面向气相污染物一体化治理的催化膜制备与应用基础

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1510202
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    251.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0804.分离工程
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Based on the multi-pollutant control of coal-fired flue gas, the catalytic membrane materials and the multifunctional membrane reactors will be studied.The theories of design, preparation and application of catalytic membranes will be restablished. These researches will consolidate the fundamental theories ofinorganic membrane in china, push the commercial applications of the high-temperature gas cleaning and gas-solid reaction, and provide fundamental knowledge for catalytic materials and new separation materials as well as processes. This study will involve the following tasks: (1) the preparation of multifunctional membrane materials based on the cooperative mechanisms between mass transmission and reaction: Through the research on the mass transmission performance of gas in the pores, gradient porous membrane materials with high porosity will be designed, and the membrane formation mechanism and the construction methods of high porosity in the membrane preparation process will be studied. With the introduction of high-performance catalysts, multifunctional membrane materials with both catalytic and separation properties will be prepared. (2) The high-temperature stability of membrane materials in the high-temperature.atmospheres: Research on the evolution rules of membrane materials at high-temperature corrosive environment, and reveal the failure mechanism of membrane materials. The bending strength of the membrane will be improved by adding inorganic nanofibers. A relationship on flexural strength and microstructure of ceramic membrane will be established. (3) Design and application of membrane reactors combined reaction and separation: The membrane reactors combined particle separation and hazardous gas removal will be studied using the.high-temperature exhaust gas as application objects.The mechanism of deactivation of catalysts and the fouling membranes will be studied, which could provide a base for running the membrane reactors stably.
本项目以燃煤烟气净化为应用对象,开发用于气相污染物的一体化治理的催化膜及多功能膜反应器,建立催化膜材料的设计、制备和应用的理论与方法,推动膜技术在煤炭高效清洁利用中的工业应用,为催化材料、新型分离材料及过程的研究提供基础。主要研究内容:(1)基于传递与反应协同机制的多功能膜材料制备:通过气体在微孔中传递性能的研究,设计具有高孔隙率的梯度孔膜材料,将高性能催化剂引入到膜孔道中,制备出具备催化-分离一体化的膜材料;(2)高温气相环境下多功能膜材料的稳定性:研究催化膜材料在高温腐蚀环境下的性能演变行为,揭示膜材料长久失效机理,提出采用无机纳米纤维提高强度的方法,建立膜微结构与抗折强度关系;(3)反应分离一体化的膜反应器设计与应用:以燃煤高温尾气净化为应用对象,设计同时脱除超细粉尘与气相污染物的膜反应器,发展污染膜与催化剂再生方法,为膜反应器的稳定运行奠定基础。

结项摘要

基于高温烟气高效净化的应用需求,以用于气相污染物一体化治理的催化膜及多功能膜反应器为研究对象,开展了基于传递与反应协同机制的多功能膜材料制备、复杂气相环境下多功能膜材料的稳定性、反应分离一体化的膜反应器设计与应用等三方面研究,建立了碳化硅支撑体、成膜理论与膜形成过程中高孔隙率的构建方法,设计并制备了高孔隙率的梯度孔碳化硅多孔支撑体,结合纳米修饰技术构建二次载体并嵌入高性能催化剂,制备了催化-分离一体化的催化膜材料;研究了复杂燃煤烟气环境下催化膜材料微观结构动态演变规律,揭示了膜材料长久失效机理,给出了碳化硅膜及碳化硅催化膜适宜的应用环境;以高温尾气净化为应用对象,设计同时脱除超细粉尘与气相污染物的膜反应器,采用CFD模拟分析了膜反应器内反应与分离过程的流场,优化了反应器结构,为膜反应器的稳定运行奠定基础。项目制备出两种高强度高孔隙率的碳化硅陶瓷膜及四种催化膜,展现出高渗透性和NOx、VOCs催化活性,并进行了放大制备;建成了1000m3/h高温陶瓷膜除尘脱硝一体化装置现场侧线实验装置,第三方检测机构的检测结果表明,该多功能膜反应器的烟气进口粉尘浓度为32 g/Nm3时,出口浓度为3.8mg/Nm3,NOx进口浓度为367 mg/Nm3,NOx出口浓度为6 mg/Nm3,实现了燃煤烟气中氮氧化物与粉尘的超低排放。研究成果进一步夯实我国无机膜的基础理论,推进了陶瓷膜材料在高温气体净化与气固相反应过程中的工业应用,也为催化材料、新型分离材料及过程的研究提供基础,可促进我国大气污染治理水平的提升。发表学术期刊论文32篇,申请专利23件,获教育部高等学校科学研究优秀成果奖(技术发明)二等奖中国石油和化学工业联合会赵永镐科技创新奖、江苏省创新争先奖和江苏省专利发明人奖;指导博士后1名,博士生6名,硕士生25名。

项目成果

期刊论文数量(32)
专著数量(1)
科研奖励数量(5)
会议论文数量(2)
专利数量(23)
A novel ultralight 3D-Mn(OH)4 porous material for heavy metal ions removal from water
一种用于去除水中重金属离子的新型超轻3D-Mn(OH)4多孔材料
  • DOI:
    10.1016/j.seppur.2019.116426
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Separation and Purification Technology
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Wang Yanqiu;Chen Lu;Xu Zhenye;Yi Chengjie;Zhong Zhaoxiang;Ju Shengui;Xing Weihong
  • 通讯作者:
    Xing Weihong
Porphyrin-Functionalized Hierarchical Porous Silica Nanofiber Membrane for Rapid HCI Gas Detection
用于快速 HCI 气体检测的卟啉功能化分级多孔二氧化硅纳米纤维膜
  • DOI:
    10.1021/acs.iecr.8b02902
  • 发表时间:
    2018-08-29
  • 期刊:
    INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Hu, Min;Kang, Weimin;Xing, Weihong
  • 通讯作者:
    Xing, Weihong
A promising carbon fiber-based photocatalyst with hierarchical structure for dye degradation
一种有前景的具有分级结构的碳纤维基光催化剂,用于染料降解
  • DOI:
    10.1039/c7ra02583a
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Gu, Chen;Xiong, Sen;Xing, Weihong
  • 通讯作者:
    Xing, Weihong
A bifunctional MnOx@PTFE catalytic membrane for efficient low temperature NOx-SCR and dust removal
用于高效低温NOx-SCR和除尘的双功能MnOx@PTFE催化膜
  • DOI:
    10.1016/j.cjche.2019.11.014
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Chinese Journal of Chemical Engineering
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Feng Shasha;Zhou Mengdi;Han Feng;Zhong Zhaoxiang;Xing Weihong
  • 通讯作者:
    Xing Weihong
Amphiphobic PFTMS@nano-SiO2/ePTFE membrane for oil aerosol removal
用于去除油雾的双疏 PFTMS@nano-SiO2/ePTFE 膜
  • DOI:
    10.1021/acs.iecr.8b02385
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Xu Chong;Fang Jian;Low Ze-Xian;Feng Shasha;Hu Min;Zhong Zhaoxiang;Xing Weihong
  • 通讯作者:
    Xing Weihong

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其他文献

用于空气净化的双疏膜制备及应用进展
  • DOI:
    10.11949/0438-1157.20201356
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱肖;冯厦厦;仲兆祥;邢卫红
  • 通讯作者:
    邢卫红
Adsorption Equilibrium, Kinetics, and Thermodynamic Studies of Cefpirome Sulfate by Using Macroporous Resin
大孔树脂对硫酸头孢匹罗的吸附平衡、动力学和热力学研究
  • DOI:
    10.1021/acs.jced.7b00629
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    JOURNAL OF CHEMICAL AND ENGINEERING DATA
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛峰;王付刚;陈帅;居沈贵;邢卫红
  • 通讯作者:
    邢卫红
-Al2O3膜对单组分无机盐溶液的截留性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    膜科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    漆虹;韩静;江晓骆;柳永新;范益群;邢卫红
  • 通讯作者:
    邢卫红
ZrO2中孔膜的制备及其耐酸碱腐蚀性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    过程工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    漆虹;江晓骆;韩静;范益群;邢卫红
  • 通讯作者:
    邢卫红
陶瓷膜反应器用于氯化亚铜催化剂的制备
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张峰;仲兆祥;邢卫红;金万勤
  • 通讯作者:
    金万勤

其他文献

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邢卫红的其他基金

专题研讨类:未来膜传递理论与技术发展
  • 批准号:
    22342018
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    10 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
同碳数烃高效分离的先进微孔膜精密构筑及传递机制研究
  • 批准号:
    U22A20414
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    255.00 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
特种分离膜
  • 批准号:
    21921006
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    1050 万元
  • 项目类别:
    创新研究群体项目
外环流气升式陶瓷膜反应器的基础研究
  • 批准号:
    21076102
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    32.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型分离材料的制备与应用的关键科学问题
  • 批准号:
    20436030
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
    150.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 资助金额:
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相似海外基金

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  • 财政年份:
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知道了

AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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