FePc-TiO2/CS复合材料制备及光催化降解染料废水 被引量：9

1

作者 代岩 王硕 +1 位作者 田黎明 肖武 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期89-92,共4页

二氧化钛(TiO_2)具有化学稳定性好和光催化活性高等优点,广泛应用于光催化降解反应中,但其对可见光利用率较低。利用酞菁铁(FePc)在可见光区具有强吸收的特点提升TiO_2在可见光下的光催化性能。采用冷冻干燥法制备酞菁铁-二氧化钛/壳聚... 二氧化钛(TiO_2)具有化学稳定性好和光催化活性高等优点,广泛应用于光催化降解反应中,但其对可见光利用率较低。利用酞菁铁(FePc)在可见光区具有强吸收的特点提升TiO_2在可见光下的光催化性能。采用冷冻干燥法制备酞菁铁-二氧化钛/壳聚糖(FePc-TiO_2/CS)复合材料,并对其表面形貌、晶型结构以及热失重行为进行表征,同时将其作为光降解催化剂进行酸性橙7溶液的降解。结果表明,采用冷冻干燥法制备的FePc-TiO_2/CS复合材料具有多孔结构,在100~200℃温度范围内,FePc分解导致复合材料的热失重曲线有明显的失重峰。FePc-TiO_2/CS复合材料具有较高的光催化降解率,在30 min内对酸性橙7溶液的降解率达到90%以上。复合材料同时具有较好的稳定性,在重复使用3次后,对酸性橙7仍然保持较高的光催化活性。 展开更多

关键词 酞菁铁 二氧化钛 光催化 复合材料 染料降解

下载PDF 职称材料

膜调控的头孢呋辛钠溶析-冷却耦合结晶成核介稳区测定及分析

2

作者 张梁 马骥 +2 位作者 贺高红 姜晓滨 肖武 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期260-268,共9页

溶析-冷却耦合结晶可以提高结晶产率的同时,降低溶析剂的消耗量,是一种高效的耦合分离过程。传统的溶析结晶传质的界面往往受到宏观混合规模的限制,传质调控通常为亚毫米级,容易爆发成核,导致结晶产品的纯度差、平均粒度小、晶体粒度分... 溶析-冷却耦合结晶可以提高结晶产率的同时,降低溶析剂的消耗量,是一种高效的耦合分离过程。传统的溶析结晶传质的界面往往受到宏观混合规模的限制,传质调控通常为亚毫米级,容易爆发成核,导致结晶产品的纯度差、平均粒度小、晶体粒度分布宽,因而需要更精确的调节策略。本文提出了一种新型的膜辅助溶析-冷却耦合结晶的方法,应用于头孢呋辛钠的结晶过程研究。其中,聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜作为精确添加溶析剂和高效混合的界面,实现过饱和度的均匀分布。为了对比膜辅助溶析-冷却耦合结晶和传统耦合结晶方式的调控效果,对膜辅助溶析-冷却耦合结晶过程进行更为精确的调控,分别测量了传统和膜辅助条件下溶析-冷却耦合结晶的头孢呋辛钠-水-乙醇体系的介稳区宽度,计算了成核动力学参数。使用响应面方法和理论模型分析了冷却速率、溶析剂添加速率和溶析剂组分对介稳区宽度的影响,并比较了传统结晶和膜辅助结晶的介稳区特征。结果表明,膜辅助溶析-冷却耦合结晶的成核级数和成核速率常数(n=2.07,kn=158.15)均小于常规耦合结晶(n=2.45,kn=493.22),成核动力学方面更加温和,可调控性更强。 展开更多

关键词 膜辅助结晶 介稳区 溶析-冷却耦合结晶 过程强化 响应面方法

下载PDF 职称材料

电辅助磺化聚砜膜分离医药废水传递机理的分子动力学模拟研究

3

作者 齐智博 贺高红 姜晓滨 《化学工业与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期94-104,共11页

医药生产废水的膜法分离技术对实现绿色医药化工意义重大。其中,通过电场辅助强化膜分离效率,阻止荷电医药分子迁移、离子跨膜传递,有较好的应用前景。但目前尚无分子尺度模型揭示相关膜界面和膜传递通道内的分离机制,也制约了相关新型... 医药生产废水的膜法分离技术对实现绿色医药化工意义重大。其中,通过电场辅助强化膜分离效率,阻止荷电医药分子迁移、离子跨膜传递,有较好的应用前景。但目前尚无分子尺度模型揭示相关膜界面和膜传递通道内的分离机制,也制约了相关新型膜材料设计和膜技术研发。利用分子动力学模拟(MD)技术,从分子层面上探究电场辅助下的磺化聚砜膜(SPSf)分离头孢呋辛钠医药废水的机理,并模拟膜内含水量对离子传递行为的影响。模拟过程中能量、温度波动低于10%,证明模型设定与计算方法可靠;所构建模型玻璃化转变温度与实验值接近,证明所选力场合适,所得数据可用于后处理及结果分析。结果表明,外加电场增强膜表面带电基团对同性离子的排斥能力。随着电场在一定程度上的增强(0~0.15 V·Å^(-1)),解离后的荷电膜对带负电粒子排斥能力增强(SPSf解离后,膜表面头孢呋辛离子强度下降15.7%),对Na+吸附更强(Na+强度增加19.4%),证明电增强Donnan效应与电增强吸附/脱附是电辅助荷电纳滤膜分离医药废水的主要作用机理。此外,分析了电场强度与膜内含水量对离子在SPSf膜体系中扩散的影响。在模拟实验范围内,随着含水量与电场强度增大,荷电膜内离子扩散能力增强;在膜内含水量λ=2.0、0.10 V·Å^(-1)时,Na+扩散系数与头孢呋辛离子扩散系数相差1.54×10^(-6)cm^(2)·s^(-1),在这种条件下离子选择性最高。通过分子动力学模拟技术(MD)从微观层面解释电辅助荷电膜分离医药工业废水的调控机理,为理性设计和选择荷电膜材料与膜表面的基团改性提供了有益的理论参考。 展开更多

关键词 膜分离 分子动力学模拟 电场强化 医药废水 Donnan效应

下载PDF 职称材料

含氟聚酰亚胺的气体渗透性研究 被引量：5

4

作者 王汉利 阮雪华 +5 位作者 代岩 贺高红 单体美 王磊 孟祥青 许国锋 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期34-40,共7页

在玻璃态聚合物中引入立体侧基,能够降低主链堆叠,增加自由体积,提高聚合物的气体渗透性.提出利用立体结构的六氟三苯二胺(BABTFMM),同六氟二酐(6FDA)进行缩聚制备具有高气体渗透性的含氟聚酰亚胺,采用巨正则蒙特卡罗(GCMC)和分子动力学... 在玻璃态聚合物中引入立体侧基,能够降低主链堆叠,增加自由体积,提高聚合物的气体渗透性.提出利用立体结构的六氟三苯二胺(BABTFMM),同六氟二酐(6FDA)进行缩聚制备具有高气体渗透性的含氟聚酰亚胺,采用巨正则蒙特卡罗(GCMC)和分子动力学(MD)方法预测了其气体渗透分离性能.分子模拟结果表明,二胺单体中的六氟二甲苯侧基通过空间位阻和主链构型限制,增加了含氟聚酰亚胺的主链间距,降低了堆积密度,增加了自由体积,可以提高含氟聚酰亚胺的气体渗透性.制备了6FDA-BABTFMM和6FDA-ODA两种含氟聚酰亚胺的均质膜进行气体渗透性能测试.结果表明,气体渗透性能测试结果同分子模拟结果一致,6FDA-BABTFMM较6FDA-ODA型聚酰亚胺的渗透性大幅增加,O_2、N_2、CH_4和CO_2渗透速率分别为25.1×10^(-9)、6.8×10^(-9)、5.7×10^(-9)、103.8×10^(-9 )mol/(m^2·s·Pa). 展开更多

关键词 结构设计 含氟聚酰亚胺 气体渗透性 分子模拟

下载PDF 职称材料

有机膜精确调控传质的新型溶析结晶及过程强化 被引量：5

5

作者 盛磊 脱凌晗 +1 位作者 姜晓滨 贺高红 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1692-1700,共9页

溶析结晶是一种环保、高效的结晶方法,在温敏性、低溶解度物系的晶体生产领域具有不可替代的重要作用。但是,传统溶析结晶过程中溶液过饱和度的时空均一性差,传质调控为微米级尺度,容易爆发成核,是亟待解决的关键问题。本文提出利用聚醚... 溶析结晶是一种环保、高效的结晶方法,在温敏性、低溶解度物系的晶体生产领域具有不可替代的重要作用。但是,传统溶析结晶过程中溶液过饱和度的时空均一性差,传质调控为微米级尺度,容易爆发成核,是亟待解决的关键问题。本文提出利用聚醚砜(PES)中空纤维膜,为溶析剂与结晶溶液之间的传质提供均匀稳定的界面,实现结晶溶液与溶析剂的精确混合和结晶过程强化,开发了一种新型的溶析结晶传质调控技术。溶析剂在压力差驱动下均匀渗透通过有机膜,在结晶溶液一侧的膜外表面形成溶析剂液膜层,通过表面液膜的不断更新,将传统溶析结晶的毫米级宏观混合转变为亚微米级尺度的微观混合,实现过饱和度的均匀分布。同时,这层液膜的存在,避免了结晶溶液直接接触膜表面,有效地解决了异相成核附着导致膜污染的问题。实验中,对壳程流速做出周期性改变后,渗透通量可即时发生一致的线性响应变化,证实有机膜调控传质过程的精确性和灵敏性。PES膜重复使用多次后,渗透通量仍可以保持稳定。相比传统的滴加式溶析结晶,在相同的溶析剂传质速率下,有机膜调控过程制备的晶体产品,形貌更加规整、粒径分布更集中。因此,在溶析剂精确传质和抗污染方面,有机膜调控的溶析结晶过程均表现出良好的性能,为药物、大分子结晶的高效工业化制备开拓了新的思路。 展开更多

关键词 有机膜 溶析结晶 传质 过程强化 液膜更新

下载PDF 职称材料

利用烟气废热的LiBr制冷液化粗CO2节能新工艺 被引量：4

6

作者 阮雪华 辛月 +3 位作者 张宁 焉晓明 代岩 贺高红 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1985-1991,共7页

二氧化碳液化是衔接碳捕集与封存利用(CCSU)的重要环节。传统的低温液化工艺,操作温度低于–20℃,为避免水结冰冻堵,脱水预处理过程复杂、制冷能耗高,显著增加了CCSU的成本。对此,本研究提出利用烟气废热的LiBr制冷液化CO_2新工艺。以... 二氧化碳液化是衔接碳捕集与封存利用(CCSU)的重要环节。传统的低温液化工艺,操作温度低于–20℃,为避免水结冰冻堵,脱水预处理过程复杂、制冷能耗高,显著增加了CCSU的成本。对此,本研究提出利用烟气废热的LiBr制冷液化CO_2新工艺。以烟气携带的低温废热为热源驱动LiBr吸收式制冷机,制取4℃左右的冷媒;同时,提高粗二氧化碳的压力,使液化温度升高至7℃以上,与冷媒温度匹配。本工艺二氧化碳液化温度高于水的冰点以及水合物形成的临界温度,不再需要复杂的脱水预处理过程。Aspen Plus过程模拟分析表明,本项目提出的新工艺,全过程的压缩功耗(二氧化碳压缩+制冷压缩)为123.7 kW·h/t液态二氧化碳,比传统工艺节省约23.9%。以20万吨/年工业级二氧化碳生产装置为例,新工艺通过综合利用低温废热,每年可减少电耗7.70×10~6 kW·h,节省运行成本约225万元,具有显著的节能效果和经济效益。 展开更多

关键词 碳捕集 CO2液化 低温废热 吸收式制冷 优化设计

下载PDF 职称材料

高效膜蒸馏结晶过程的研究进展 被引量：4

7

作者 姜晓滨 孙国鑫 贺高红 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期3905-3918,共14页

全球性的水资源短缺及环境污染问题,使得工业废水处理、海水淡化、高价值溶质综合利用的需求日益迫切。膜蒸馏结晶过程可以充分利用低品质热源,实现高纯度水溶剂分离、盐分结晶制备,对于实现分离过程零排放和协同增效有重要意义。同时,... 全球性的水资源短缺及环境污染问题,使得工业废水处理、海水淡化、高价值溶质综合利用的需求日益迫切。膜蒸馏结晶过程可以充分利用低品质热源,实现高纯度水溶剂分离、盐分结晶制备,对于实现分离过程零排放和协同增效有重要意义。同时,膜蒸馏结晶也可以与多级闪蒸,多效精馏、纳滤、正向渗透、反渗透等过程进行耦合,进一步提高整体分离效率。此外,该过程对于调控晶体外部形貌,制备晶体尺寸分布集中、流动性好的晶体产品也有积极作用。基于此,针对膜蒸馏结晶原理、过程调控机制以及创新过程应用几个方面开展论述,总结了膜蒸馏结晶技术在高效分离、结晶过程精准控制等领域的关键问题和发展趋势。 展开更多

关键词 膜蒸馏 结晶 分离过程 水处理 过程耦合

下载PDF 职称材料

疏水界面上的NaCl液滴蒸发过程内环流调控机制研究

8

作者 李正涛 袁志杰 +1 位作者 贺高红 姜晓滨 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1904-1913,F0001,共11页

盐水微液滴蒸发结晶在海水淡化、晶体制备、药物预混合和颗粒筛选中具有非常重要的作用。通过计算流体动力学模型,对不同疏水界面传热系数和不同直径疏水平台上的NaCl盐水液滴蒸发过程开展模拟研究,主要通过模拟预测了液滴内流体在温度... 盐水微液滴蒸发结晶在海水淡化、晶体制备、药物预混合和颗粒筛选中具有非常重要的作用。通过计算流体动力学模型,对不同疏水界面传热系数和不同直径疏水平台上的NaCl盐水液滴蒸发过程开展模拟研究,主要通过模拟预测了液滴内流体在温度和浓度差作用下的环流演变机制。模拟结果通过光学可视化和红外热成像仪进行了验证。结果表明,常温蒸发下,NaCl液滴内部的环流主要由Rayleigh对流和溶质Marangoni效应主导。不同的固液界面传热系数会影响液滴的升温速率和温度分布,当温差大于一定值时,热Marangoni效应可以主导液滴内部环流。基于Rayleigh数和Marangoni数的调控区间制得了流场演变相图,有效地预测液滴内部的环流状态。盐水液滴内环流方向和持续时间可以通过调整热Marangoni效应来控制,从而影响最终蒸发结晶的晶体形貌和沉积分布。这项工作可以为蒸发界面设计、蒸发结晶的过程控制等提供理论依据。 展开更多

关键词 盐水液滴蒸发 Rayleigh对流 Marangoni对流 界面张力 计算流体力学 数值分析

下载PDF 职称材料

膜辅助添加晶种的过硫酸铵冷却结晶在线监测与过程调控 被引量：3

9

作者 邵冠瑛 贺高红 姜晓滨 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期6226-6234,共9页

冷却结晶是经典的溶液结晶过程,常用于分离溶解度随温度变化较大的物质,制备高品质晶体产品。直接进行降温会导致成核速率不可控,得到的晶体产品质量差。在工业中通常选择在溶液结晶介稳区内投放适量晶种来诱导成核,但晶种制备过程复杂... 冷却结晶是经典的溶液结晶过程,常用于分离溶解度随温度变化较大的物质,制备高品质晶体产品。直接进行降温会导致成核速率不可控,得到的晶体产品质量差。在工业中通常选择在溶液结晶介稳区内投放适量晶种来诱导成核,但晶种制备过程复杂,而且成功的添加晶种过程取决于晶种的粒度分布、数量、投放时机和操作人员的经验等因素,降低了产品质量的批次重复性。本文利用聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜组件为结晶溶液和冷却液提供换热界面,结晶溶液温度降低,在膜界面处形成较均匀的过冷度梯度,进而在低过饱和度下发生异相成核,实现膜辅助添加晶种的过硫酸铵冷却结晶过程调控。膜组件中产生的晶种进入结晶釜中继续生长,将成核和生长过程进行解耦。在线结晶检测系统捕捉到的照片证实了通过控制膜组件使用温度和时长两个操作参数便可得到具有较好的形貌、较窄的粒度分布的晶种。相比直接冷却结晶,在相近的降温速率下,膜辅助添加晶种过程制备的晶体产品具有更大的平均粒径,且粒度分布更集中,表面更加光滑。因此,膜辅助冷却结晶呈现了良好的成核控制能力,有望实现晶种自动制备和添加功能,为高附加值晶体产品的冷却结晶过程开发提供了新方向。 展开更多

关键词 冷却结晶 膜结晶 晶种 过程控制 在线监测

下载PDF 职称材料

高浓度Na^(+)//NO_(3)^(-),SO_(4)^(2-)-H_(2)O溶液的膜蒸馏结晶耦合过程调控 被引量：2

10

作者 孙国鑫 苟萌萱 +3 位作者 周诚 常佩 贺高红 姜晓滨 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期3078-3089,共12页

煤化工、含能材料等工业领域产生的富含硝酸盐、硫酸盐的高浓废水排放量巨大、环境危害严重。高浓度复合盐水低能耗处理的同时实现高品质结晶过程调控,已经成为一个重要的研究方向。针对典型的高浓度Na^(+)//NO_(3)^(-),SO_(4)^(2-)-H_(... 煤化工、含能材料等工业领域产生的富含硝酸盐、硫酸盐的高浓废水排放量巨大、环境危害严重。高浓度复合盐水低能耗处理的同时实现高品质结晶过程调控,已经成为一个重要的研究方向。针对典型的高浓度Na^(+)//NO_(3)^(-),SO_(4)^(2-)-H_(2)O溶液体系,提出利用膜蒸馏结晶耦合技术处理,通过微孔膜界面调控目标盐分的成核能垒,有效控制了典型蒸发结晶过程中多元盐离子扩散差异、爆发成核,避免了形成空心、高杂质离子包藏的晶体,提升了结晶纯度和分离效率;同时,提出在膜蒸馏的优势分离区间内蒸发溶剂,然后再通过减压蒸发结晶的优化设计思路,降低了膜表面结垢和膜孔润湿风险,进一步提升了整个过程能量效率,提高了膜可重复利用率。研究为开发高浓度复合无机盐水处理技术提供了新思路。 展开更多

关键词 膜蒸馏 减压蒸发 结晶 过程耦合 盐水处理

下载PDF 职称材料

均匀水凝胶片层高效调控一水合尿酸钠晶习

11

作者 夏泽秋 贺高红 +1 位作者 王林 姜晓滨 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期977-989,共13页

结晶机理和晶习调控是结晶工程研究和应用的关键。例如,尿酸盐结晶对高尿酸血症引起的痛风的研究有重要意义。使用制造的仿生水凝胶材料控制结晶是一种新颖的方法,本文以聚丙烯(PP)膜作为基膜,使用紫外光交联法制备了8种不同聚合结构的... 结晶机理和晶习调控是结晶工程研究和应用的关键。例如,尿酸盐结晶对高尿酸血症引起的痛风的研究有重要意义。使用制造的仿生水凝胶材料控制结晶是一种新颖的方法,本文以聚丙烯(PP)膜作为基膜,使用紫外光交联法制备了8种不同聚合结构的水凝胶复合膜,优选了界面诱导结晶性能优异的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯-N-异丙基丙烯酰胺(PEGDA-NIPAM)水凝胶材料继续优化。综合分析NaCl液滴蒸发实验和水凝胶制备的可重复性,选用PEGDA-NIPAM(物质的量比2∶1)制备水凝胶切片(HGS)。该种HGS具有均匀表面、垂直结构,厚度、切片质量可通过面积进行直接量化制备。研究NaCl盐溶解吸附-结晶实验,表明制备的HGS拥有pH-温度混合的高效界面成核和浓度调控功能,可作为调控溶液结晶的功能微平台。将HGS引入二水合尿酸晶体与模拟体液的混合晶浆中,调控尿酸钠一水合物晶体(MSUM)的结晶过程和晶体形貌。结果表明,HGS的加入可以强化晶体转化过程,结晶时间由传统方法的72h缩短为水凝胶片层法的20h。同时,HGS还能促进晶体生长和晶体间团聚,能快速获得不同层级多尺度结构的晶体,形成与无HGS条件制备的晶体完全不同的全新晶习。本工作为揭示发展相关晶体的形貌控制方法提供了新的思路。 展开更多

关键词 尿酸盐晶体 形态选择性 水凝胶 成核 晶习 结晶调控

下载PDF 职称材料