基于超支化结构层层自组装纳滤膜的设计与成膜机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21676014
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0812.生物化工与合成生物工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Desalination from small metabolite fermentation broth using nanofiltraion is the key of its large-scale preparation. The traditional NF membrane preparation was based on layer-by-layer self-assembly method using linear polymer, in which the trade-off effect between flux and rejection was always observed. The key scientific problem on study of desalination from small metabolite fermentation broth are NF membrane preparation using hyperbranched polymer, membrane formation mechanism and its separation mechanism. In this funding, NF membrane will be prepared by layer-by-layer self-assembly method using hyperbranched polymer, and how to control the structure of NF membrane will also be investigated. The law of intermolecular pore formation based on steric effect of hyperbranched structure will be revealed during layer-by-layer self-assembly process. The NF membrane separation model based on hyperbranched structure and charged effect will also be constructed. Coordination and competition among hyperbranched polymer/ions/water which result in evolution and sudden change of pore structure will be studied. The boundary condition of membrane pore size changed from micrometer to nanometer will also be investigated. The intrinsical relationship between hyperbranched molecular structure and self-assembly kinetics will be seeked. The intrinsic characteristics of hyperbranched structure and its membrane performance will also be explored. The structure-performance of NF membrane will be was uncovered. The results will provide theoretical guidance for designing NF membrane with high performance, and overcoming the trade-off effect.
高效纳滤脱盐新技术是小分子发酵产物规模化制备研究的关键。传统基于线性聚合物层层自组装纳滤膜制备方法普遍存在trade-off效应;构建自具空穴结构与荷电协同作用的层层自组装纳滤膜制备路线和揭示其成膜及分离机制,是小分子发酵物纳滤脱盐研究要解决的关键科学问题。本申请提出一种新型基于超支化结构层层自组装纳滤膜的设计与膜结构调控新方法。揭示层层自组装成膜过程超支化结构基于空间位阻效应形成分子间空穴的内在规律,构建基于超支化结构与荷电效应协同作用的纳滤膜分离模型。研究超支化聚合物/小分子离子/溶剂之间相互协调与竞争引起的孔结构演化与突变过程,探寻引起膜孔由微米级向纳米级突变的边界条件,揭示超支化聚电质分子结构与自组装动力学之间内在联系。挖掘基于超支化结构纳滤膜的微观结构与宏观分离性能之间关系的本质特征;揭示超支化结构纳滤膜的构效关系。为高性能纳滤膜的设计及其消除trade-off效应提供理论指导。

结项摘要

本项目研究了一种基于超支化结构层层自组装纳滤膜的制备方法。揭示了超支化聚电解质在自组装过程中膜孔形成的本质特征,建立了基于超支化结构与荷电效应协同作用的纳滤膜分离模型。设计了链末端为阴离子的超支化分子结构,并通过一系列反应成功制备了所设计的超支化结构。研究了反应温度、引发剂浓度、BisAM溶液滴加速度、BisAM用量、AMPS浓度、反应时间、投料顺序等调控超支化聚合物分子结构的机制。阐明了基于超支化结构的LBL自组装成膜机制及其协同效应。基于超支化结构,通过LBL自组装制备了纳滤膜,评价了其对生物小分子的脱盐性能,并考察了原料液浓度、组装层数和盐种类等对脱盐性能的影响。

项目成果

期刊论文数量(42)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Impact of corn stover harvest time and cultivars on acetone-butanol-ethanol production
玉米秸秆收获时间和品种对丙酮-丁醇-乙醇产量的影响
  • DOI:
    10.1016/j.indcrop.2019.111500
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Industrial Crops and Products
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Changwei Zhang;Huidong Chen;Na An;Changsheng Su;Meng Lv;Siyu Pang;Xiangyu Wang;Di Cai;Peiyong Qin
  • 通讯作者:
    Peiyong Qin
Carbonized ZIF-8 incorporated mixed matrix membrane for stable ABE recovery from fermentation broth
碳化 ZIF-8 结合混合基质膜,可从发酵液中稳定回收 ABE
  • DOI:
    10.1016/j.memsci.2019.02.061
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Membrane Science
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Si Zhihao;Cai Di;Li Shufeng;Zhang Changwei;Qin Peiyong;Tan Tianwei
  • 通讯作者:
    Tan Tianwei
The ultrafast and continuous fabrication of a polydimethylsiloxane membrane by ultraviolet-induced polymerization
紫外诱导聚合超快连续制备聚二甲基硅氧烷膜
  • DOI:
    10.1002/anie.201908386
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Angewandte Chemie International Edition
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Si Zhihao;Li Jingfang;Ma Liang;Cai Di;Li Shufeng;Baeyens Jan;Degreve Jan;Nie Jun;Tan Tianwei;Qin Peiyong
  • 通讯作者:
    Qin Peiyong
Novel distillation process for effective and stable separation of high-concentration acetone–butanol–ethanol mixture from fermentation–pervaporation integration process
发酵-渗透蒸发一体化工艺中高浓度丙酮-丁醇-乙醇混合物有效稳定分离的精馏新工艺
  • DOI:
    10.1093/oso/9780192848857.003.0010
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Biotechnology for Biofuels
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Huidong Chen;Di Cai;Changjing Chen;Jianhong Wang;Peiyong Qin;Tianwei Tan
  • 通讯作者:
    Tianwei Tan
Production of furfural from xylose and hemicelluloses using tin-loaded sulfonated diatomite as solid acid catalyst in biphasic system
双相体系载锡磺化硅藻土固体酸催化剂木糖和半纤维素生产糠醛
  • DOI:
    10.1016/j.biteb.2019.03.001
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Bioresource Technology Reports
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qingqing Jia;Xingning Teng;Senshen Yu;Zhihao Si;Guozhen Li;Mingyuan Zhou;Di Cai;Peiyong Qin;Biqiang Chen
  • 通讯作者:
    Biqiang Chen

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布洛芬手性拆分分子印迹复合膜的制备与表征
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    北京化工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵潇;秦培勇
  • 通讯作者:
    秦培勇

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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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