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共价有机框架液体分离膜的研究进展

郑州大学学报（工学版） 2023年第1期44卷 13-23,51页

作者：朱军勇陈田田韩双乔张亚涛郑州大学化工学院河南郑州450001 郑州大学先进功能材料制造教育部工程研究中心河南郑州450001

传统聚合物膜由于受到渗透通量与选择性的权衡关系的制约,严重阻碍了其在液体分离领域的进一步发展和应用。共价有机框架(covalent organic framework,COF)作为一类新兴的结晶多孔材料,在开发具有快速分子/离子传输和精准筛分领域具有... 详细信息

传统聚合物膜由于受到渗透通量与选择性的权衡关系的制约,严重阻碍了其在液体分离领域的进一步发展和应用。共价有机框架(covalent organic framework,COF)作为一类新兴的结晶多孔材料,在开发具有快速分子/离子传输和精准筛分领域具有很大的前景。从COF膜结构和表面理化性质出发,讨论了COF的孔径、稳定性、亲疏水性以及表面电荷对COF膜结构与性能的影响,并阐述了这些性质在膜分离过程中的重要作用,同时深入探讨了COF膜结构与功能之间的内在联系;简述了调控COF特性以优化膜性能的方法,主要包括筛选/预先设计单体合成COF膜和对COF膜进行合成后修饰的策略。此外,重点介绍了多种先进COF膜的制备策略:共混、原位生长、真空辅助过滤和界面聚合等,并且综述了COF膜在海水淡化、污水处理、有机溶剂纳滤和渗透能量转换等领域的最新研究进展。最后,从膜材料的制备与商业化需求等方面,指出了当前COF膜所面临的挑战、机遇和未来发展趋势,为新型功能性COF膜的“按需设计”提供了一定启示,并为COF膜在液体分离领域的发展和应用提供参考和借鉴。

关键词：共价有机框架膜液体分离界面聚合制备与应用

可控CA/SF多孔纤维膜的制备及其液体分离性能

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现代纺织技术 2024年

作者：李炳陆雨涛张栎霞张祖贤高榕蔓熊杰郭凤云浙江理工大学纺织科学与工程学院(国际丝绸学院)

为探究纳米纤维膜的制备工艺及其在液体分离方面的应用，选用醋酸纤维素（CA）和丝素蛋白（SF）为原料，通过双组分静电纺丝法将CA和SF按照对喷的方式纺制成复合纳米纤维膜，同时改变混合溶剂中乙醇和水的比例，并对复合纳米纤维膜进行... 详细信息

为探究纳米纤维膜的制备工艺及其在液体分离方面的应用，选用醋酸纤维素（CA）和丝素蛋白（SF）为原料，通过双组分静电纺丝法将CA和SF按照对喷的方式纺制成复合纳米纤维膜，同时改变混合溶剂中乙醇和水的比例，并对复合纳米纤维膜进行不同温度和时间的处理，以此调控复合纳米纤维膜的形貌特征，优化孔隙率，最后对复合纳米纤维膜进行液体分离评估。结果表明，通过优化乙醇和水的相对比例，可以实现对孔隙率、润湿性等相关参数的调节，所制备的复合纳米纤维膜可实现对多种油/水混合物和油/油混合物的分离，且纤维膜还具有良好的选择透过性。以上表明，所制备的CA/SF多孔纤维膜有望在液体分离领域获得广泛应用。

关键词：醋酸纤维素丝素蛋白液体分离静电纺丝复合材料环境友好

液体分离联合纱布剥离在腔镜经腹膜前腹股沟疝修补术中的应用

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临床外科杂志 2023年第3期31卷 271-274页

作者：黄毅胡勇程腾曹迟章锐安徽省黄山市人民医院甲乳疝外科 245000 安徽省黄山市人民医院胃肠外科 245000

目的探讨液体分离联合纱布剥离在腹腔镜下经腹膜前腹股沟疝修补术(TAPP)中的应用。方法2019年1月~2020年6月我院连续就诊的单侧腹股沟斜疝病人164例,按随机数字表法分为联合组和单纯组。联合组81例,接受腹腔镜下经腹膜前修补液体分离联... 详细信息

目的探讨液体分离联合纱布剥离在腹腔镜下经腹膜前腹股沟疝修补术(TAPP)中的应用。方法2019年1月~2020年6月我院连续就诊的单侧腹股沟斜疝病人164例,按随机数字表法分为联合组和单纯组。联合组81例,接受腹腔镜下经腹膜前修补液体分离联合纱布剥离,单纯组83例,接受常规TAPP手术。比较两组手术时间,补片尺寸,术后并发症及复发率。结果联合组和单纯组手术时间分别为(57.25±4.95)分钟和(66.69±8.69)分钟,放置补片尺寸分别为(10.65±1.06)cm和(9.93±1.45)cm,术后腹股沟区慢性疼痛发生率分别为1.2%和8.4%,两组比较差异有统计学意义(P液体分离联合纱布剥离技术在TAPP的应用安全可行。

关键词：腹腔镜腹股沟疝液体分离纱布

基于聚丙烯熔喷非织造材料的复合薄膜制备与液体分离性能

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塑料科技 2023年第6期51卷 19-23页

作者：杨凌茜李璐蒋奇锦河南省许昌水文水资源测报分中心河南许昌461000 河南省信阳水文水资源测报分中心河南信阳464000 河南省驻马店水文水资源测报分中心河南驻马店463000

采用氧化石墨烯(GO)的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液对聚丙烯熔喷非织造材料进行改性处理,使其由疏水表面转换成亲水表面。将含GO的聚偏氟乙烯(PVDF)涂覆液刮涂在改性聚丙烯熔喷非织造材料表面制得复合薄膜。通过扫描电子显微镜对聚丙烯熔... 详细信息

采用氧化石墨烯(GO)的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液对聚丙烯熔喷非织造材料进行改性处理,使其由疏水表面转换成亲水表面。将含GO的聚偏氟乙烯(PVDF)涂覆液刮涂在改性聚丙烯熔喷非织造材料表面制得复合薄膜。通过扫描电子显微镜对聚丙烯熔喷非织造材料和复合薄膜的形貌进行表征;利用接触角测试仪对材料表面亲疏性能进行测试;采用牛血清蛋白(BSA)溶液对复合薄膜的分离性能、截留性能和抗污染能力进行评估。结果表明:聚丙烯熔喷非织造材料经DMF浸泡处理,可将GO沉积在纤维表面。当GO含量为0.12 g时,制得的复合薄膜分离层厚度为14.5μm,水接触角为53.5°,对BSA溶液渗透通量高达103 L/(m2·h),对BSA溶液的截留率保持97.0%以上。经一轮污染模拟实验,复合薄膜的污染率低至13.4%,不可逆污染率为2.5%,展现优异的液体分离和抗污性能。

关键词：熔喷非织造材料氧化石墨烯聚偏氟乙烯液体分离截留性能

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共价有机骨架材料在膜分离领域的应用进展

膜科学与技术 2022年第5期42卷 154-163页

作者：程荣姜培文夏锦程张莹莹陈冉郑祥徐平平李江中国人民大学环境学院北京100872 中国人民大学膜技术创新与产业发展研究中心北京100872 浙江建设职业技术学院建筑设备学院杭州311231 中国蓝星(集团)股份有限公司北京100029

共价有机骨架(COFs)材料是一类新型的有机聚合物,由有机分子单体通过共价键聚合而成.COFs具有高孔隙率、高比表面积、孔结构可调等优点,是分离膜材料的理想选择.与传统的聚合物分离膜相比,COF膜具有密度低,通量高,选择性高等优势,近年... 详细信息

共价有机骨架(COFs)材料是一类新型的有机聚合物,由有机分子单体通过共价键聚合而成.COFs具有高孔隙率、高比表面积、孔结构可调等优点,是分离膜材料的理想选择.与传统的聚合物分离膜相比,COF膜具有密度低,通量高,选择性高等优势,近年来已经成为膜领域的研究热点.目前,COF膜的研究和应用正处于快速发展阶段,相关的研究主要集中于COF膜材料的设计和制备,其在膜分离领域应用的最新进展尚缺乏系统梳理.本文结合国内外众多学者的研究成果,总结了COF膜在气体分离、液体分离领域的最新应用进展,对COF膜的发展提出建议和展望,为未来COF膜在膜分离领域的发展和实际应用提供借鉴.

关键词：共价有机骨架(COFs) 膜分离应用气体分离液体分离

MOFs复合膜的制备及其在液体分离领域的研究进展

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水处理技术 2021年第12期47卷 19-25页

作者：张泽慧吕志伟茆平河北工程大学能源与环境工程学院河北省水污染控制与生态修复技术创新中心河北邯郸056000 淮阴工学院化工学院江苏省凹土资源利用重点实验室江苏淮安223003

金属有机框架(MOFs)作为一种含有空穴的多孔材料,以其固有的多孔性、独特的化学通用性和丰富的功能,在膜分离等多种工业应用中受到广泛关注。系统阐述了MOFs复合膜的制备方法,包括原位合成、液相外延、界面聚合及共混等。介绍了MOFs复... 详细信息

金属有机框架(MOFs)作为一种含有空穴的多孔材料,以其固有的多孔性、独特的化学通用性和丰富的功能,在膜分离等多种工业应用中受到广泛关注。系统阐述了MOFs复合膜的制备方法,包括原位合成、液相外延、界面聚合及共混等。介绍了MOFs复合膜在液体分离领域的应用,分析了MOFs复合膜的优势及存在的问题,认为MOFs多孔材料的引入可以提高膜的渗透性与分离效率,为进一步提高MOFs复合膜的性能提供了理论依据和建议。

关键词：金属有机框架膜分离液体分离制备方法

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电纺制备多尺度纤维及其液体输运性能研究

电纺制备多尺度纤维及其液体输运性能研究

作者：高蕾浙江理工大学

学位级别：硕士

液体输运,包括液体分离、雾收集、液体微流控和人体组织液输运等,对人类的生产生活具有重要意义。然而要实现良好的定向输运以及分析多尺度结构与输运性能之间的构效关系仍存在一些挑战,现有的Janus膜材料存在易分层且制备过程相对复杂... 详细信息

液体输运,包括液体分离、雾收集、液体微流控和人体组织液输运等,对人类的生产生活具有重要意义。然而要实现良好的定向输运以及分析多尺度结构与输运性能之间的构效关系仍存在一些挑战,现有的Janus膜材料存在易分层且制备过程相对复杂等问题。基于此,本文采用静电纺丝技术以及简单的机械加捻方法,制备了不同组分和尺度的纤维集合体,并对其性能进行了系统的研究,具体研究结果如下:1、通过静电纺丝技术和简单的机械加捻技术制备了九种纤维结合体,研究发现PAN//PU复合多尺度螺旋纤维可以在6 s内有效地分离油水混合液。复合多尺度螺旋纤维具有特殊的周期性交替梯度界面,在垂直方向和水平方向产生的润湿梯度结合其独特的曲面结构和加捻的扭转不仅使复合多尺度螺旋纤维可用于油水混合液分离,还为微流体门控提供了新的思路与方法。2、通过静电纺丝技术和机械加捻技术制备了不同复合方式、不同组分比例的PAN和PU复合纤维集合体。复合方式包括对喷复合、Janus复合以及左右放置复合,此外PAN和PU的比例分别为2:1,1:1,1:2,1:3。结果表明PAN:PU比例为1:2的纳米纤维膜所制备的Janus复合多尺度螺旋纤维可在2 s内完全分离油水混合液,并且具有98%分离效率和可循环利用性。3、通过静电纺丝技术结合机械加捻制备了16 wt%PVDF-HFP纳米纤维纱线、双股复捻纱线和多尺度螺旋纤维,并探索了这三种纤维集合体在雾收集领域的应用以及对其机理进行了分析。结果表明双股复捻纱线具有较好的雾收集性能以及可编织性,且单根纱线可在10 min中内收集1.3724 g水,循环使用20次依旧具有较好的雾收集能力。

关键词：静电纺丝多尺度螺旋纤维液体输运液体分离雾收集

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金属有机骨架膜的制备及其分离性能研究

金属有机骨架膜的制备及其分离性能研究

作者：莫凯宁波大学

学位级别：硕士

化工分离是化工生产中至关重要的过程,其能耗约为整个生产能耗的70%。高效节能的膜分离技术具有操作简单、分离条件温和以及分离选择性高等特点,在化工分离中极具应用优势。金属-有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)作为一种新型... 详细信息

化工分离是化工生产中至关重要的过程,其能耗约为整个生产能耗的70%。高效节能的膜分离技术具有操作简单、分离条件温和以及分离选择性高等特点,在化工分离中极具应用优势。金属-有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)作为一种新型的有机-无机混杂的多孔功能材料,在继承有机材料的柔性特点的基础上更是发展了无机材料多孔性特点,是优异的分离膜材料,能实现分子水平的分离。本论文针对化学工业中非常重要的醇水分离、以及烯烃/烷烃分离,开展了MOF膜的设计合成研究。本论文的研究内容主要包括以下三个部分:(1)开发亲水性CAU-10-H膜用于渗透汽化乙醇脱水。CAU-10-H晶体具有优异的水热稳定性,在80 C水溶液中浸泡190小时后,结构保持不变。采用微波辅助二次生长法在多孔氧化铝载体表面成功地制备出连续共生、且厚度约为5μm的CAU-10-H膜。该分离膜展现出优异的乙醇脱水性能,对于65℃,90%乙醇水溶液的渗透汽化性能为:水/乙醇分离系数148,总通量493g·m·h。此外,该分离膜具有优异的稳定性,在酸性条件下(p H约2)进行乙醇脱水渗透汽化实验(约11小时),其醇水分离性能依旧保持不变。(2)快速热沉积法制备高渗透性的ZIF-90膜用于丙烯/丙烷分离。采用快速热沉积法、通过优化合成参数如温度、活化条件等,成功地在片式多孔氧化铝载体上制备出高性能ZIF-90多晶膜。在25℃,1bar条件下,其丙烯/丙烷分离系数超过20,丙烯渗透率为5.6×10mol·m·s·pa,超过当前报道的丙烯丙烷分离性能最好的ZIF-8膜(丙烯渗透率约为2×10mol·m·s·pa)。不同于常规MOF多晶膜性能难以重复,ZIF-90膜展现出非常高的制备重复性。此外,ZIF-90膜具有良好的稳定性,经过高温或高压测试后,性能可恢复至初始态。(3)商业化板式陶瓷载体上ZIF-8膜的制备、及其组件化研究。采用优化的快速热沉积法,在商业化的高面积/体积比的板式陶瓷载体(装填密度250 m/m)上进行ZIF-8膜的放大合成研究,目前已成功得到连续致密的ZIF-8多晶膜(有效面积128 cm),其分离性能达到45,丙烯渗透性为2.7×10mol·m·s·pa。进一步地,将三片ZIF-8膜集成化,得到的板框式膜组件(有效分离面积超过300cm)依旧表现出优异的丙烯丙烷分离性能,丙烯渗透率为2.6×10mol·m·s·pa,丙烯/丙烷选择性38。ZIF-8膜组件的性能与单片膜性能相当,证实了板框式膜组件用于丙烯丙烷分离的技术可行性。ZIF-8膜组件化的合成突破将进一步推进ZIF-8膜的规模化制备与工业应用。

关键词：液体分离气体分离 MOF膜丙烯/丙烷规模化

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基于Zynq的智能液体分离系统设计与实现

工业控制计算机 2024年第1期37卷 50-52,88页

作者：钟先鹏沈梦朱志国梁凤霞罗林保合肥工业大学微电子学院安徽合肥230601

液体分离是医药化工企业进行液体混合物萃取的一道常见步骤。传统液体分离设计所采用的“CMOS+CPU”或“CMOS+MCU”方案目前存在功耗大、应用场景局限的问题,提出了一种基于机器视觉的液体分离系统方案,使用InGaAs图像传感器配合Zynq开... 详细信息

液体分离是医药化工企业进行液体混合物萃取的一道常见步骤。传统液体分离设计所采用的“CMOS+CPU”或“CMOS+MCU”方案目前存在功耗大、应用场景局限的问题,提出了一种基于机器视觉的液体分离系统方案,使用InGaAs图像传感器配合Zynq开发板完成图像的采集以及算法在硬件电路上的加速实现。该方案聚焦不同液体在红外成像下灰度值的不同,通过算法处理混合液体分界面的位置信息,包括图像噪声预处理,对于下降的液体分界面进行目标检测与追踪。该系统阐述了一个机器视觉与硬件电路结合的范例,在进行混合液体分离时实现自动控制,提高生产效率,保障安全生产。

关键词：机器视觉液体分离红外成像目标检测追踪 Zynq