水中溶解性有机物与离子共存体系中超滤膜污染微观作用机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    51608429
  • 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:
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 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

This project mainly focus on the ultrafiltration membrane fouling in the coexistent system of dissolved organic matters (DOM) and inorganic ions. Aimed at unraveling the influence mechanism of ions on membrane fouling from micro-force, and providing theoretical for using inorganic ions to mitigate membrane fouling. Atomic force microscopy (AFM) will be used in conjunction with colloidal probes, to establish the measurement technique of the interaction forces between membrane and DOM and among the DOM themselves in the coexistent system of DOM and inorganic ions. The variation characteristics of the interaction forces between membrane and DOM and among the DOM themselves in the coexistent system with the ionic conditions will be investigated, for getting the ionic conditions that could enhancement and mitigate the membrane fouling micro forces in the coexistent system. Combined this analysis with corresponding fouling experiments and the adsorption behavior of BSA on the UF membrane surface, to unravel the influence mechanism of ions on membrane fouling micro forces. Furthermore, for better understanding the mitigation mechanism of inorganic ion on membrane fouling micro forces, the role of single factor force (such as electrostatic force, hydration force, hydrogen bond force) in the process of mitigating membrane fouling and the mitigation ability will be investigated, at the ionic condition that could mitigate membrane fouling micro forces. Based on above results, propose the technical strategies for using inorganic ions to control membrane fouling micro forces. The ultimate goal is to provide theoretical guidance for the prevention/control and mitigation of UF membrane fouling during wastewater treatment.
本课题针对污水超滤处理过程中,溶解性有机物与离子共存体系中超滤膜污染问题,旨在从微观作用力角度解析离子对膜污染的影响机制,探讨利用内源无机离子减缓膜污染强度的方法。拟采用原子力显微镜结合胶体探针,建立有机物与离子共存体系中膜污染微观作用力测试技术。定量考察超滤膜-有机物及有机物-有机物间相互作用力随无机离子的变化特征,获得增强及削弱共混体系中膜污染微观作用力的离子条件,结合膜污染试验及有机物在膜面的吸附累积行为,探明无机离子对超滤膜有机物污染微观作用力的影响机制。针对削弱膜污染微观作用力的离子条件,解析静电作用力、水合排斥力、氢键力等单因素作用力在弱化膜污染过程中的作用行为,揭示无机离子对膜污染微观作用力的弱化机制及弱化能力的关键控制因素。提出利用无机离子调控膜污染微观作用力相对大小的技术方法,为共存体系中超滤膜污染的防控提供理论指导。

结项摘要

超滤技术被广泛地应用于污水处理与资源化领域,水中大量存在溶解性有机物引起的膜污染问题一直是限制超滤技术推广应用的主要屏障,而无机阳离子是影响膜污染速率及污染幅度的关键因素。本项目从微观层面出发,建立了不同离子条件下有机物-膜及有机物-有机物间微观作用力测试技术。基于微观作用力测试技术,重点考察了典型腐殖类及蛋白类有机物与二价Ca2+、Mg2+及一价Na+、K+等离子共存水质条件下,溶解性有机污染物在超滤膜面的吸附累积过程及吸附层结构特征,结合膜-有机物及有机物-有机物之间的相互作用力特征,解析了超滤过程静电作用力、氢键及水合力等物化作用力随无机离子的变化规律,进而阐明了典型阳离子对溶解性有机物膜污染行为的影响机制。同时,发现了超滤过程水合排斥力的触发机理及其定向控制理念,为实际运行过程中超滤膜污染的减缓提供方案。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
New insights into the humic acid fouling mechanism of ultrafiltration membranes for different Ca2þ dosage ranges: results from micro- and macro-level analyses
对不同 Ca2+剂量范围超滤膜腐殖酸污染机制的新见解:微观和宏观水平分析的结果
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Water Science & Technology
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Miao Rui
  • 通讯作者:
    Miao Rui
Effect of Hydration Forces on Protein Fouling of Ultrafiltration Membranes: The Role of Protein Charge, Hydrated Ion Species, and Membrane Hydrophilicity
水合力对超滤膜蛋白质污染的影响:蛋白质电荷、水合离子种类和膜亲水性的作用
  • DOI:
    10.1021/acs.est.6b03660
  • 发表时间:
    2017-01-03
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Miao, Rui;Wang, Lei;Lv, Yongtao
  • 通讯作者:
    Lv, Yongtao
Ca2+对SiO2-BSA 混合体系膜污染行为的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王珮;王磊;吴公政;冯敏;苗瑞
  • 通讯作者:
    苗瑞
A comparison of the roles of Ca2+ and Mg2+ on membrane fouling with humic acid: Are there any differences or similarities?
Ca2 和 Mg2 对腐植酸膜污染的作用比较:有什么不同或相似之处吗?
  • DOI:
    10.1016/j.memsci.2017.09.063
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Miao, Rui;Li, Xingfei;Liu, Tingting
  • 通讯作者:
    Liu, Tingting
Evaluating the effects of sodium and magnesium on the interaction processes of humic acid and ultrafiltration membrane surfaces
评估钠和镁对腐殖酸和超滤膜表面相互作用过程的影响
  • DOI:
    10.1016/j.memsci.2016.12.029
  • 发表时间:
    2017-03-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Miao, Rui;Wang, Lei;Lv, Yongtao
  • 通讯作者:
    Lv, Yongtao

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  • 通讯作者:
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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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