鉴于目前沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8)膜能够有效地分离丙烯/丙烷混合气体,本课题拟以在陶瓷中空纤维载体上制备高质量的ZIF-8膜为目标;研究晶种浓度,二次合成液的组成以及合成参数等因素与膜微结构(晶体形貌、晶体间的交互生长、膜厚度等)之间的定量关系,实现对ZIF-8中空纤维膜微结构的调控,并探索二次生长过程中ZIF-8膜在中空纤维载体表面的形成机理。同时也研究操作条件和气体杂质对丙烯/丙烷混合气体分离效果的影响规律,获得膜分离性能调控的手段;为实现其潜在的工业应用提供依据。

结项摘要

本项目针对现有的高能耗分离丙烯/丙烷混合气的低温精馏工艺,提出用金属有机骨架ZIF-8膜为新一代的分子筛材料,在多孔陶瓷支撑体上,开展ZIF-8膜的制备研究。项目实施过程中,紧紧围绕分子筛膜制备的共性技术问题(制备重复性低、易产生缺陷、稳定性差),通过优化膜微结构的形成过程,探索ZIF-8膜的形成机理,有效地提高了ZIF-8膜制备的重复性,提高了丙烯/丙烷的分离选择性,提出了一种采用硅橡胶(PDMS)修复ZIF-8膜缺陷的方法,构建了金属锌盐前驱物与ZIF-8材料水热稳定性的关系。初步形成基于ZIF-8膜分离丙烯/丙烷的分离机理,对潜在的工业分离应用具有积极地指导意义。在Chem. Commun., J. Membrane Sci., Chem. Eng. Sci.等化学化工主流期刊发表SCI论文6篇,申请中国发明专利3项(已公开),参加国内外重要学术会议3次。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Removal of Heavy Metal Ions from Aqueous Solutions by Adsorption onto ZIF-8 Nanocrystals
ZIF-8 纳米晶体吸附去除水溶液中的重金属离子
  • DOI:
    10.1246/cl.150137
  • 发表时间:
    2015-03
  • 期刊:
    Chemistry Letters
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Yingjie Zhao;Yichang Pan;Wei Liu;Lixiong Zhang
  • 通讯作者:
    Lixiong Zhang
Improved ZIF-8 membrane: Effect of activation procedure and determination of diffusivities of light hydrocarbons
改进的 ZIF-8 膜:活化程序的影响和轻质烃扩散率的测定
  • DOI:
    10.1016/j.memsci.2015.06.019
  • 发表时间:
    2015-11
  • 期刊:
    Journal of Membrane Science
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Yichang Pan;Wei Liu;Yingjie Zhao;Chongqing Wang;Zhiping Lai
  • 通讯作者:
    Zhiping Lai
Amino-Functionalized ZIF-7 Nanocrystals: Improved Intrinsic Separation Ability and Interfacial Compatibility in Mixed-Matrix Membranes for CO 2/CH4 Separation
氨基功能化 ZIF-7 纳米晶体:改善 CO 2/CH4 分离混合基质膜的固有分离能力和界面兼容性
  • DOI:
    10.1002/adma.201606999
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Long Xiang;Luqian Sheng;Chongqing Wang;Lixiong Zhang;Yichang Pan;Yanshuo Li
  • 通讯作者:
    Yanshuo Li
Comparison of the hydrothermal stability of ZIF-8 nanocrystals and polycrystalline membranes derived from zinc salt variations
ZIF-8纳米晶和锌盐变化的多晶膜的水热稳定性比较
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2017.03.077
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Luqian Sheng;Fan Yang;Chongqing Wang;Jian Yu;Lixiong Zhang;Yichang Pan
  • 通讯作者:
    Yichang Pan
Zinc-Substituted ZIF-67 Nanocrystals and PolycrystallineMembranes for Propylene/Propane Separation
用于丙烯/丙烷分离的锌取代 ZIF-67 纳米晶体和多晶膜
  • DOI:
    10.1039/c6cc06457d
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Chemical Communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Chongqing Wang;Fan Yang;Luqian Sheng;Jian Yu;Kexin Yao;Lixiong Zhang;Yichang Pan
  • 通讯作者:
    Yichang Pan

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其他文献

丙烯/丙烷分离的ZIF-8 膜研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    化工进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘宜昌;邢卫红
  • 通讯作者:
    邢卫红
微流体技术制备多级结构材料的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国科学:化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭松;尹苏娜;潘宜昌;陈苏;张利雄
  • 通讯作者:
    张利雄

其他文献

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潘宜昌的其他基金

高效分离丙烯/丙烷的ZIF-8膜
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    120 万元
  • 项目类别:
    优秀青年科学基金项目
面向丙烯/丙烷高效分离的超薄ZIF-8膜的制备
  • 批准号:
    21776124
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    2017
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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