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MOFs膜在离子分离中的应用研究进展

化工新型材料 2024年第6期52卷 12-18,24页

作者：赵国珂张杨刘轶群中石化(北京)化工研究院有限公司北京100013

金属有机框架(MOFs)材料在膜技术领域受到的关注日益增长,其规则且高度可调的亚纳米尺寸孔道结构、高孔隙率以及官能化修饰的灵活性,使MOFs膜在精细化离子筛分方面表现出良好的应用潜力。近年来,离子在MOFs多晶膜、MOFs混合基质膜和MOF... 详细信息

金属有机框架(MOFs)材料在膜技术领域受到的关注日益增长,其规则且高度可调的亚纳米尺寸孔道结构、高孔隙率以及官能化修饰的灵活性,使MOFs膜在精细化离子筛分方面表现出良好的应用潜力。近年来,离子在MOFs多晶膜、MOFs混合基质膜和MOFs通道膜体系内的选择性传输行为相继被报道,基于MOFs材料的结构-性能关系,通过可控设计以优化膜的选择性和稳定性取得了诸多进展。系统地梳理了上述MOFs膜的制备、离子选择性分离机理和优化思路,对比分析了其各自的特点和实际应用面临的挑战,基于此,提出MOFs膜在离子分离领域的潜在发展方向。

关键词：金属有机框架(MOFs) 膜材料膜分离离子分离

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雾化辅助非溶剂诱导相分离法制备聚丙烯腈平板膜

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石油化工 2022年第12期51卷 1426-1431页

作者：王静潘国元赵国珂刘轶群北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 中国石化北京化工研究院北京100013

采用增加雾化预处理的步骤优化了传统非溶剂诱导相分离制膜方法,利用SEM以及接触角、平均孔径、体积孔隙率及纯水通量测试等方法对制得的聚丙烯腈(PAN)平板膜的微观形貌及性能进行表征。实验结果表明,雾化预处理的增加引起了PAN平板膜... 详细信息

采用增加雾化预处理的步骤优化了传统非溶剂诱导相分离制膜方法,利用SEM以及接触角、平均孔径、体积孔隙率及纯水通量测试等方法对制得的聚丙烯腈(PAN)平板膜的微观形貌及性能进行表征。实验结果表明,雾化预处理的增加引起了PAN平板膜微观结构变化,随着雾化预处理时间的延长,膜平均孔径由22.3 nm增至503.3 nm,孔隙率由49.3%增至77.9%;PAN平板膜表面的亲水性逐渐提高,接触角由58.6°降至29.1°,纯水通量由0.1 MPa下的627 L/(m^(2)·h)增至40kPa下的5 093 L/(m^(2)·h)。该方法是一种简单、快速、易于工业化制备、无需添加剂的膜微观结构调控方法。

关键词：雾化预处理非溶剂诱导相分离聚丙烯腈双连续网络孔结构

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界面聚合法制备耐酸纳滤膜的研究进展

水处理技术 2023年第11期49卷 1-7页

作者：赵国珂张杨潘国元刘轶群中石化(北京)化工研究院有限公司北京100013

强酸性环境中的分离过程在实际的工业生产中十分常见,纳滤分离技术具有效率高、能耗低、安全环保等优点,但是以聚酰胺为分离层材料的商品纳滤膜在强酸性环境中将发生降解,截留性能显著恶化。总结了近年来采用界面聚合法制备耐酸复合纳... 详细信息

强酸性环境中的分离过程在实际的工业生产中十分常见,纳滤分离技术具有效率高、能耗低、安全环保等优点,但是以聚酰胺为分离层材料的商品纳滤膜在强酸性环境中将发生降解,截留性能显著恶化。总结了近年来采用界面聚合法制备耐酸复合纳滤膜的研究进展,主要包括聚磺酰胺类、聚(三嗪)胺类和聚脲类复合纳滤膜,深入讨论了上述膜材料耐酸性提升的机理,分析了耐酸膜材料的结构设计规律,在此基础上提出了该领域的核心问题和发展方向,旨在为高性能耐酸复合纳滤膜的开发提供有益参考。

关键词：耐酸复合纳滤膜膜分离界面聚合 pH稳定性

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界面聚合法制备气体分离膜的研发进展

膜科学与技术 2023年第1期43卷 174-180,192页

作者：唐安琪王玉杰魏昕赵国珂刘轶群中国石化北京化工研究院北京100013

气体分离膜在工业分离领域具有广泛的应用场合和广阔的应用前景.界面聚合法用料成本低、可设计性强,有利于实现高的气体渗透选择性能,是一种制备薄层复合气体分离膜的便捷方法.本综述系统介绍了界面聚合法在气体分离膜中的研发进展、现... 详细信息

气体分离膜在工业分离领域具有广泛的应用场合和广阔的应用前景.界面聚合法用料成本低、可设计性强,有利于实现高的气体渗透选择性能,是一种制备薄层复合气体分离膜的便捷方法.本综述系统介绍了界面聚合法在气体分离膜中的研发进展、现有研究对膜结构与制备工艺的优化手段,并对未来研究方向进行了展望.

关键词：气体分离界面聚合膜材料

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镁锂分离纳滤膜的研究进展

膜科学与技术 2023年第1期43卷 154-164页

作者：赵国珂潘国元张杨于浩赵慕华唐功庆刘轶群中石化(北京)化工研究院有限公司北京100013

随着锂电池行业的快速发展和广泛应用,全球锂资源消耗量逐年增大,节能高效的提锂技术日益受到关注.Mg^(2+)和Li^(+)的分离是盐湖卤水提锂工艺中最具难度的环节,纳滤膜可有效降低盐湖卤水中的镁锂比,在盐湖卤水提锂领域具有良好的应用前... 详细信息

随着锂电池行业的快速发展和广泛应用,全球锂资源消耗量逐年增大,节能高效的提锂技术日益受到关注.Mg^(2+)和Li^(+)的分离是盐湖卤水提锂工艺中最具难度的环节,纳滤膜可有效降低盐湖卤水中的镁锂比,在盐湖卤水提锂领域具有良好的应用前景.本文总结了近年来商品纳滤膜用于镁锂分离的研究进展,梳理了操作参数对膜性能的影响,深入讨论针对镁锂分离的荷正电纳滤膜的设计与制备,在此基础上,提出该领域的核心问题和发展方向,旨在为推动膜法盐湖提锂的实际应用提供参考.

关键词：镁锂分离纳滤膜荷正电膜分离盐湖提锂

基于MCFT理论的PC空心板梁抗剪强度分析

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公路交通科技 2024年第2期41卷 126-138页

作者：武建赵国浩张峰张璐珂华设设计集团股份有限公司江苏南京210000 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

为研究预应力混凝土空心板梁的抗剪强度,基于6次预应力混凝土空心板梁抗剪强度试验,对板梁斜裂缝扩展、极限抗剪强度开展分析,基于修正斜压场理论(MCFT),建立了板梁理论计算模型,研究了预应力混凝土空心板梁箍筋间距的等效间距法确定原... 详细信息

为研究预应力混凝土空心板梁的抗剪强度,基于6次预应力混凝土空心板梁抗剪强度试验,对板梁斜裂缝扩展、极限抗剪强度开展分析,基于修正斜压场理论(MCFT),建立了板梁理论计算模型,研究了预应力混凝土空心板梁箍筋间距的等效间距法确定原则,对比试验数据,验证了其有效性并分析弯剪组合效应对抗剪强度的影响,针对预应力、配筋率、钢筋和混凝土强度等不同参数开展分析。结果表明:加载点位置抗剪强度计算值与试验抗剪强度的比值为0.71,剪跨中点位置抗剪强度计算值与试验抗剪强度的比值为0.99,支座位置纯剪状态下抗剪强度计算值与试验抗剪强度的比值为1.11,考虑弯矩后,板梁抗剪强度削弱,剪跨中点位置计算值与试验值更为接近;预应力混凝土空心板梁在弯剪组合状态下,全黏结预应力钢筋数量由2根提高到10根,抗剪强度提高21.7%;随预应力筋数量的增多,有效预应力大小对抗剪强度的影响更为显著,当弯矩为100 kN·m时,有效预应力由186 MPa增加到1395 MPa的过程中,2根预应力筋抗剪强度提高10.2%,6根预应力筋抗剪强度提高15.3%,10根预应力筋抗剪强度提高20.3%。

关键词：桥梁工程抗剪强度 MCFT理论预应力混凝土空心板梁弯剪组合

氧化石墨烯量子点改性聚砜超滤膜及其亲水性、水通量和抗污染性能研究（英文）

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Science China Materials 2019年第8期62卷 1177-1187页

作者：赵国珂胡蕊蕊李晶朱宏伟 State Key Lab of New Ceramics and Fine Processing School of Materials Science and Engineering Tsinghua University

氧化石墨烯(GO)是一种有效的对高分子膜进行添加改性的亲水性纳米材料,氧化石墨烯量子点(GO QDs)在保持GO结构的同时,其小尺寸所致的边缘效应,使其具有更加丰富的含氧官能团.本文采用相转化法制备了GO QDs改性的聚砜超滤膜,合适添加量的... 详细信息

氧化石墨烯(GO)是一种有效的对高分子膜进行添加改性的亲水性纳米材料,氧化石墨烯量子点(GO QDs)在保持GO结构的同时,其小尺寸所致的边缘效应,使其具有更加丰富的含氧官能团.本文采用相转化法制备了GO QDs改性的聚砜超滤膜,合适添加量的GO QDs提高了复合膜的孔隙率和亲水性.当GO QDs添加量为0.3 wt.%时,复合膜的水通量提高了60%(130.54 vs. 82.52 LMH bar^-1),并实现了对牛血清白蛋白分子的完全截留.在抗污染测试中, GO QDs添加量为0.5 wt.%的复合膜具有最高的通量回复率(89.7%)和最低的不可逆污染率(10.3%).该研究表明GO QDs作为添加改性材料,可有效提高聚砜超滤膜的亲水性、水通量和抗污染性能.

关键词：聚砜超滤膜抗污染性能改性材料亲水性石墨烯量子点水通量氧化

石墨烯基材料在CO_(2)分离膜领域的研究进展

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化工进展 2022年第11期41卷 5896-5911页

作者：赵国珂潘国元张杨于浩赵慕华唐功庆刘轶群中国石化北京化工研究院北京100013

节能高效的CO_(2)分离技术的开发具有重要的现实及长远意义,膜法CO_(2)分离在该领域备受关注,具有优异传质特性的新型分离膜材料对膜分离过程有决定性的影响。近年来,石墨烯及其衍生材料因独特的单原子层厚度、亚纳米级别的孔道结构以... 详细信息

节能高效的CO_(2)分离技术的开发具有重要的现实及长远意义,膜法CO_(2)分离在该领域备受关注,具有优异传质特性的新型分离膜材料对膜分离过程有决定性的影响。近年来,石墨烯及其衍生材料因独特的单原子层厚度、亚纳米级别的孔道结构以及优异的机械、化学和热稳定性,成为气体分离膜领域的研究热点,膜的加工难度、技术成本、大面积制备、工作稳定性等问题是限制其实际应用的关键因素。石墨烯基CO_(2)分离膜主要有三种形式:纳米孔石墨烯膜、层状结构氧化石墨烯膜、基于石墨烯及其衍生材料的混合基质膜。本文综述了石墨烯基CO_(2)分离膜领域的突破性研究进展,重点介绍了气体的跨膜传质机理和膜的构性关系,总结了膜性能的优化思路和原理,梳理了石墨烯基CO_(2)分离膜发展面临的挑战,提出了潜在的研究方向。分析表明,进行系统的理论研究,采用先进的表征手段,以建立膜构性关系的理论模型,指导膜结构设计是未来研究的重点。此外,进一步降低膜加工成本,充分研究膜在实际工作环境中的稳定性也至关重要。

关键词：二维材料二氧化碳分离界面调控混合基质膜

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基于LoRaWAN自适应数据速率的地下无线传感网络性能评估

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 982-990页

作者：郝彤赵国政同济大学测绘与地理信息学院上海200092 同济大学空间信息科学与可持续发展应用中心上海200092

随着城镇化进程的不断加快和物联网技术的迅速进步,地下复杂土壤介质中的无线传感网络正成为新的研究热点。在此背景下,首先概述了基于LoRaWAN的地下无线传感网络基本架构和研究现状,接着搭建了网络仿真器并实现了自适应数据速率(ADR)... 详细信息

随着城镇化进程的不断加快和物联网技术的迅速进步,地下复杂土壤介质中的无线传感网络正成为新的研究热点。在此背景下,首先概述了基于LoRaWAN的地下无线传感网络基本架构和研究现状,接着搭建了网络仿真器并实现了自适应数据速率(ADR)调节机制在传感器节点端和网络服务端的2个优化算法,最后依据网络整体数据接收率和网络能耗等性能指标,分别从传感器节点的地下部署环境(土壤含水量和传感器埋藏深度)和LoRa物理层参数两方面进行了网络性能定量评估。结果表明,针对土壤这一复杂介质,ADR调节机制对LoRaWAN中的物理层参数具有较好的调节能力,该机制可为地下无线网络性能优化提供有利手段,有望大幅降低网络能耗。

关键词：地下无线传感网络物理层参数自适应数据速率(ADR)调节机制地下空间