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
结题报告
批准号:
21978016
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
秦培勇
依托单位:
学科分类:
生物化工与合成生物工程
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
秦培勇
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中文摘要
渗透汽化分离技术是实现生物丁醇产业化的关键技术之一。传统基于热交联法制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜工艺所需固化时间长(24h),导致膜制备效率低且不能连续化生产;构建超快速PDMS膜制备路线和探究其成膜机制,是生物丁醇高效分离研究的关键科学问题。本项目创新性地提出一种新型基于光固化的PDMS膜制备路线设计和膜结构调控方法。揭示光响应型PDMS交联过程中膜结构秒级快速形成的内在本质特征,探究其超快速固化的成膜机制,构建基于“Freezing”效应的PDMS混合基质膜制备新策略。研究PDMS/纳米粒子/光响应基团之间相互作用与协调所引起的膜结构突变过程,探寻混合基质膜制备过程中诱发选择性分离孔向纳米粒子团聚孔突变的边界条件。挖掘PDMS光固化动力学与纳米粒子团聚行为之间最优适配的“Freezing”效应,揭示混合基膜对生物丁醇分离的构效关系。为高性能混合基质膜的超快速制备和设计提供理论指导。
英文摘要
Pervaporation separation technique plays an important role in the biobutanol industrialization. Generally, at least 24 hours are needed to cure polydimethylsiloxane (PDMS) when the traditional thermal crosslinking method is used, which results in poor membrane preparation efficiency. Ii is also impossible for continuous preparation of PDMS membrane due to the long curing time. The key scientific problems on biobutanol separation are ultrafast preparation of PDMS membrane and its corresponding formation mechanism. In this project, PDMS membrane will be prepared by a photo-crosslinking method, and how to control its membrane structure will also be studied. The essence of the ultrafast membrane-structure formation using photosensitive PDMS will also be revealed. And its ultrafast membrane formation mechanism will be studied. The novel method for preparation of mixed matrix membranes (MMMs) will be set up based on “Freezing” effect. Interaction and coordination, which cause mutation in membrane structure, among PDMS, nanoparticle and photosensitive groups will be investigated. The boundary condition that induces membrane structure from selective pore to aggregation-inducing hole will also be investigated. The intrinsic characteristics resulting in “Freezing” between photo-crosslinking kinetic and nanoparticles aggregation will be explored. The relationship between structure and performance of MMMs will be revealed. The results will provide theoretical guidance for design and ultrafast preparation of MMMs with high separation performance for bio-butanol.
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:10.1016/j.jclepro.2020.125410
发表时间:2021-02
期刊:Journal of Cleaner Production
影响因子:11.1
作者:D. Cai;Huidong Chen;Changwei Zhang;Xingning Teng;Xiaolin Li;Zhihao Si;Guozhen Li;Shuai Yang
通讯作者:D. Cai;Huidong Chen;Changwei Zhang;Xingning Teng;Xiaolin Li;Zhihao Si;Guozhen Li;Shuai Yang
DOI:10.1016/j.seppur.2021.120255
发表时间:2022-02-01
期刊:SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY
影响因子:8.6
作者:Ren, Cong;Si, Zhihao;Qin, Peiyong
通讯作者:Qin, Peiyong
Synthesis of stable COF-300 nanofiltration membrane via in-situ growth with ultrahigh flux for selective dye separation
通过原位生长超高通量合成稳定的COF-300纳滤膜用于选择性染料分离
DOI:10.1016/j.memsci.2020.118466
发表时间:2020-12
期刊:Journal of Membrane Science
影响因子:9.5
作者:Wang Ze;Si Zhihao;Cai Di;Shufeng Li;Guozhen Li;Qin Peiyong
通讯作者:Qin Peiyong
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-2001
发表时间:2021
期刊:化工进展
影响因子:--
作者:蔡的;李树峰;司志豪;秦培勇;谭天伟
通讯作者:谭天伟
Epoxide-based PDMS membranes with an ultrashort and controllable membrane-forming process for 1-butanol/water pervaporation
用于 1-丁醇/水渗透蒸发的环氧化物基 PDMS 膜,具有超短且可控的成膜过程
DOI:10.1016/j.memsci.2020.118472
发表时间:2020-10-15
期刊:JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE
影响因子:9.5
作者:Si, Zhihao;Liu, Chang;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:
基于超支化结构层层自组装纳滤膜的设计与成膜机制研究
  • 批准号:
    21676014
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 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