超滤木质纤维水解液通量衰减过程与木素污染膜的作用机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31600472
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1604.林产化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Although membrane technology can be used to separate hemicellulose from lignocellulose hydrolysate to promote the feasibility of high value utilization, membrane fouling caused by lignin in the hydrolysate is still the bottleneck of restricting its engineering application. A research about the problem of flux decline caused by lignin in in ultrafiltration (UF) of lignocellulose hydrolysate will be performed systematically in this project. The kinetics of membrane fouling under the conditions of constant hydrolysate concentration and increasing hydrolysate concentration will be investigated, and the effects of concentration improvement and concentration polarization on membrane permeability will be studied. The interaction between lignin,non-lignin pollutants and membrane will be explored from the perspective of electrochemistry in order to illustrate the adsorption mechanism of pollutants on membrane surface. The forming process of lignin gel layer will be analyzed, and the nature of the membrane surface contamination will be revealed. The dynamic accumulation process of lignin in the membrane will be studied, and the relevant dynamic adsorption models will be established. Lignin deposition pattern will be represented at a micro level and combining with the electrochemical properties of lignin and membrane to illustrate the functional mechanism of membrane pore fouling. At last, the dynamic process of flux decline and formation mechanism of the membrane fouling caused by lignin will be revealed by balancing the main factors affecting membrane permeability. The successful implementation of the present research will provide a theoretical basis for the development of membrane pollution control technology, and promote engineering application of membrane technology in the field of biorefinery.
膜技术可实现木质纤维水解液中半纤维素的有效分离,提升其高值化利用的可行性,但水解液中的木素组分会造成膜通量衰减,引发膜污染。本项目拟对木质纤维水解液超滤工艺中通量衰减过程和木素引发的膜污染问题开展系统性研究。研究水解液在恒定浓度、递增浓度模式下的膜污染动力学过程,探讨水解液浓度递增和浓差极化对通量的影响。从电化学的角度探究木素、非木素污染物和膜材料之间的相互作用关系,阐明污染物在膜表面的吸附作用机理,并对木素凝胶层的形成过程进行探讨,揭示膜表面污染的本质。研究木素污染物在膜相中的动态积累过程,建立吸附动学模型;从微观层面表征膜孔内部的木素沉积,结合木素、膜的电化学性质,阐明膜孔堵塞的作用机制。综合权衡影响膜通量的主要因素,诠释膜通量衰减过程与木素污染膜的作用机制。本研究可以为木质纤维水解液超滤过程中膜污染控制技术的开发提供理论支撑,促进膜技术在生物质精炼领域的工程化应用。

结项摘要

超滤技术可实现木质纤维水解液中有机组分的有效分离,提升其高值化利用的可行性,超滤过程中的膜污染会诱发通量衰减,成为膜分离在该领域广泛应用的主要障碍。本项目对木质纤维水解液超滤中的通量衰减问题以及水解液有机组分的功能化应用开展了系统性研究。研究了水解液的超滤跨膜动力学过程;鉴定了引发膜污染的主要污染物;分析了水解液中木素浓度的递增规律和析出现象;表征了木素凝胶层的形成过程和木素组分在污染膜表面的分布;重点研究了影响膜通量的关键因子(浓差极化、电荷密度、膜污染),阐明了木质纤维水解液超滤过程中通量衰减的作用机制。同时,还对超滤分离的水解液有机组分的功能应用以及水解液的荧光性能的做了分析和研究。本项目可为膜技术在生物质精炼领域的工程化应用提供理论支持。在本项目的资助下,发表SCI论文11篇,国家发明专利授权1项,申请5项,培养硕士研究生3名,邀请国内外专家交流并讲座4次,参加国际学术会议1次,国内学术会议1次。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Carbon spheres derived from biomass residue via ultrasonic spray pyrolysis for supercapacitors
通过超声波喷雾热解从生物质残渣中提取碳球用于超级电容器
  • DOI:
    10.1016/j.matchemphys.2018.08.055
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Materials Chemistry and Physics
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    赵鑫;李伟;孔凡功;陈洪雷;王志强;刘守新
  • 通讯作者:
    刘守新
Rapid spectroscopic determination of silver in Ag-loaded cellulosic materials
载银纤维素材料中银的快速光谱测定
  • DOI:
    10.1007/s10570-018-2192-6
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
    Cellulose
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    房路路;陈洪雷;孔凡功;赵鑫;王守娟;张玉杰
  • 通讯作者:
    张玉杰
Silver-doped carbon fibers at low loading capacity that display high antibacterial properties
低负载能力的银掺杂碳纤维表现出高抗菌性能
  • DOI:
    10.1002/jctb.5932
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Chemical Technology and Biotechnology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Zhang Yujie;Chen Honglei;Sun Hui;Zhao Xin;Wang Shoujuan;Si Hongyu;Feng Ruyun;Zhang Huayong;Kong Fangong;Lucia Lucian;Fatehi Pedram
  • 通讯作者:
    Fatehi Pedram
Facile Control of the Porous Structure of Larch-Derived Mesoporous Carbons via Self-Assembly for Supercapacitors.
通过超级电容器的自组装轻松控制落叶松衍生介孔碳的多孔结构
  • DOI:
    10.3390/ma10111330
  • 发表时间:
    2017-11-20
  • 期刊:
    Materials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhao X;Li W;Chen H;Wang S;Kong F;Liu S
  • 通讯作者:
    Liu S
Electroless decoration of cellulose paper with nickel nanoparticles: A hybrid carbon fiber for supercapacitors
用镍纳米粒子对纤维素纸进行化学镀装饰:用于超级电容器的混合碳纤维
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Materials Chemistry and Physics
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    赵鑫;陈洪雷;王守娟;吴芹;夏南南;孔凡功
  • 通讯作者:
    孔凡功

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其他文献

320×256元InAs/GaSb II类超晶格中波红外双色焦平面探测器
  • DOI:
    10.11972/j.issn.1001-9014.2015.06.015
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    红外与毫米波学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈洪雷;陈建新;丁瑞军;何力
  • 通讯作者:
    何力
128×128元InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外焦平面探测器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    红外与毫米波学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈洪雷;林春;陈建新;何力
  • 通讯作者:
    何力
InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外探测器的实时γ辐照效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    红外与毫米波学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    靳川;许佳佳;黄爱波;徐志成;周易;白治中;王芳芳;陈建新;陈洪雷;丁瑞军;何力
  • 通讯作者:
    何力
聚木糖酶改善杨木APMP浆消潜效果的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国造纸
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曲琳;陈嘉川;杨桂花;陈洪雷
  • 通讯作者:
    陈洪雷
一种新型组合驱动器的精度分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机械设计与研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高峰;陈洪雷;郭为忠
  • 通讯作者:
    郭为忠

其他文献

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组分解离-种核诱导协同调控木质炭基底结构及强化析氢机制
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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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