一体式流化床膜反应器合成二甲基二氯硅烷

提出将陶瓷膜与流化床反应器耦合构成一体式流化床膜反应器,用于直接法合成二甲基二氯硅烷。实验考察了催化剂浓度、脉冲反吹对反应效率和膜分离性能的影响,并对反应前后的触体及陶瓷膜进行了表征。结果表明,催化剂浓度小于4%(质量)时,二甲基二氯硅烷的选择性均可维持在85%以上,硅粉转化率随催化剂浓度的增大而增大;催化剂浓度在4%~8%时,二甲基二氯硅烷的选择性随催化剂浓度增加而略有下降,当催化剂浓度大于8%时,二甲基二氯硅烷选择性明显下降。触体失活后粒径减小,硅粉表面积碳随催化剂浓度的增加而升高。陶瓷膜表面形成内外两层滤饼,内层滤饼主要成分为铜,外层滤饼主要成分为碳;不同催化剂浓度下,陶瓷膜对粉尘的截留率均可达100%,反应过程中跨膜压差随时间变化较小,脉冲反吹可增加硅粉转化率。     

α-Al_2O_3中空纤维支撑体的制备与表征

采用干-湿法纺丝技术制备了α-Al2O3中空纤维支撑体,系统研究了Al2O3/PESf(聚醚砜)原料比、焙烧温度、保温时间以及原料粒径等因素对支撑体结构性能的影响.优化的支撑体渗透性为4.09×10-5mol/(m2.s.Pa),弯曲强度为142.7 MPa,最大孔径与平均孔径分别为0.66μm和0.56μm.在该支撑体上合成了NaA分子筛膜,其水/乙醇分离因子>5 000,通量达7.37 kg/(m2.h).     

中国膜科学技术的创新进展

膜技术可在温和、低成本条件下实现物质分子水平的分离,已成为当代解决人类面临的能源、水资源、环境等领域重大问题的共性技术,受到各国政府高度重视。近年来,随着政府的大力支持与科研院校的持续研发,中国膜领域取得了突飞猛进的发展。本文总体回顾我国膜科学技术的发展历程,从膜设计、制备与应用的基础研究与产业应用角度,简要概括我国近10年来在水处理膜、渗透汽化膜、气体分离膜、离子交换膜、无机膜、膜反应器、新型膜方面取得的创新进展,并展望未来的研究方向与发展目标。     

燃烧法制备二氧化钛催化剂的条件对其可见光催化性能的影响

Titania catalysts were synthesized by a solution combustion method （SCM）. Photodegradation of 4-chlorophenol （4-CP） using the synthesized catalysts was studied under both visible light （λ≥420nm） and sunlight irradiation. The effect of preparation conditions on photocatalytic activities of the synthesized catalysts was investigated. The optimal photocatalytic activity of the catalyst （denoted as A1 ） was obtained under the following synthesis conditions： ignition temperature of 350~C, fuel ratio （ φ） of 1 and calcination time of lh. The degradation and mineralization ratio of 4-CP were 78.2% and 53.7% respectively under visible light irradiation for 3h using catalyst A1. And the catalyst A1 also showed high photocatalytic activity under sunlight irradiation.     

一体式陶瓷膜反应器在对硝基苯酚催化加氢中的应用

设计了液固一体式陶瓷膜反应器,开展对硝基苯酚加氢过程的研究,着重考察了不同膜组件对加氢反应和膜过滤的影响,并对一体式反应器的反应分离性能进行了研究.结果表明,膜组件的引入都会增加纳米镍催化剂的吸附,使加氢速率降低,其中水平膜组件使加氢速率下降了36.4%,影响最大.L型膜组件的渗透性能最高,且对加氢速率的影响较小.一体式陶瓷膜反应器中催化加氢速率的衰减程度小于分置式膜反应器,随着催化剂套用次数的增加,膜处理能力先明显下降后趋于平缓.     

限域传质分离膜

阐述了限域传质分离膜的研究背景及现状,分析了该领域面临的关键科学问题及研究思路,介绍了我国在此领域的研究进展,并提出了未来的发展方向。     

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。     

陶瓷中空纤维担载有机共混渗透汽化脱水膜的制备及表征

在多孔陶瓷中空纤维支撑体表面用浸渍提拉法制备了致密、无缺陷的有机分离层,其中有机分离层是以马来酸酐交联的对水具有分离选择性的壳聚糖(CS)-聚乙烯醇(PVA)共混复合材料.采用扫描电子显微镜、溶胀度分析与渗透汽化性能测试等手段,系统地考察了支撑体孔径和不同CS和PVA共混比例对膜性能的影响.同时研究了进料液水含量和操作温度对乙酸乙酯脱水渗透汽化性能的影响.实验结果表明,该复合膜在乙酸乙酯渗透汽化脱水过程中表现出优异的分离性能,在操作温度50℃,料液水质量分数为3％时,CS共混比(质量分数)为60％的PVA-CS共混复合膜的渗透通量高达1 195 g/(m2·h),对水的分离因子大于10 000.所制备的陶瓷中空纤维担载有机共混渗透汽化脱水膜将具备良好的商业应用前景.     

微纳介尺度气液反应过程强化

阐述了微纳介尺度气液反应过程强化的研究背景,分析了该领域面临的微纳介区域中介质分散机制的关键科学问题及研究思路。以超重力反应器、膜反应器为例,介绍了我国在气液反应过程强化方面的基础研究以及潜在的工业应用,并提出了未来的发展方向。     

制备条件对钯/陶瓷膜催化剂性能的影响

将钯纳米颗粒负载于陶瓷膜表面制备钯/陶瓷膜催化剂,并用于对硝基苯酚催化加氢反应中,考察了陶瓷膜孔径,硅烷偶联剂KH550溶剂及其浓度和改性时间,钯盐浸渍浓度、温度及时间以及还原温度对膜催化剂催化性能的影响.结果表明,采用孔径为200 nm 的氧化铝陶瓷膜,在6g/L的硅烷偶联剂KH550溶液中浸渍48 h,然后在40℃的浓度为0.030 mol/L乙酸钯溶液中浸渍20 h,最后采用水合肼在0℃还原30 min,得到的钯/陶瓷膜催化剂在对硝基苯酚催化加氢反应中显示了较好的催化性能,其加氢速率达15.5 mol/(h·m2).