二氧化碳辅助制备高稳定性支撑型离子液体膜的热力学基础及其表征

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21376045
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0807.绿色化工与化工安全
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

A novel method for preparing supported ionic liquid membranes (SILMs) under low temperature assisted by high pressure carbon dioxide (CO2) is proposed, in order to remarkably improve the stability and life of the liquid membrane and to accomplish the controllable preparation of SILMs. High pressure CO2 is able to be dissolved in ILs, and offers advantages of reducing significantly the viscosity of ILs and providing the pressure difference as the driving force for ILs to diffuse into the membrane pores. By making use of the advantages of high pressure CO2,the proposed method is expected to accomplish the controllable preparation of ILs membrane with uniform thickness and loading capacity. With the assistence of CO2, the number of ILs types that are suitable for preparing the SILMs will be expanded greately, and it is of particularly importance to those ILs with a large solubility for acidic gases but with a high viscosity.Furthermore, CO2-assisted method is expected to overcome the limitation of membrane pore size due to ILs' high viscosity and to provide a wider choice of membrane supports. This project will focus on the study of the following fundamental issues in CO2-assisted SILMs: (1) Thermodynamic phase behavior of ILs+CO2 binary systems; (2) The basic rules and controllable parameters on tuning the ILs viscosity by adding CO2; (3) The penetration and diffusion mechanisms of ILs+CO2 mixtures in the porous supports; (4) The investigation and evaluation of the preparation process of the SILMs using high pressure CO2. With these fundamental studies, the project will provide theoretical basis for the design and fabrication of SILMs which are used for the removal of acid gases as well as energy-saving and emission reduction.
为克服现有支撑型离子液体膜(SILMs)制备方法的缺点,本项目提出低温下高压CO2辅助制备SILMs的创新方法,以提高液膜稳定性和使用寿命,实现SILMs的可控制备。该方法偶合降粘减阻和压差驱动原理,借助CO2可溶于离子液体,且能显著降低其粘度提高扩散系数的优势,达到离子液体液膜相厚度、负载量的可控制备,有望极大拓展用于液膜相离子液体的种类,尤其对酸性气体溶解度大的高粘性离子液体更具重要意义;同时有望克服因液膜粘度高对载体孔径的限制,从而扩大基膜材料的选择范围。 项目拟通过对以下科学问题的研究:(1)ILs+CO2二元体系热力学相行为;(2) CO2对ILs粘度调节的基本规律和控制参数;(3)ILs+CO2混合液在多孔介质中的渗透扩散规律;(4)高压CO2辅助制备SILMs过程研究与评价,为酸性气体脱除和节能减排用液膜分离过程设计提供实验依据和理论指导。

结项摘要

离子液体(ionic liquids, ILs)是新兴绿色溶剂,可以溶解CO2、SO2等酸性气体。经氨基修饰功能化后还能进一步提高其脱硫脱碳能力。离子液体粘度高流动性差,影响气体的扩散和吸收。将离子液体与多孔载体组装形成复合材料,如支撑型离子液体膜(SILMs)、负载型离子液体(SILs)等,则可以提高单位质量ILs的脱硫脱碳能力,减少溶剂用量并缩小反应器体积,有利于实现工业化。.制备负载量和分布状态可控的负载型离子液体是过程的关键。难点在于ILs高粘度阻碍了其在介孔和微孔中渗透扩散。传统浸渍法易造成SILMs残留针孔、液膜厚度过大、ILs在SILs中分布不均匀、堵塞孔道等问题。本课题发展了超临界二氧化碳辅助(SFID)制备该类负载型复合材料的新方法。可以有效提高制备质量,获得性能稳定、负载量可控、ILs分布均匀的复合材料。.采用热涂布法制得平均孔径为2.67 nm的γ-Al2O3支撑体。(1)浸渍涂布法制备[BMIM][BF4]液膜,最佳CO2渗透率为3.547 GPU,CO2/N2选择性为32.2。(2)SFID法制备SILMs,在50°C,12MPa,12 h,加入200 mg [BMIM][BF4]和9 mL乙醇,制得[BMIM][BF4]-SILMs ,其CO2渗透率约为1.5 GPU,CO2/N2选择性约为44。特点是保持膜气体渗透率条件下,对气体分离选择性提高到上限。(3)以[BMIM][Ac]为液膜相,结果类似。(4)用分子模拟研究气体在限域ILs中的渗透扩散,发现纳米孔道引起了ILs密度分布不均,在孔道中心形成低密度区,同时引起烷基链平行于壁面,为CO2提供了吸附空间和扩散通道,从而提高了CO2的溶解扩散能力。.采用浸渍法和SFID法制备SILs。(1)SFID法在满足负载量同时能够保持原载体的介孔结构和完整性。(2)乙醇为共溶剂时,制备[BMIM][BF4]-SILs与[BMIM][Ac]-SILs,最佳条件分别为16 MPa,60°C,3 h,6 mL乙醇和16 MPa,50°C,3 h,3 mL乙醇。(3) CO2吸附量随ILs负载量增大而增加,且呈带状分布;SFID法制备的载体,其CO2吸附性能优于传统浸渍法,当[BMIM][Ac]的负载量为63.2%时,吸附量高达48.47 mg/g。(4)再生循环5次后,SILs仍保持其吸附性能。

项目成果

期刊论文数量(39)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(9)
Continuous production of biodiesel from soybean flakes by extraction coupling with transesterification under supercritical conditions: Original research article
超临界条件下通过萃取耦合酯交换连续生产大豆片生物柴油:原创研究文章
  • DOI:
    10.1016/j.supflu.2016.05.051
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    Journal of Supercritical Fluids
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Zhou Dan;Qi Li;Qiao Bao-Quan;Xu Qin-Qin;Yin Jian-Zhong
  • 通讯作者:
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Chemocatalytic Conversion of Cellulosic Biomass to Methyl Glycolate, Ethylene Glycol, and Ethanol
纤维素生物质化学催化转化为乙醇酸甲酯、乙二醇和乙醇
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017-04-10
  • 期刊:
    CHEMSUSCHEM
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Xu, Gang;Wang, Aiqin;Zhang, Tao
  • 通讯作者:
    Zhang, Tao
Comprehensive Study of the Role of Ethylene Glycol When Preparing Ag@SBA-15 in Supercritical CO2
超临界CO2制备Ag@SBA-15时乙二醇作用的综合研究
  • DOI:
    10.1016/j.supflu.2014.05.007
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Supercritical Fluids
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Xu Qin-Qin;Ma Yu-Ling;Xu Gang;Yin Jian-Zhong;Wang Ai-Qin;Gao Jin-Ji
  • 通讯作者:
    Gao Jin-Ji
二烷基咪唑离子液体的合成、纯化及表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    应用科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周雪玲;银建中
  • 通讯作者:
    银建中
Critical Microemulsion Concentration and Molar Ratio of Water-to-Surfactant of Supercritical CO2 Microemulsions with Commercial Nonionic Surfactants: Experiment and Molecular Dynamics Simulation
商业非离子表面活性剂超临界 CO2 微乳液的临界微乳液浓度和水与表面活性剂的摩尔比:实验和分子动力学模拟
  • DOI:
    10.1021/acs.jced.6b00231
  • 发表时间:
    2016-09-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF CHEMICAL AND ENGINEERING DATA
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liang, Xiang-Dong;Liu, Yi-Fan;Yin, Jian-Zhong
  • 通讯作者:
    Yin, Jian-Zhong

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其他文献

Solubility of Ionic Liquid [Bmim]Ac in Supercritical CO2 Containing Different Cosolvents
离子液体[Bmim]Ac在含有不同共溶剂的超临界CO2中的溶解度
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    银建中
CO2膨胀液体的分子动力学模拟
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    WANG Wei-Bin,YIN Jian-Zhong(School of Chemical Eng
超临界流体在多孔膜中渗透机理与模型研究进展
  • DOI:
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  • 作者:
    姚明辉;徐琴琴;银建中;YAO Ming-hui,XU Qin-qin,YIN Jian-zhong(School of M
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    YAO Ming-hui,XU Qin-qin,YIN Jian-zhong(School of M
Exfoliation of graphite in CO2 expanded organic solvents combined with low speed shear mixing
CO2 膨胀有机溶剂中结合低速剪切混合的石墨剥离
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
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  • 作者:
    徐琴琴;赵薇;职佳涛;银建中
  • 通讯作者:
    银建中
用超临界二氧化碳萃取技术脱除废水中有机物
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗鹏;徐琴琴;刘润杰;徐巧莲;银建中;LUO Peng,XU Qin-qin,LIU Run-jie,XU Qiao-lian,YIN J
  • 通讯作者:
    LUO Peng,XU Qin-qin,LIU Run-jie,XU Qiao-lian,YIN J

其他文献

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银建中的其他基金

木质纤维素催化转化制高附加值化学品乙醇酸甲酯
  • 批准号:
    U1662130
  • 批准年份:
    2016
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  • 项目类别:
    联合基金项目
超临界二氧化碳微乳液膜分离多元醇水溶液过程基础研究
  • 批准号:
    20976028
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

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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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