磁性温敏/电敏智能纳米水凝胶作正渗透汲取剂的行为表现及其机理

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51308239
  • 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:
    E1001.饮用水工程
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Recent studies show that forward osmosis (FO) membrane processes may be a sustainable and efficient technology for water/wastewater treatment and seawater desalination. The existing conventional FO processes are always associated with: 1) internal concentration polarization that would significantly reduce the osmotic driving force, and 2) difficulty in separating draw solute from permeate and recycling draw solute for reuse. Nano-hydrogel, a novel "smart" macromolecular material, has been reported to be capable of reversible volume change by absorbing and releasing water in response to external stimuli. They can be a class of promising FO draw solutes after modification (e.g., functional design). The ojective of this reserch is to develop environment-sensitive magnetic nano-hydrogels and use them as draw solutes in the FO process. We will incorporate water-based magnetic fluid and strong ionic comonomer into conventional thermo-sensitive nano-hydrogels (which can be made with a mature preparation technology) to develop magnetic thermo- and electric-sensitive smart nano-hydrogels (MTESSNHs). We will then use these nano-hydrogels in the FO system to: (1) improve the performance of draw solution by limiting internal concentration polarization (ICP) and enhancing water flux, and (2) use the fast magnetic/temperature/electric response of the nano-hydrogels to release product water in a cost-effective and energy conservative way. We will characterize the nano-hydrogels, including composition, structure, sensitivity, osmotic pressure as well as their performance in the FO process (including water flux, membrane fouling, energy consumption for regeneration, etc). Furthermore, we will explore the fundamental relationships among the characteristics of MTESSNHs and FO performance to fill the knowledge gap of the new FO system and to extend smart hydrogel applications in the environmental field.
正渗透(FO)被认为是一种可持续性的高效非传统水处理膜技术,但正渗透存在由内部浓差极化严重造成的膜通量低,及汲取液再生能耗高的问题。纳米水凝胶,一种新型智能高分子,在外部环境刺激下,能进行可逆地吸水-释水,经功能设计,是一种极具潜力的正渗透汲取剂。对此,本项目提出开发用于正渗透系统的具有强吸水性和快速环境响应性的纳米水凝胶,将水基磁流体、强离子基团引入制备技术较成熟的温敏纳米凝胶,合成磁性温敏/电敏智能纳米水凝胶,一方面增强汲取剂渗透压,减小或消除内部浓差极化,提高膜通量;另一方面,有利于实现快速的磁场/温度/电场响应,降低再生能耗。表征其组成、结构与刺激响应性、渗透压之间的关系,探索其在FO系统中的行为表现(膜通量、膜污染、再生能耗等),阐明其组成结构与FO系统行为表现的内在机理,为FO系统的高性能化提供新的方法和理论基础,同时拓展和丰富智能水凝胶在环境中的应用。

结项摘要

正渗透(FO)被认为是一种可持续性的高效非传统水处理膜技术,但正渗透存在由内部浓差极化严重造成的膜通量低,及汲取液再生能耗高的问题。纳米水凝胶,一种新型智能高分子,在外部环境刺激下,能进行可逆地吸水-释水,经功能设计,是一种极具潜力的正渗透汲取剂。对此,研究以提高膜通量和降低再生能耗为目的,开发用于正渗透系统的具有强吸水性和快速环境响应性的纳米水凝胶为目的,将水基磁流体、强离子基团引入制备技术较成熟的温敏纳米凝胶,合成磁性温敏/电敏智能纳米水凝胶,一方面增强汲取剂渗透压,减小或消除内部浓差极化,提高膜通量;另一方面,有利于实现快速的磁场/温度/电场响应,降低再生能耗。重点研究凝胶在FO系统中的行为表现,探索其组成、结构与刺激响应性、渗透压之间的关系,阐明其在FO系统中的内在机理。同时初步探索了水凝胶对水中磷和重金属的回收,以拓展和丰富智能水凝胶在环境中的应用。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Magnetic thermoresponsive ionic nanogels as novel draw agents in forward osmosis
磁性热响应离子纳米凝胶作为正向渗透中的新型吸引剂
  • DOI:
    10.1039/c4ra12102c
  • 发表时间:
    2015-01
  • 期刊:
    Rsc Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Wang, Qin;Chen, Lin;Zhang, Tian C.;Tao, Tao
  • 通讯作者:
    Tao, Tao
磁性水凝胶的制备及其在正渗透中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)科技大学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    骆华勇;陶涛;王芹;周爱姣
  • 通讯作者:
    周爱姣
Modeling and dynamic assessment on sustainable development of drainage enterprise: Application of a coupled system dynamics- comprehensive assessment model
排水企业可持续发展建模与动态评估:耦合系统动力学-综合评估模型的应用
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2016.09.055
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Jun Wan;Xiaonan Feng;Xiangmin Liang;Aijiao Zhou
  • 通讯作者:
    Aijiao Zhou
β-环糊精硫酸钠盐在正渗透水处理中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    给水排水
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈林;万骏;周爱姣;陶涛
  • 通讯作者:
    陶涛
Performance of Strong Ionic Hydrogels Based on 2-Acrylamido-2-Methylpropane Sulfonate as Draw Agents for Forward Osmosis
基于 2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸盐的强离子水凝胶作为正向渗透吸引剂的性能
  • DOI:
    10.1061/(asce)ee.1943-7870.0000875
  • 发表时间:
    2014-12
  • 期刊:
    Journal of Environmental Engineering
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Wang, Qin;Tao, Tao;Zhang, Tian C.;Zhou, Aijiao
  • 通讯作者:
    Zhou, Aijiao

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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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