氧通道磁性复合膜的构建及其氧氮分离性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21576114
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0804.分离工程
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Oxygen-enriched combustion is an effective measurement to control the formation of haze. So the research concerning the separation of oxygen/nitrogen mixture is of great significance on ruducing hazardous waste gases emission and preventing air pollution. Based on the magnetic dissimilarity and different exercise style of oxygen and nitrogen under the action of magnetic field, this subject aims at constructing a novel magnetic composite membrane (MCM) for air separation. In the membrane, porous core-shell magnetic nanorods (CS-MN) will be dispersed and oriented in ethylcellulose matrix to form low oxygen permeation-resistent channels. The main research contents are as follows: firstly, a series of CS-MN with MOF as the shell and Fe3O4 nanorod as the core will be prepared through layer-by-layer assembly method. The effects of MOF preparation conditions and assembly layer number on the physical/chemical structures and magnetic properties of CS-MN will be investigated. Then MCMs with different oriented degrees of CS-MN will be prepared by virtue of an external magnetic field. The aims of this section are; (1) grasp the effects of the viscosity of the system, solvent evaporation rate and external magnetic field intensity on the membrane microstructures, such as oriented degrees of CS-MN in the membrane, (2) clarify the key factors and mechanism of the "oxygen channel" formation in MCMs, (3) study the relationship between membrane ordered microstructures and oxygen/nitrogen separation performance of the magnetic membranes. In summary, the integration of the porosity of MOF, the orientation of magnetism and the high efficiency of membrane in this research will bring about a noval route and method for the structural design and high performance acquisition of oxygen/nitrogen separation membranes. Furthermore, it will promote the development of the science and technology about the separation of gases with different magnetic properties.
富氧燃烧是控制雾霾形成的有效措施之一,开展氧氮分离研究对减少有害气体排放、防治大气污染具有重要意义。基于氧氮磁性的差异和磁致运动规律的不同,本项目以多孔核-壳磁性纳米棒为磁性中心,乙基纤维素为聚合物基体,构建具有低扩散阻力氧传输通道的磁性复合膜并进行氧氮分离研究。采用层层自组装法,制备系列以MOF为壳、Fe3O4纳米棒为核的核-壳磁性纳米棒,探索反应条件和组装层数对纳米棒结构和磁性能的影响。通过耦合外加磁场法,制备纳米棒定向程度不同的磁性复合膜,考察体系粘度、溶剂挥发速率及外加磁场强度等因素对膜內纳米棒定向程度等微结构的影响规律,阐明磁性复合膜内有序氧通道形成的关键因素和机制;研究磁性复合膜有序微结构与氧氮分离性能的构效关系。项目研究集MOF的多孔性、磁的定向性及膜的高效性于一体,为氧氮分离磁性复合膜的结构设计及高性能获取提供新途径和新方法,同时也必将推进磁性相异气体分离科学和技术的发展。

结项摘要

富氧空气在能源、化工、医疗等工业领域应用广泛。开展高效的氧氮分离技术研究以获取富氧空气不仅能实现节能降耗,对治理雾霾、防治大气污染也具有重要意义。本项目基于氧氮磁性相异和磁致运动规律不同,以核-壳磁性纳米粒子、二维磁性纳米片等为磁性基元,以固有微孔聚合物、聚醚共聚酰胺等为聚合物基体,构建具有低扩散阻力氧传输通道的高性能磁性复合膜并用于氧氮分离。设计合成系列具有核-壳、二维片层等特殊结构的磁性复合粒子;通过考察成膜过程控制参数对磁性复合膜结构的影响规律,掌握了膜内构筑低阻力氧传输通道的有效途径;通过耦合外加磁场法,深入研究了磁性复合膜结构与氧氮分离性能的构-效关系,揭示了磁性复合膜氧氮分离的磁场强化机理,获得了系列高分离性能的磁性氧氮分离膜。磁性复合粒子中引入MOF壳层、GO片层能够提高Fe3O4在聚合物基体内的分散程度,改善磁性复合膜的机械性能;同时,MOF的多孔结构和GO二维片层结构均能在膜内形成低阻力的氧传输通道,从而提高O2的渗透性和O2/N2选择性;耦合外加磁场,可以强化顺磁性O2在膜内的渗透。外加磁场强度为56mT时,固有微孔聚合物磁性复合膜的O2渗透率为744Barrer,O2/N2选择性为3.67;聚醚共聚酰胺磁性复合膜的O2渗透率为20.83 Barrer,O2/N2选择性达到了6.28。项目研究集磁的定向性和膜的高效性于一体,为氧氮分离磁性复合膜的结构设计及高性能获取提供了新途径和新方法。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(6)
分子笼/聚酰胺复合纳滤膜的制备及性能研究
  • DOI:
    10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2017.03.031
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    现代化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    裴蓓;白云翔;张春芳;孙余凭;顾瑾
  • 通讯作者:
    顾瑾
原位生长法制备ZIF-8/PAN超滤膜用于染料废水处理
  • DOI:
    10.16796/j.cnki.1000-3770.2016.07.007
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    水处理技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕晓丽;张春芳;白云翔;孙余凭;顾瑾
  • 通讯作者:
    顾瑾
磁场作用下磁性碳纳米管填充自具微孔聚合物膜的氧氮渗透性能
  • DOI:
    10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2018.08.014
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    现代化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐晓东;王傲生;白云翔;张春芳
  • 通讯作者:
    张春芳
Graphene Oxide Quantum Dots Incorporated into a Thin Film Nanocomposite Membrane with High Flux and Antifouling Properties for Low-Pressure Nanofiltration
将氧化石墨烯量子点纳入具有高通量和防污性能的薄膜纳米复合膜中,用于低压纳滤
  • DOI:
    10.1021/acsami.6b12826
  • 发表时间:
    2017-03-29
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Zhang, Chunfang;Wei, Kaifang;Gu, Jin
  • 通讯作者:
    Gu, Jin
Fe_3O_4/PIM-1磁性混合基质膜的制备及其O_2/N_2分离性能研究
  • DOI:
    10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2017.04.005
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    膜科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈德强;白云翔;张春芳;顾瑾;孙余凭
  • 通讯作者:
    孙余凭

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其他文献

聚醋酸乙烯酯(PVAc)/聚离子液体(PILs)半互穿聚合物网络膜的制备及气体分离性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    膜科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白云翔;高慧;张春芳;顾瑾;孙余凭
  • 通讯作者:
    孙余凭
电子束辐照对美国红鱼肉营养成分的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    辐射研究与辐射工艺学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张春芳;杨文鸽;徐大伦;施惠栋
  • 通讯作者:
    施惠栋
Magnetic moment and spin state transition on rare monovalent iron ion in nitridoferrate Ca6Li0.5Fe0.5Te2N3
硝基铁酸盐 Ca6Li0.5Fe0.5Te2N3 中稀有单价铁离子的磁矩和自旋态转变
  • DOI:
    10.1039/c6tc05014j
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    闫循旺;黄忠兵;张春芳;高淼;陈蕾;钟国华;林海青
  • 通讯作者:
    林海青
表观遗传学在肺动脉高压发病机制和治疗中的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国药理学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张春芳;徐双兰;赵方允;邢西迁;杨姣
  • 通讯作者:
    杨姣
循环microRNAs在急性肺栓塞中的诊断价值
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国呼吸与危重监护杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨姣;张春芳;徐双兰;邢西迁
  • 通讯作者:
    邢西迁

其他文献

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张春芳的其他基金

高氢选择性金属配位微孔聚席夫碱膜的设计构筑与老化机制研究
  • 批准号:
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  • 批准号:
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    2011
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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AI项目解读示例

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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