混合基质膜中两相界面结构和纳米多孔添加物吸附作用强化分离易挥发有机污染物的机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21676080
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    64.0万
  • 负责人：
    胡军
  • 依托单位：
    华东理工大学
  • 学科分类：
    B0801.化工热力学
  • 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

Removal and recovery of volatile organic compounds (VOCs) is one of the most important concerns in China. In this project, we will focus on the issues of the structure optimization and the facilitation mechanism of Mixed Matrix Membranes (MMMs) in the separation of VOCs. Combining the experimental and molecular simulation methods, we will explore molecular interactions among nanoporous fillers, polymers, and VOCs. Based on this, we will investigate the effects of the interfacial structure of nanoporous filler/polymer and the adsorption properties of nanoporous fillers on the separation performance of MMMs for VOCs; analyze quantitatively the mass transfer resistance of each phase in MMMs; construct the facilitated transport mechanism of “dissolve-adsorption-diffusion” model; select suitable nanoporous fillers to design and fabricate MMMs with enhanced VOCs separation properties. Through the systematical investigations, we hope to provide basic data and general rules for designing and fabrication MMMs to improve membrane separation technology.
易挥发有机污染物（VOCs）的控制排放是我国大气环境治理至关重要的环节之一。本项目针对易挥发有机废弃物膜分离过程中混合基质膜材料的结构调控和强化分离机制，采用实验与计算机分子模拟相结合的方法，从研究纳米多孔颗粒、聚合物、VOCs之间相互作用出发，揭示混合基质膜中添加物/聚合物两相界面和纳米多孔添加物的吸附作用对膜分离性能的影响；定量分析VOCs分子在混合基质膜中各相的传质阻力，构建混合基质膜“溶解-吸附-扩散”渗透传递耦合的新模型；在模型分析基础上设计合成具有协同强化作用的混合基质膜，实现VOCs污染物的高效分离；为化工膜分离材料的设计和制备提供新思路和科学依据。

结项摘要

工业能耗中高达50%用于产品分离，高效的膜分离技术是降低能耗的重要途径。本项目以低浓度环境有害物的膜分离为研究背景，采用实验、计算机分子模拟和理论计算相结合的方法，从混合基质膜纳米多孔颗粒、聚合物、污染物（VOCs、CO2等）分子之间相互作用出发，揭示了混合基质膜中聚合物/添加物两相界面对膜分离性能的影响规律，建立了膜各相传递耦合的新动态密度泛函理论模型；分子模拟阐明了纳米多孔添加物的孔道结构及其功能化基团对污染物分子的吸附强化溶解-扩散作用；并通过设计与污染物分子具有可逆中等强度作用力的载流子网络，在混合基质膜中构筑强化扩散通道；实验合成了fMOFs、POPs、PIPs、iCOFs等四个系列多孔纳米添加材料，分别针对液相（丁醇/水）体系和气相（CO2/N2）体系，开发了具有高通量、高选择性的系列混合基质膜，膜性能都到达或超过同类产品同期的国际领先水平。所取得的研究成果为膜分离技术提供了从分子水平到宏观工艺的科学依据和创新思路，为解决化工分离膜材料的设计和制备过程提供新方法。在相关领域国际学术刊物发表 (SCI) 论文18篇，获得中国申请发明专利授权2项；获得国际合作项目支持2项，形成良好的国际合作团队。获得上海市科技进步二等奖1项。

项目成果

期刊论文数量（18）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
In Situ Electromagnetic Induction Heating for CO2 Temperature Swing Adsorption on Magnetic Fe3O4/N-Doped Porous Carbon
原位电磁感应加热磁性 Fe3O4/N 掺杂多孔碳上 CO2 变温吸附
  • DOI：
    10.1021/acs.energyfuels.0c02699
  • 发表时间：
    2020-11
  • 期刊：
    Energy & Fuels
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Xiaoqing Lin;Bin Shao;Jichu Zhu;Fenghongkang Pan;Jun Hu;Meihong Wang;Honglai Liu
  • 通讯作者：
    Honglai Liu
Ultrafast synthesis of 13X@NaA composites through plasma treatment for highly selective carbon capture
通过等离子体处理超快合成 13X@NaA 复合材料以实现高选择性碳捕获
  • DOI：
    10.1039/c7ta05649d
  • 发表时间：
    2017-09
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Jiali Huang;Jun Hu;Wenli Du;Honglai Liu;Feng Qian;Meihong Wang
  • 通讯作者：
    Meihong Wang
Process of removing heavy metal ions and solids suspended in microscale intensified by hydrocyclone
旋流器强化去除微尺度悬浮重金属离子和固体的过程
  • DOI：
    10.1016/j.jclepro.2020.121533
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子：
    11.1
  • 作者：
    Lv Wenjie;Zhao Kaiqing;Ma Shihao;Kong Lingkai;Dang Zhihong;Chen Jianqi;Zhang Yanhong;Hu Jun
  • 通讯作者：
    Hu Jun
Simultaneous enhancements of light-harvesting and charge transfer in UiO-67/CdS/rGO composites toward ofloxacin photo-degradation
同时增强 UiO-67/CdS/rGO 复合材料中的光捕获和电荷转移以实现氧氟沙星光降解
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2019.122771
  • 发表时间：
    2020-02
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Shenping Zhang;Yimeng Wang;Zan Cao;Jian Xu;Jun Hu;Yuan Huang;Changzheng Cui;Honglai Liu;Hualin Wang
  • 通讯作者：
    Hualin Wang
Local Environment Structure in Positively Charged Porous Ionic Polymers for Ultrafast Removal of Sulfonamide Antibiotics
带正电荷的多孔离子聚合物的局部环境结构用于超快速去除磺酰胺类抗生素
  • DOI：
    10.1021/acs.iecr.9b03409
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Wang Chenhui;Zhang Shenping;Guo Fangyuan;Ge Yu;Wang Yimeng;Li He;Hu Jun;Liu Honglai
  • 通讯作者：
    Liu Honglai

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  • 作者：
    郝帅;胡军;陈芸
  • 通讯作者：
    陈芸

其他文献

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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]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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