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
结题报告
批准号:
21676014
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
秦培勇
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
项目参与者:
孙本惠、李树峰、胡嵩、曾佳智、张婷婷、刘安妮、单厚超、余含、陈哲
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
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。
英文摘要
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.
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。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1007/s00449-018-1960-x
发表时间:2018-09-01
期刊:BIOPROCESS AND BIOSYSTEMS ENGINEERING
影响因子:3.8
作者:Chen, Changjing;Cai, Di;Tan, Tianwei
通讯作者:Tan, Tianwei
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
Performance enhancement of a polydimethylsiloxane membrane for effective n-butanol pervaporation by bonding multi-silyl-functional MCM-41.
通过键合多甲硅烷基官能团 MCM-41 增强聚二甲基硅氧烷膜的性能,以实现有效的正丁醇全蒸发
DOI:10.1039/c7ra11043j
发表时间:2018-01-29
期刊:RSC advances
影响因子:3.9
作者:Si Z;Hu S;Cai D;Qin P;Xu Q
通讯作者:Xu Q
DOI:10.1186/s13068-018-1284-8
发表时间:2018
期刊:Biotechnology for biofuels
影响因子:6.3
作者:Chen H;Cai D;Chen C;Wang J;Qin P;Tan T
通讯作者:Tan T
Improving ZIF-8 stability in the preparation process of polyimide-based organic solvent nanofiltration membrane
提高聚酰亚胺基有机溶剂纳滤膜制备过程中ZIF-8的稳定性
DOI:10.1016/j.seppur.2019.115687
发表时间:2019-11
期刊:Separation and Purification Technology
影响因子:8.6
作者:Wang Ze;Si Zhihao;Cai Di;Li Guozhen;Li Shufeng;Qin Peiyong;Tan Tianwei
通讯作者:Tan Tianwei
具有规则传质通道的PDMS膜结构设计及其对生物乙醇发酵/分离耦合性能的研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    秦培勇
  • 依托单位:
基于光响应超快速制备PDMS膜及其用于生物丁醇分离的构效调控
  • 批准号:
    21978016
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    秦培勇
  • 依托单位:
优先透丁醇渗透汽化膜的绿色制备及成膜机制
  • 批准号:
    21476015
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    秦培勇
  • 依托单位:
基于分形理论成膜过程非线性动力学研究
  • 批准号:
    21276017
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    秦培勇
  • 依托单位:
基于协同效应分离生物活性小分子的新方法研究
  • 批准号:
    20806006
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    秦培勇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金