膜反应器研究及其应用

膜反应器将膜技术和反应器结合在一起,具有传统工艺无可比拟的优点.本文介绍了膜反应器的类型及其优势,从膜催化反应器和膜生物反应器2个大的方面介绍了膜反应器的发展、研究和应用情况.     

无机盐对聚二甲基硅氧烷/陶瓷复合膜渗透汽化性能的影响

将渗透汽化应用于醇/水体系的分离,具有诸多显著的优势。然而,目前的研究大都基于二元体系,而实际的应用体系是多元的,还包含少量无机盐和糖类等,它们的存在对膜的性能具有一定的影响。本文研究了NaCl、KCl和MgCl2 3种无机盐的加入对聚二甲基硅氧烷 （PDMS）/陶瓷复合膜渗透汽化性能的影响。结果表明,在313 K,无机盐的加入使复合膜的分离因子和通量均有所提高。其中二价盐MgCl2对渗透汽化性能的影响最为显著,分离因子最大提高到醇/水体系的2.8倍。而一价盐NaCl和KCl的加入,使分离因子分别提高为醇/水体系的2.5倍和2.4倍。同时借助于Setschenow扩展方程计算了乙醇活度,对实验结果进行了初步的解释。     

用脱硫石膏制备高强石膏粉的转晶剂

半水石膏在没有外界因素干扰的情况下通常自由生长成针状晶体.为改变半水石膏晶体生长习性,获得短柱状的晶体,一般在溶液中加入改变晶体生长习性的转晶剂,转晶剂对高强石膏晶体的形成具有一定的诱导作用.综合利用"水溶液法"和"蒸汽加压法"形成了具有特色的"汽液结合法"工艺制备α型半水石膏,通过添加不同种类、不同数量的转晶剂来观察并研究探讨石膏晶体的形成结构以及抗压性能.结果表明:复合掺加0.040%硫酸铝和0.08%磺化三聚氢胺(F10)的效果最好,抗压强度可以提高33.21%.     

γ-聚谷氨酸乙酯与γ-聚谷氨酸苄酯的生物降解性能

为了了解生物可降解聚合物γ-聚谷氨酸（γ-PGA）乙酯与γ-聚谷氨酸苄酯的生物降解性能,采用枯草杆菌NX-2（Bacillus subtilis）、黑曲霉（Aspergillus niger）和土埋法对γ-PGA乙酯和γ-PGA苄酯的降解性能进行研究,用扫描电镜观察降解结果.结果表明：枯草杆菌对γ-PGA乙酯和γ-PGA苄酯的降解作用优于黑曲霉;相对厚度较大的薄膜,在枯草杆菌NX-2中缓慢降解;在黑曲霉中,γ-PGA乙酯的降解速率相对较慢,薄膜的形态没有发生变化;γ-PGA苄酯的降解性能优于γ-PGA乙酯.     

熔盐法合成片状NaNbO3晶体

片状NaNbO3晶体可作为反应模板晶粒生长技术（RTGG）制备高取向铌酸钾钠无铅压电陶瓷的模板晶体,通常采用两步熔盐法合成.首先合成片状Bi2.5Na3.5Nb5O18（BNN5）晶体,然后以BNN5晶体作为前驱体合成NaNbO3晶体.借助X射线衍射（XRD）仪、扫描电镜（SEM）及高分辨透射电镜（HRTEM）,考察合成温度以及保温时间对晶体物相、形貌和尺寸的影响并揭示片状NaNbO3晶体的形成机理.结果表明：以NaCl为熔盐,1150℃保温4h,得到物相单一、形貌规则、尺寸均一的片状NaNbO3晶体,晶体尺寸约为15μm×10μm×1μm.片状NaNbO3晶体的形成机理是高温条件下由于熔盐中Na2CO3作用,BNN5晶体中[Bi2O2]层被破坏,Bi^3＋、O^2-不断从结构中析出,[Bi2O2]层脱离.同时一部分Na^＋进入晶格中取代[NbO6]八面体空隙中的Bi^3＋,另一部分Na^＋进入[Bi2O2]层脱离后形成的空位中与NaNbO3基元进行结构重排,最终形成NaNbO3晶体.     

吸附剂孔内扩散对模拟移动床分离过程的影响

为考察孔内扩散对模拟移动床分离过程的作用,采用综合速率模型对其进行研究,其中流动相模型为轴向扩散活塞流,颗粒相为Fiek定律描述的扩散方程,液相和固相之间的吸附平衡采用改进的Langmuir吸附等温线．对流动相和颗粒相分别采用有限元Galerkin法和正交配置法,沿空间方向离散化后的常微分方程组运用MATI。AB的ODE求解器求解．在验证了模型和离散方法对模拟移动床吸附分离过程计算的可靠性的基础上,模拟了EMD53986对映体的模拟移动床分离过程,跟文献中使用忽略孔内传质过程的模型得到的计算值相比,模拟值与实验值吻合得更好,表明孔内扩散传质过程对模拟移动床模拟计算的重要性．     

不锈钢微滤膜在5'-核苷酸生产过程中的应用

采用不锈钢微滤膜,对酶解RNA制备5'-核苷酸中杂蛋白的分离工艺进行了研究.考察了压力、温度对膜渗透通量、杂蛋白截留率以及透过液中杂蛋白含量等的影响,确定最佳工艺操作条件为:压力3.8 kg·cm-2、温度20℃,此时杂蛋白截留率达到66.7%、膜透过液中杂蛋白含量约为0.1 mg·mL-1.研究表明,滤饼层模型能较好地解释不锈钢膜的膜污染问题,通过考察膜渗透通量的恢复率,确定了最佳膜清洗方案,整个清洗过程只需要110 min,操作简捷,膜渗透通量能完全恢复.     

聚丙烯腈基炭纳米球的制备

采用低浓度水相分散聚合的方法合成了粒径在230 nm～250 nm的聚丙烯腈球,对其依次经过冷冻干燥、氧化及炭化工艺,用扫描电镜对炭化后的样品形貌进行了观察.结果表明,聚丙烯腈球炭化后转化为粒径在170 nm～190 nm之间的炭纳米球.炭纳米球经1 500 ℃,2 300 ℃及2 800 ℃的高温处理后,X射线衍射仪分析表明,在2 300 ℃处理温度以上可以得到石墨化度明显增加的炭纳米球.     

一种新型联苯型多苯氧基聚酰亚胺的合成及其表征

以2,2-双(3-苯基-4-羟基苯基)丙烷(双OPP-A)、对硝基氯苯、无水碳酸钾为基本原料,在冠醚作为相转移催化剂的作用下缩合制得2,2-双[3-苯基-4(4-硝基苯氧基)苯基]丙烷(BPNPOPP);在此基础上,采用水合肼还原得到2,2-双[3-苯基-4(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BPAPOPP)单体.将其与均苯四甲酸二酐(PMDA)通过缩聚反应、热环化制备了一种联苯型多苯氧基聚酰亚胺.结果表明:缩合制备BPNPOPP,收率达到97.8%以上.还原制备BPAPOPP单体,熔点160.6～161.3℃.此种单体制备的聚酰亚胺玻璃化转变温度为233.2℃,易于加工;热分解温度(质量损失率10%)为503.8℃,具有很好的耐热性能;拉伸强度达到111.8 MPa,断裂伸长率为6.68%,薄膜的热膨胀系数为49.7×10-6K-1,是一种性能优良的材料.     

CO_2、CH_4和N_2在不同硅铝比β沸石上的吸附分离性能

采用体积法在273 K和303 K温度下对CO_2,CH_4和N_2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附分离性能进行了研究.实验结果表明,Langmuir-Freundlich模型能够较好地拟合吸附实验数据;同一样品上,CO_2的吸附量要大于CH_4和N_2的吸附量;随着硅铝比的减小CO_2的吸附量增加,而硅/铝比对CH_4和N_2的吸附量的影响较小.通过结合Virial方程计算CO_2、CH_4和N_2在不同硅/铝比β沸石上的亨利定律常数和吸附选择性,发现所研究样品对CO_2/CH_4和CO_2/N_2均具有很高的吸附选择性,随着样品硅/铝比的减小,CO_2/CH_4和CO_2/N_2的吸附选择性显著增加,说明较低硅/铝比β沸石有利于分离CO_2.用Clausius-Ciapeyron方程求得CO_2,CH_4和N_2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附热与吸附量无关,表明β沸石是一种表面势场均匀的吸附剂.