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。     

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。     

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。     

Fe-Al系金属间化合物多孔材料的制备及孔结构表征

以Fe、Al元素粉末为原料,采用分段无压反应合成工艺制备Fe-Al系金属间化合物多孔材料,并对其孔结构进行表征.通过改变Fe-Al元素的配比,研究Al含量对Fe-Al金属间化合物多孔材料透气度和最大孔径以及孔隙度的影响.结果表明,Al含量对Fe-Al金属间化合物多孔材料孔隙度的影响显著.在Al含量(质量分数)20%～45%的范围内,Fe-Al金属间化合物多孔材料的孔隙度与Al含量之间遵循严格的直线增加规律;Al含量对Fe-Al金属间化合物多孔材料最大孔径和透气度的影响与对孔隙度的影响相似.本实验条件下Fe-Al系金属间化合物多孔材料中透气度(k),开孔隙度(θ)和最大孔径(dm)之间的定量关系式为:K=0.2538dm2θ.     

粉末冶金Ti6Al4V合金的研究

采用Ti粉、AlV中间合金粉,通过模压和真空烧结制备了Ti6Al4V合金,并通过随后的锻造和热处理来改变其组织和性能.通过金相显微镜、X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)及力学性能检测等分析手段,系统研究了压制压力对Ti6Al4V烧结体密度的影响,以及试样状态(烧结态及烧结淬火态)、锻造温度、淬火温度及时效温度等工艺参数对粉末冶金Ti6Al4V合金组织和性能的影响.结果表明:通过模压和烧结可制备出相对密度达97.4%的Ti6Al4V合金;Ti6Al4V烧结态及烧结淬火态合金经过锻造后,相对密度接近100%;通过不同热处理工艺得到不同组织和性能,能获得等轴组织,其α晶粒尺寸在5μm左右.     

液体排除法测定多孔陶瓷膜孔径分布

利用液体排除法实验测定了多孔陶瓷膜的孔径分布。对比了浸润－渗透体系对测定结果的影响及其测定重复性，并与气体泡压法、压尔法、气体吸附－脱附法和渗透孔度法进行了比较，实验结果表明该方法可用于测定陶瓷超滤膜和微滤膜的孔径分布。     

陶瓷膜在谷氨酸发酵液除菌过程中的应用

对陶瓷膜在谷氨酸发酵液除菌过程中的应用进行了实验研究。实现了除菌、洗菌、浓缩过程连续化操作 ,浓缩倍数达到 2 5倍。选择了合适孔径的陶瓷膜 ,确定了膜的操作条件和再生方式。当加水量为发酵液量的 0 1倍时 ,水洗后谷氨酸收率 >99 7%。除菌率 >99 98%。     

真空烧结Fe-Al多孔材料的元素挥发及其对孔结构的影响

以Fe、Al元素混合粉末为原料,采用粉末冶金法,通过偏扩散/反应合成—烧结,制备Fe-Al金属间化合物多孔材料。根据烧结前后多孔试样的质量变化,并结合XRD、SEM、EDS等测试手段,对烧结过程中多孔试样基础元素挥发行为及孔结构变化进行研究。结果表明,真空烧结元素粉末制备Fe-Al多孔材料过程中,最终烧结温度为1 000℃、保温4 h时,Fe-Al多孔试样质量损失率为0.05%,而最终烧结温度为1300℃时质量损失率达到10.53%;随着最终烧结温度升高,合金元素沿孔壁表面挥发程度增大,导致Fe-Al多孔试样的孔径、开孔隙率和透气度变大。采用MIEDEMA模型和LANGMUIR方程,对真空烧结过程中的质量损失原因进行理论分析,表明Al的挥发是导致多孔试样的质量和孔结构变化的主要原因。     

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.     

糠醇单体制备支撑炭分子筛膜

使用糠醇单体在多孔氧化铝管的内表面成功制备了炭分子筛膜。其制备采用了3种方法:(Ⅰ)将酸性催化剂加入到糠醇中使糠醇聚合,然后采用浸渍法涂膜;(Ⅱ)先将催化剂浸渍在支撑体上,然后将支撑体浸入到糠醇溶液中制膜;(Ⅲ)先将催化剂浸渍在支撑体上,然后将支撑体置于糠醇蒸汽中制膜。方法Ⅱ制备的炭膜质量最大。方法Ⅲ制备的炭膜质量次之,方法Ⅰ制备的炭膜质量最小。方法Ⅲ制得的炭膜具有最好的气体选择性,CO2/N2的理想选择性为79.3,O2/N2的理想选择性为10.6,方法Ⅰ、Ⅱ制得的炭膜的气体分离性能相近,CO2/N2的理想选择性为20,O2/N2的理想选择性为6。