链状小分子在NaA分子筛膜内传质的分子取向研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21878147
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0804.分离工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

As the advances of material synthesis technique, a large amount of inorganic membranes were fabricated for purification and recycling of organic solvent in industries. However, the majority of the work predominately focused on the adjustments of the synthesis and operation conditions, which aimed to tailor pore size and minimize the membrane defects. Therefore, due to a lack of bottom-up understanding about the separation mechanism, the essential requirment for the selection of the purification method for the organic solvents based on their molecular structure was thus neglect, which significantly inhibited the industrial application of the membrane-based technology. In this work, the organic polymers of dopamine, polysulfone and lignin are used as a coating layer to modify the NaA membrane layer, prepared by the secondary growth method. The kinetic analysis of the linear molecules of methane, methanol, water, ethane, ethanol, propane, propanol and so on through the original and modified NaA membrane layer is combined with the mathematic theories and molecular simulations to explore the transport mechanism into the NaA zeolite pores. The results are expected to elucidate the influence of the organic layer on the orientation effect of light linear molecules due to its strong adsorption, which favors the increase in membrane selectivities and operational stabilities. The corresponding discoveries are believed to provide fundamental insights for the fabrication of zeolite-based membranes and equipment.
随着材料合成技术的发展,大量新型的无机膜材料被制备出来,用于工业溶剂回收和分离。然而当前分子筛基膜分离的研究方向,主要侧重于对材料本身性能的研究上,通过变换合成和操作条件,来达到调整孔径和消灭膜层缺陷的目的。由于人们对膜分离机理的不足,而忽视了对有机溶剂应根据其分子结构加以区别对待的要求,从而抑制了膜分离技术的工业化进程。本项目拟用二次生长法制备NaA分子筛膜,然后借用多巴胺、聚砜和木质素等有机聚合物修饰NaA分子筛膜层。通过分析甲烷、甲醇、水、乙烷、乙醇、丙烷、丙醇等链状小分子通过NaA膜和其修饰体的动力学过程,结合数学建模和分子模拟法,探讨链状小分子在NaA分子筛孔道的扩散过程,以阐明有机聚合物修饰体的吸附固位作用对链状小分子空间取向的影响,以期提高NaA分子筛对链状分子的选择性和操作稳定性,从而为分子筛基膜材料和装备设计提供理论基础。

结项摘要

研究流体小分子在限域孔道内传质过程的空间取向对于合理设计和应用分子筛材料具有重要的意义。本项目借助有机聚合物分子修饰NaA 分子筛膜层,利用有机涂层分子的吸附固位作用,定性改变链状分子在孔道入口处的分子取向,从而显著增强链状分子的传质阻力,突破单一条件下NaA 分子筛材料的尺寸限域效应极限,进而根本上改善NaA 分子筛膜对有机链状分子的选择性。通过实验成功的定性确定有机层对链状气体分子的吸附固位作用,论证了链状烯烃分子在不同取向条件下在膜层表面所遇到的的扩散能垒,为实验观察所得结果提供了理论支撑。与此同时,结合零长柱法(ZLC),通过数值求解脱附曲线,计算和分析链状溶剂分子在不同条件下所对应扩散系数的变化过程,成功的剖析出链状有机溶剂分子在NaA分子筛材料内扩散的变化规律,结果显示分子筛表面范德华力势能场的变化对链状分子的扩散过程具有重要影响。为总结上述规律,开发出一种通用型有限元法,其可以成功的计算出界面阻力势垒,所得到的数学模型可以作为初步计算膜间气体分离性能的重要工具。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Fabrication of stainless steel hollow fiber supported NaA zeolite membrane by self-assembly of submicron seeds
亚微米晶种自组装不锈钢中空纤维支撑NaA沸石膜的制备
  • DOI:
    10.1016/j.seppur.2019.116121
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Gao, Xuechao;Gao, Bing;Gu, Xuehong
  • 通讯作者:
    Gu, Xuehong
The induced orientation effect of linear gases during transport in a NaA zeolite membrane modified by alkali lignin
线性气体在碱木质素改性 NaA 沸石膜中传输过程中的诱导取向效应
  • DOI:
    10.1016/j.memsci.2020.118971
  • 发表时间:
    2021-02-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Gao, Xuechao;Da, Chao;Bhatia, Suresh K.
  • 通讯作者:
    Bhatia, Suresh K.
分隔壁塔侧线采出醋酸乙烯的模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    现代化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘佳男;张泽果;方舒婷;沈霞;孙玉强;高雪超
  • 通讯作者:
    高雪超
Molecular Simulation Study on the Microscopic Structure and Mechanical Property of Defect-Containing sI Methane Hydrate
含缺陷硅甲烷水合物微观结构与力学性能的分子模拟研究
  • DOI:
    10.3390/ijms20092305
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Cai,Shouyin;Tang,Qizhong;Gao,Xuechao
  • 通讯作者:
    Gao,Xuechao
Preparation of hollow fiber membranes from mullite particles with aid of sintering additives
烧结助剂辅助莫来石颗粒制备中空纤维膜
  • DOI:
    10.1007/s40145-020-0420-7
  • 发表时间:
    2020-10-21
  • 期刊:
    JOURNAL OF ADVANCED CERAMICS
  • 影响因子:
    16.9
  • 作者:
    Liu, Hua;Liu, Jinyun;Gu, Xuehong
  • 通讯作者:
    Gu, Xuehong

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  • 作者:
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    --
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  • 通讯作者:
    高雪超
TiO_2掺杂用于调变α-Al_2O_3中空纤维膜烧结性能与表面性质
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘华;高雪超;彭莉;顾学红
  • 通讯作者:
    顾学红

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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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