MBR中电场辅助膜污染控制的镀镍导电膜制备及相关机制

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基本信息

  • 批准号：
    51908509
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    李仁杰
  • 依托单位：
    浙江师范大学
  • 学科分类：
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Membrane modification is an important aspect of membrane fouling mitigation in MBR. The surface metallization of organic membrane by electroless plating can improve the membrane performance effectively, and provide the possibility for membrane fouling control with the assistance of an external electric field. However, the metal coating still needs to be optimized for improving its practicability in MBR. At the same time, the membrane fouling mechanisms of Ni plated membrane in the MBR are poorly understood. Based on the main factors of membrane fouling (such as membrane surface roughness, hydrophilicity/hydrophobicity and electrical conductivity), this project intends to explore the surface/interface chemical control strategies for regulating the filtration performance of nickel plated membrane. With the Ni plated membrane as cathode, the membrane fouling behaviors of the electric field assisted MBR will be studied. Based on the thermodynamic study of the membrane-foulant interface, the membrane fouling mechanism of the conductive membrane under the applied electric field will be evaluated quantitatively. On this basis, the preparation process of nickel plated membrane will be optimized, and the electric field assisted strategies for membrane fouling control of conductive membrane in MBR will be developed. This project propels the technology for significant guidance to the developing wastewater treatment, demonstrating the great scientific significance.
改进膜材料是减缓膜生物反应器（MBR）膜污染的重要途径。受表面金属化处理技术的启发，本项目提出采用化学镀镍法对有机分离膜进行表面金属化改性进而构建电场辅助膜污染控制策略的新思路。这一策略的实用化需要解决金属镀层优化和揭示其在MBR中的膜污染机制等关键问题。鉴于此，本项目拟基于膜表面粗糙度、亲/疏水性和导电性等主要膜污染因子，探索用于调控镀镍膜过滤性能的表界面化学调控策略，利用镀镍导电膜作为阴极，在外加电场的作用下研究其在MBR中的膜污染情况，并通过膜-污染物界面热力学研究，定量解析外加电场环境下导电膜的膜污染机制，进而优化镀镍导电膜的制备过程，构建MBR中基于电场辅助导电膜的膜污染控制策略。本项目的研究结果对促进高效污水处理技术的发展具有重要的科学意义。

结项摘要

膜污染是限制膜生物反应器在水处理中广泛应用的关键因素之一。鉴于主要膜污染物的表面荷负电特性，对商业有机膜进行导电改性，再采用加电过滤的方式可以有效解决这一限制问题。本项目提出基于化学镀镍法构建高性能导电膜的新策略。通过喷墨打印预处理技术引入、非贵金属表面活化剂筛选以及合金元素掺杂等方式优化这一表面金属化策略。探索表面金属化改性对改性膜的过滤性能和抗污染性的影响。探讨外加电场对改性膜减缓膜污染的内在机制。同时，为更好地理解和减轻膜污染，提出通过反向传播（BP）人工神经网络（ANN）和广义回归神经网络（GRNN）模型来量化MBR中与膜污染相关的界面能量。相关研究为包括膜生物反应器在内的膜法水处理技术发展提供新思路。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Inkjet printing assisted electroless Ni plating to fabricate nickel coated polypropylene membrane with improved performance
喷墨印刷辅助化学镀镍制备性能改进的镀镍聚丙烯膜
  • DOI：
    10.1016/j.jcis.2020.01.069
  • 发表时间：
    2020-04-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE
  • 影响因子：
    9.9
  • 作者：
    Rao, Linhua;Tang, Jiayi;Lin, Hongjun
  • 通讯作者：
    Lin, Hongjun
Tannic acid (TA)-based coating modified membrane enhanced by successive inkjet printing of Fe3+ and sodium periodate (SP) for efficient oil-water separation
通过连续喷墨印刷 Fe3 和高碘酸钠 (SP) 增强单宁酸 (TA) 涂层改性膜，实现高效油水分离
  • DOI：
    10.1016/j.memsci.2022.120873
  • 发表时间：
    2022-08-09
  • 期刊：
    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Xie, Hongli;Shen, Liguo;Lin, Hongjun
  • 通讯作者：
    Lin, Hongjun
Inkjet printing of dopamine followed by UV light irradiation to modify mussel-inspired PVDF membrane for efficient oil-water separation
喷墨打印多巴胺，然后进行紫外光照射，以改性受贻贝启发的 PVDF 膜，以实现高效的油水分离
  • DOI：
    10.1016/j.memsci.2020.118790
  • 发表时间：
    2021-02-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Li, Renjie;Li, Jinyan;Liao, Bao-Qiang
  • 通讯作者：
    Liao, Bao-Qiang
Inkjet printing assisted fabrication of polyphenol-based coating membranes for oil/water separation
喷墨印刷辅助制备用于油/水分离的多酚基涂层膜
  • DOI：
    10.1016/j.chemosphere.2020.126236
  • 发表时间：
    2020-07-01
  • 期刊：
    CHEMOSPHERE
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Li, Renjie;Fan, Hangxu;Lin, Hongjun
  • 通讯作者：
    Lin, Hongjun
Electroless Ni-Sn-P plating to fabricate nickel alloy coated polypropylene membrane with enhanced performance
化学镀Ni-Sn-P制备性能增强的镍合金涂层聚丙烯膜
  • DOI：
    10.1016/j.memsci.2021.119820
  • 发表时间：
    2021-09-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Chen, Binghong;Xie, Hongli;Lin, Hongjun
  • 通讯作者：
    Lin, Hongjun

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  • 通讯作者：
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  • 通讯作者：
    李仁杰
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微型离子推进器内部粒子密度分布与孔口配置的数值模拟
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  • 作者：
    李仁杰;西村寿彦;大鐘武雄;小川恭孝;萩原淳一郎;古市剛久・柳井清治・奥野充・五味高志・鳥井真之・小山内信智・檜垣大助・早川智也・水垣滋・村上泰啓・林真一郎;Yousefian Ali,山本 直嗣
  • 通讯作者：
    Yousefian Ali,山本 直嗣
基于BCRLS-AEKF的锂离子电池荷电状态估计及硬件在环验证
  • DOI：
    10.15918/j.tbit1001-0645.2019.068
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    北京理工大学学报
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  • 作者：
    王志福;刘兆健;李仁杰
  • 通讯作者：
    李仁杰

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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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