多维空间改性的PBI材料和PBI-FO膜的研究及其在污水处理中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21677035
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0604.水污染与控制化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

As forward osmosis (FO) is an emerging "green" membrane technology to solve the problems of water pollution, the objective of this project is to study the application of FO processes in industrial wastewater treatment. Industrial wastewater has the features of complicated composition, high concentration and having a broad pH range which require the FO membrane to have a good chemical stability and corrosion resistance. Polybenzimidazole (PBI) membrane with characteristics of good chemical stability and corrosion resistance can be used in wastewater treatment. However, PBI material has a poor solubility and the casting solution is not easy to prepare. Furthermore, the existing PBI membranes are easy to brittle, have the problem of delamination; the water flux and salt rejection are both very low in the FO process. Therefore in this project, we propose to synthesize novel PBI material with properties of good hydrophility, high density and good solubility through chemical grafting, so that the novel dual layer hollow fiber FO membranes fabricated from the novel PBI material will have good mechanical properties and no delamination problem, and have remarkable improvements in both water flux and salt rejection. The novel FO membranes will be applied to FO processes in treating industrial wastewater containing heave metals or anionic species. Meanwhile, investigations of the membrane fouling, membrane cleaning methods and the regeneration performance of the FO membrane will also be conducted to optimize the FO wastewater treatment process and re-use the FO membrane. The modification of PBI material, the fabrication of novel PBI-FO membrane and the study of FO processes in wastewater treatment in this project will provide new technology and ideas for the development and application of the FO membrane technology.
基于正渗透(FO)是一种新兴的“绿色”解决水污染问题的膜技术,本项目拟研究FO过程在工业污水处理中的应用。工业污水“成分复杂、酸碱度范围宽”,要求FO膜化学稳定性好、耐腐蚀。聚苯并咪唑(PBI)膜“性能稳定、耐腐蚀”,可以用于污水处理。但PBI材料溶解度小,铸膜液不易制备;且现有的PBI膜易脆、易分层、FO过程水通量低、对盐截留率不高。本项目拟通过化学接枝改性PBI材料,提高其亲水性、致密度和溶解性,使新制备的双层PBI-FO中空纤维膜机械性能好、不易分层、水通量和对盐截留率都显著提高;并应用于FO膜工艺对含重金属离子或阴离子的污水进行处理;探索膜污染状况、膜清洗方法和膜再生性能,以优化FO污水处理体系,使膜可以循环利用。本项目对PBI材料的改性、PBI-FO膜的制备及FO膜工艺污水处理的研究将为FO膜技术的发展和应用提供新技术和新思路。

结项摘要

压力驱动的膜工艺在水处理中常有严重的膜污染,而正渗透(FO)因利用膜两侧的渗透压差驱动水从原料液进入汲取液,无需外加压力,膜污染低,水回收率高,并能以高的截留率滤除各类污染物。因此FO满足当前对新兴技术 “高效节能环保” 的要求。但使用理想的FO膜和汲取液才能发挥FO工艺的优势,这是当前FO技术的挑战所在。因此,本项目着重于新型汲取液及FO膜的设计合成及应用研究。根据改性材料离子化程度的不同,设计合成了哌嗪类两性离子、咪唑类离子液体、 磷酸材料、磺化材料等新型材料;通过高效的酰胺化反应或者金属离子桥连对聚酰胺FO膜改性,制得系列新型FO半透膜;同时根据回收方式的不同,设计合成了有机酸-金属配合物、哌嗪类磺化材料、咪唑类离子液体、金刚胺类笼型超分子材料等作为汲取液。我们研究了新制备的FO 膜及汲取液在水处理,如海水淡化、油水分离、染料废水和重金属废水(如含Cu2+、Zn2+、As3+/5+)处理,痕量有机物去除以及蛋白质回收中的应用。本项目设计合成的FO膜较聚酰胺基膜选择性大大提升,水回收率提高(> 50%),且其耐污染性能、耐氯性能和再生性能大幅提升;同时新制备的汲取液较常见的NaCl、MgCl2、NH4HCO3等汲取液反向通量几乎为零,降低了对原料液的污染;且可以通过pH调节等智能方式回收,使FO后处理过程更经济实用。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Synthetic draw solutes for forward osmosis: status and future
正向渗透的合成提取溶质:现状和未来
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Reviews in Chemical Engineering
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Qiaozhen Chen;Wenxuan Xu;Qingchun Ge
  • 通讯作者:
    Qingchun Ge
A novel multinuclear zinc complex Zn-Bet-Tf2N for electroplating wastewater treatment using forward osmosis technique
一种新型多核锌配合物Zn-Bet-Tf2N,用于正渗透技术处理电镀废水
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2020.126569
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Rongzhen Chen;Xialu Liao;Qingchun Ge
  • 通讯作者:
    Qingchun Ge
A pH-responsive supramolecular draw solute that achieves high-performance in arsenic removal via forward osmosis
一种 pH 响应型超分子驱动溶质,可通过正向渗透实现高性能除砷
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Water Research
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Yanhuang Wu;Yan Liu;Rongzhen Chen;Wen-Hua Zhang;Qingchun Ge
  • 通讯作者:
    Qingchun Ge
Metal Ion-Bridged Forward Osmosis Membranes for Efficient Pharmaceutical Wastewater Reclamation
用于高效制药废水回收的金属离子桥正向渗透膜
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Xinfei Dong;Qingchun Ge
  • 通讯作者:
    Qingchun Ge
A cage-like supramolecular draw solute that promotes forward osmosis for wastewater remediation and source recovery
一种笼状超分子吸引溶质,可促进废水修复和源头回收的正向渗透
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Membrane Science
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Xialu Liao;Wen-Hua Zhang;Qingchun Ge
  • 通讯作者:
    Qingchun Ge

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酰胺多胺配体Cu(II)配合物的稳定性和酸分解动力学
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  • 期刊:
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  • 作者:
    郭延河;高东昭;林海;盖庆春;林华宽;朱守荣
  • 通讯作者:
    朱守荣
Zn(II)-1,3,5-三-(2’,5’-二氮辛烷基)苯配合物催化酯类水解动力学研究
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    南开大学学报
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  • 作者:
    盖庆春;郭延河;林海;林华宽;朱守荣
  • 通讯作者:
    朱守荣

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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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