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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
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:
2014
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙本惠、沈华清、张涛、冯晓毅、胡嵩、李树峰

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
如何控制相转化成膜条件得到所需要的膜结构与性能,是分离膜基础研究中要解决的关键科学问题。现有基于稳态、线性理论模型不能对膜形成过程进行准确描述,因而还不能进行膜结构的精确设计和调控。建立准确的非线性成膜理论模型,成为实现基于理论方法进行膜结构设计与调控的关键。本项目研究一种新型基于分形理论膜结构设计与调控新方法。从微观上揭示相转化成膜过程非线性成膜机理的本质特征,建立原位在线检测湿法成膜过程动力学研究新方法,构建基于自相似的分形成膜理论动力学新模型。从宏观上探索成膜过程动力学参数与膜结构、性能之间的定量化数学模型。建立成膜动力学参数/微观膜结构/分离纯化性能之间相互联系的桥梁,为分离膜结构设计提供理论基础。
英文摘要
In order to get excellent membrane structure and performance, the key is how to control membrane preparation conditions during phase inversion. Up to now, the linear model based on steady-state hypothesis can't exactly describe the process of membrane formation, therefore, it is difficult to design the membrane structure and performance. The key how to control membrane structure is to establish a novel nonlinear model of membrane formation. The goal of this project is to explore a novel technology of controlling membrane structure and performance based on fractal theory. On the hand, from the microscopic, the nature of nonlinear mechanism during membrane formation will be revealed. A novel technology will be set up to measure kinetics of membrane formation in situ, and a new model will also be explored based on fractal theory. On the other hand, from the macroscopic, the new model describing the relationship among kinetics parameters, membrane structure and performance, will be studied. The results of this project will provide a novel technology for membrane design based on theory.
如何控制相转化成膜条件得到所需的膜结构与性能,是分离膜基础研究中要解决的关键科学问题。本项目针对杂萘联苯聚醚砜(PPES)和聚醚砜(PES)铸膜液体系,构建一种原位在线凝胶动力学测定新方法和新系统,该系统可以实现:(1)原位观测和记录凝胶过程中膜孔生成及膜结构演化发展过程;(2)测定凝胶前锋位移随时间变化的关系。研究聚合物在成膜过程中的构象变化;研究发现聚合物特性粘数、铸膜液体系粘度及其相图与其组成及分子结构之间存在相关性;添加剂的加入改变了高分子在铸膜液中的伸展状态,铸膜液的粘度越大,高分子在铸膜液中趋向卷缩状态,铸膜液体系的热力学稳定性越差;从相图可以看出三种添加剂对膜结构的影响顺序为PVP>PEG>Tween。研究了PPES和PES成膜过程动力学参数与膜结构、性能之间的关系;研究发现,随着聚合物浓度升高,铸膜液体系粘度上升,凝胶速度下降;溶剂的溶剂化作用越强,聚合物分子间的作用力越小,生成膜的表皮层较厚并且网络孔的孔径较小;随着添加剂Tween含量增加,相分离逐渐加剧,凝胶速度逐渐增加。以上结果为非线性成膜动力学理论提供方法基础。
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: --
发表时间: 2013
期刊: 北京化工大学学报(自然科学版)
影响因子: --
作者: [赵潇, 秦培勇]
通讯作者: 秦培勇
Preparation of PDMS membrane using water as solvent for pervaporation separation of butanol-water mixture
水为溶剂制备PDMS膜用于丁醇-水混合物渗透汽化分离
DOI: 10.1039/c3gc40291f
发表时间: 2013-01-01
期刊: GREEN CHEMISTRY
影响因子: 9.8
作者: [Li, Shufeng, Qin, Fan, Tan, Tianwei]
通讯作者: Tan, Tianwei
LBL Surface Modification of a Nanofiltration Membrane for Removing the Salts of Glutathione Solutions
用于去除谷胱甘肽溶液中的盐的纳滤膜的 LBL 表面改性
DOI: 10.1021/ie400694q
发表时间: 2013-05
期刊: Industrial & Engineering Chemistry Research
影响因子: --
作者: [Zhang, Tao, Gu, Haitao, Qin, Peiyong, Tan, Tianwei]
通讯作者: Tan, Tianwei
DOI: 10.1021/la400324b
发表时间: 2013-03
期刊: Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
影响因子: --
作者: [Peiyong Qin;Xinjun Hong;M. Nazmul Karim;T. Shintani;Ji-ding Li;Cuixian Chen]
通讯作者: Peiyong Qin;Xinjun Hong;M. Nazmul Karim;T. Shintani;Ji-ding Li;Cuixian Chen
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    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:
    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:
    国内基金
    海外基金