基于迈克尔加成法调控聚酰胺纳滤膜表面微结构与化学构造研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21808096
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0804.分离工程
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Nanofiltration (NF) has been widely used in water and wastewater treatment and desalination. Currently the relatively limited types of NF membranes are incapable of meeting the demand of high performance for complex separation systems. Membrane fouling and “trade-off” between permeability/selectivity are two main challenges to the application of NF membrane and design new NF membranes. In this project, a novel strategy to fabricate new types of NF membranes with antifouling properties and outstanding performance is proposed by surface modification polyamide NF membranes with different monomers via Michael addition reaction. Without enhancing the intrinsic membrane hydraulic resistance,the surface morphology and function group of yielding membranes are able to controlled at a molecular-level by choosing the monomers structures. Meanwhile, the NF performance of as-prepared membranes will be investigated for separation monovalent/divalent ions, ion/organic, and organic/organic mixtures systems. Furthermore, the internal relations between NF membrane material, surface properties, and NF performance will be studied. The mechanism between separation performance, antifouling performance, chlorine resistance, and antibacterial properties and surface morphology, and chemical structures will also be illustrated. As a consequence, the knowledge obtained from this project will be provide as a straightforward guide for the preparation of new generation membranes with high separation performance and long-term stability performance. This work provides a new perspective to manipulate the surface morphology and chemical structures of NF membranes, which has promoted NF membranes application in complex separation systems and played a key role in the fundamental research and practical implications.
目前纳滤膜的种类相对单一无法满足日益复杂分离体系的要求,其中膜污染及渗透性/选择性之间的平衡是纳滤膜在使用和研发过程中面临的亟待解决的两个难题。本项目提出一种简单高效制备能够满足不同分离体系纳滤膜的新策略,采用迈克尔加成法对聚酰胺纳滤膜表面进行碳-氮化学键的高效构筑,在分子水平上调控纳滤膜的表面微结构及表面离子化与电中性化,同时解决膜污染及渗透性/选择性之间的平衡这两个难题,丰富纳滤膜的种类,并应用于不同价态盐离子、无机盐/有机物以及不同分子量有机物等的纳滤分离。通过建立纳滤膜材料~膜表面性质~纳滤性能的构效关系,阐明纳滤膜表面微结构与化学构造对纳滤膜分离性、耐污染性能、耐氯性能及抗菌性能的影响,为针对不同分离体系设计制备高分离性能与长期服役的纳滤膜提供理论指导。本研究提出了一种调控纳滤膜表面微结构与化学构造的新策略,推动纳滤技术在复杂分离体系的应用,具有重要的科学意义和应用前景。

结项摘要

随着人口增长,工业化及全球气候变化,水资源紧缺与水环境污染不断加剧。膜分离技术作为一种高效与可持续的技术,能够为人类提供高品质的用水。纳滤是膜分离技术的重要成员,针对不同分离体系开发综合性能优异的纳滤膜十分必要。本项目以通过分子水平调控聚酰胺纳滤膜表面微结构与化学构造获得综合性能优异的纳滤膜为目的,提出使用迈克尔加成反应对纳滤膜进行表面改性的策略。设计并合成了系列邻苯二酚/聚乙烯亚胺胺基功能化纳米粒子,通过遴选常用胺类单体和缺电子烯烃功能化单体,制备了基于迈克尔加成反应改性的高渗透选择性纳滤膜,并考察了相关实验参数对胺基功能化纳米粒子和改性纳滤膜性能的影响。如采用两性离子单体迈克尔加成改性的纳滤膜(SBMA-M15),水通量为63.54 Lm-2 h-1,是原始纳滤膜水通量(32.40 Lm-2 h-1)的1.96倍,且保持了对无机盐截留性能。采用荷正电单体迈克尔加成改性的纳滤膜(DMC-M15),水通量为原始纳滤膜的2.36倍(76.56 Lm-2 h-1),对MgCl2的截留率为92.5%。在一定程度上实现了抑制水通量与盐截留率之间的“Trade-off”现象。通过关联纳滤膜材料~膜表面性质~纳滤性能的构效,获得了控制纳滤膜分离性能的关键因素。本研究不仅提出了一种调控聚酰胺纳滤膜表面微结构与化学构造的新策略,而且为制备高性能纳滤膜提供了一定的借鉴意义,具有一定的科学意义和应用前景。

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(1)
Application of Bunchy TiO2 Hierarchical Microspheres as a Scattering Layer for Dye-Sensitized Solar Cells
束状二氧化钛多级微球作为染料敏化太阳能电池散射层的应用
  • DOI:
    10.3389/fenrg.2021.682709
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Frontiers in Energy Research
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Yongjian Jiang;Fengyang Zhao
  • 通讯作者:
    Fengyang Zhao
贻贝仿生化学聚多巴胺改性纳米吸附材料研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化工新型材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙二强;王昭旭;刘佳莉;姜永健;赵凤阳
  • 通讯作者:
    赵凤阳
Dual Gas-responsive Fluorescent Diblock Copolymer Synthesized via RAFT Polymerization
通过 RAFT 聚合合成双气体响应荧光二嵌段共聚物
  • DOI:
    10.1007/s10895-021-02877-z
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    Journal of Fluorescence
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Xiaozhen Zhang;Jinjin Wang;Shijia Zhou;Shuangshuang Sun;Xiaorong Wang;Shengwei Guo;Fengyang Zhao
  • 通讯作者:
    Fengyang Zhao
Excitation induced asymmetric fluorescence emission in 2D-WS2 quantum dots
2D-WS2 量子点中激发诱导的不对称荧光发射
  • DOI:
    10.1039/d1ma01178b
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Materials Advances
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Wenjing Miao;Xinwen Gai;Fengyang Zhao;Jingang Wang
  • 通讯作者:
    Jingang Wang
相转化法制备疏松纳滤膜研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    石油化工高等学校学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙二强;姜永健;张环宇;王昭旭;赵凤阳;雷良才
  • 通讯作者:
    雷良才

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其他文献

原位离子交联聚电解质络合物纳滤的制备与表征
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    科技导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵凤阳;计艳丽;安全福;高从堦
  • 通讯作者:
    高从堦

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

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          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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