分子动力学模拟研究氨基酸亲疏水性质对蛋白质结构的影响

目的:从氨基酸的侧链大小、带电性、二硫键的形成等方面研究氨基酸的亲疏水性质对蛋白质结构的影响。方法:利用VMD软件构建由不同亲疏水性氨基酸组成的蛋白质模型,并采用分子动力学方法对体系进行模拟。结果:体系键伸缩能与键弯曲能的大小仅与氨基酸的侧链原子数目有关,与氨基酸的亲疏水性质无明显相关性,但疏水型氨基酸构建的蛋白质链其范德华能低于亲水型氨基酸构建的蛋白质链。同时,氨基酸的亲疏水性质会直接影响蛋白质链的二级结构,通过对蛋白质链的均方根涨落和均方根偏差分析得到,疏水型氨基酸构建的蛋白质链能够维持稳定的α螺旋结构。结论:对氨基酸的亲疏水性质与蛋白质链能量及结构参数的关系的研究结果,可为后续进一步理解蛋白质的三级结构特征和动力学行为提供理论支持。

二级出水中溶解性有机物亲疏水性对超滤膜污染的影响

利用相对分子质量分布、三维荧光光谱仪及红外光谱仪等方法研究了城市污水二级出水中溶解性有机物亲疏水性对超滤膜污染的影响。结果表明:城市污水二级出水中疏水性酸占42.8%,过渡亲水性酸占19.1%,亲水性有机物占38.1%;水中疏水性酸、过渡亲水性酸和亲水性有机物分别使膜通量减小32.8%、29.9%和18.6%,膜阻力增大106.6%、92.2%和58.6%;过渡亲水性酸为蛋白质类,相对分子质量主要在4000~30000 Da;亲水性有机物为脂肪类,主要集中在6 000 Da以下;疏水性酸物质为腐殖酸类,主要集中在4 000 Da以下,其中疏水性酸物质更容易引起超滤膜污染。

陶瓷微滤膜的亲疏水性变化对水通量的影响

用高温气相裂解色谱和FTIR对经钛酸酯偶联剂改性前或后的陶瓷微滤膜进行了表征,用非水溶液滴定法检测了修饰前后羟基的变化,改性后的陶瓷微滤膜粉体表面的亲油化度大幅度上升、吸水率大幅度下降。在一定的压力范围内,随着陶瓷微滤膜微孔道内壁的亲水性的下降和疏水性的增强,水的渗透通量呈明显下降趋势,当达到一定的疏水程度后,水的渗透通量趋近于零。

ZnO纳米棒阵列的亲疏水性能研究

通过水热法以Zn(CH3COO)2、次六甲基四胺(HMT)和NH3.H2O作为原材料,以Zn片作为锌源,通过改变原材料的用量比、反应时间、反应温度等不同生长参数获得不同形貌的ZnO纳米结构,并着重研究了其亲疏水性能.结果表明,合成的ZnO纳米棒阵列具有良好的疏水性能,可应用到自清洁的微米级或纳米级器件中来代替薄膜.

紫外光谱分析不同亲疏水性腐殖酸与Cr(Ⅵ)的相互作用

为了进一步了解腐殖酸与Cr(Ⅵ)的相互作用机制,采用紫外光谱对不同亲疏水性腐殖酸与Cr(Ⅵ)的作用形式进行研究。结果表明,原腐殖酸溶液的紫外光谱无特征吸收峰。随着Cr(Ⅵ)的加入,各腐殖酸溶液的紫外光谱图出现了新的吸收峰。疏水性有机物和大分子量有机物UV254值和ABS285值较高,具有较高的芳香度。不同亲疏水性腐殖与Cr(Ⅵ)的相互作用降低了腐殖酸的共轭度。

接触角法研究温敏性微凝胶相变前后的亲疏水性

采用光学视频接触角测量仪研究了聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶在相转变前后的亲疏水性变化。结果表明:PNIPAM微凝胶在32℃附近发生了亲水性-疏水性的反转,微凝胶薄膜的接触角变化显著;随温度增加,接触角从31℃时的73.1°到33℃时的83.2°,而表面自由能从38.5 mN/m下降至32.08 mN/m。

内蒙古油砂固体颗粒的矿物组成和亲疏水性特征

油砂是一种重要的非常规油气资源,由沥青、固体颗粒(包括粗颗粒和细颗粒)和水组成,其开发利用的关键在于提高其中沥青的提取效率。溶剂提取技术因其沥青提取效率高、环境友好等优点被认为有望取代现有水基提取技术。在溶剂提取过程中,主要存在沥青中固体颗粒残留率高和尾矿中有机溶剂回收效率低的问题,这与固体颗粒的组成结构和表面性质密切相关。因此,探明油砂中固体颗粒的矿物组成和表面性质(特别是亲疏水性)至关重要。中国内蒙古地区的油砂具有储量丰富、含油率高等特点,目前关于该地区油砂中固体颗粒的矿物组成和亲疏水性等特征尚不完全明确。本文对来自该地区油砂样品采用环己烷分离其中的沥青和固体颗粒,采用45μm标准筛分离固体颗粒中的细颗粒和粗颗粒,采用激光粒度分析仪、X射线衍射仪、比表面积及孔隙度分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、有机元素分析仪、扫描电镜和能谱分析等多种手段对颗粒的矿物结构进行分析,采用表层浮选法和水蒸气吸附法对颗粒的亲疏水性进行评价。结果表明,油砂固体细颗粒和粗颗粒分别占总固体含量的53.4%和46.2%;固体细颗粒中含有蒙脱石、高岭石、伊利石、α-石英和钙长石等,粗颗粒中主要含有α-石英、钙长石及少量高岭石、伊利石和蒙脱石;细颗粒的沥青残留量、羟基含量均高于粗颗粒;细颗粒和粗颗粒的平均临界表面张力分别为>47.62mN/m和>45.55mN/m,单位面积水蒸气吸附量分别为1.27mg/m^(2)和0.41mg/m^(2),固体粗颗粒的疏水性稍高于细颗粒。因疏水性固体颗粒对油砂沥青的分离提取和有机溶剂的回收有不利影响,因此应在关注固体细颗粒的同时,加强对固体粗颗粒影响的研究。

泡沫金属亲疏水性对T型小通道气液两相流相分离特性影响研究

小通道填充泡沫金属成为近几年强化换热方向的研究热点。以空气和水为工作介质,将PPI为10和20的泡沫金属分别填充到截面为2.5 mm×2.5 mm的T型小通道内,改变泡沫金属的亲疏水性,分别研究弹状流和环状流下气液两相表观流速及亲疏水性对相分离的影响机制。比较亲水、疏水处理及未处理这三种泡沫金属的分离特性发现:无论是弹状流还是环状流,分离效果最好的是亲水处理后的泡沫金属,其次是未经处理的泡沫金属,而进行疏水处理后的分离效果最差,填充泡沫金属的T型通道相分离效果要明显好于未填充的通道。对于亲疏水处理过的T型通道,无论是弹状流还是环状流,T型小通道内侧支管气相采出分率占优,液相采出分率随着液体表观速度的增加而降低,但气相表观速度对液相采出分率影响很小。而泡沫金属PPI的减小会降低气相采出分率,使分配效果更加趋近于均匀分布线。

巢湖水中溶解性有机物分子大小分布、亲疏水性与消毒副产物的生成势

以微污染巢湖原水为研究对象,考察了原水中溶解性有机物(DOM)的分子大小分布模式和亲疏水性分子组成规律,并对其氯化消毒副产物(DBPs)的生成潜能进行了系统研究。巢湖原水中的DOM主要以小分子的形式存在。亲疏水性组分的分布为:强疏水组分占43.48%,弱疏水组分占17.39%,亲水组分占39.13%。在微污染巢湖原水有机物中,分子大小(MS)<1 kDa和10~30kDa的组分具有最大的三卤甲烷(THMs)和卤代酮(HKs)等含碳消毒副产物(C-DBPs)生成潜能;同时,MS为5~10 kDa的有机物具有较高的二氯乙腈(DCAN)和三氯硝基甲烷(TCNM)等含氮消毒副产物(N-DBPs)生成潜能。不同亲疏水性组分的THMs和HKs生成潜能从大到小依次均为强疏水组分>亲水组分>弱疏水组分。同时,强疏水组分生成最多的N-DBPS,弱疏水组分次之,而亲水组分最少。

厌氧膜生物反应器中亲疏水性有机物的膜污染特征

采用树脂吸附脱附的方法对厌氧膜生物反应器(An MBR)中溶解性微生物代谢产物(SMP)的6种亲疏水性有机物进行了分离,其中,亲水中性物质是SMP的主要成分,占总有机物的74.84%.多糖、蛋白质和腐殖质类物质在亲疏水性有机物中均有分布.采用恒压死端过滤的方式对比分析了6种亲疏水性有机物的微滤特性,发现在TOC浓度相同的条件下,亲水性碱(HIB)是造成膜通量下降最快的物质,其次是亲水中性物(HIN)和疏水性酸(HOA),膜通量下降速率与有机物平均粒径呈指数相关关系(R^2=0.9965).采用过滤模型对微滤过程进行拟合,HOA、HIN和HIB的过滤过程分别符合标准堵塞模型、中间过滤模型和滤饼过滤模型的特征,与其粒径分布特征相对应.试验进一步对比了亲疏水性有机物污染层的可逆性,结果表明HIN造成的膜污染不易通过物理反冲洗得到恢复.

紫外线对煤表面亲疏水性的影响

以麻家梁煤和马兰煤为研究对象,通过分析紫外线照射后接触角的变化,探讨紫外线对煤表面亲疏水性的影响。结果显示:2种煤样在紫外线照射下,平衡接触角均产生了变化,麻家梁煤接触角变化尤为明显。

SrTiO_3微纳米线的制备与亲疏水性

采用水热法,使用层状钛酸盐纳米线和氢氧化锶作为前驱物,在一定反应温度和反应时间的条件下简单地制备出了超细SrTiO_3粉体。结果表明,只有在反应条件和反应物配比合适时才能得到纯的SrTiO_3粉体。用X-射线粉末衍射仪和扫描电镜对SrTiO_3粉体进行了表征。结果表明,所制备的SrTiO_3粉体绝大部分为线状,长度约20μm,直径100～500 nm。用接触角仪对所制备的SrTiO_3粉体的亲疏水性进行了研究。结果表明,随着反应时间的延长,反应产物SrTiO_3的纯度逐渐增加,由原来的完全亲水性转变为疏水性,接触角为36.82°。

PCL/PVP电纺复合纤维膜的制备及其亲疏水性能研究

采用静电纺丝技术制备了聚己内酯(PCL)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)共混纤维膜,研究了PCL/PVP配比、纺丝液浓度和PVP相对分子质量对纤维形貌及直径的影响,并测定了纤维膜的接触角以研究其亲疏水性能。结果表明:随着共混聚合物中PVP-K90比例的增加,纤维的平均直径减小;当纺丝液中聚合物质量分数在10%～14%范围内变化时,纤维的形貌改变不大,但直径随着质量分数的增加有所增大;PVP相对分子质量对复合纤维膜的形貌结构和亲疏水性能影响较大,含PVP-K30(相对分子质量40 000)的复合纤维膜比含PVP-K90(相对分子质量800 000)的复合纤维膜有较好的形貌,且PVP-K30可明显改善复合纤维膜的亲水性能。

ZnO微/纳米管阵列的亲疏水性能

采用水热法以Zn(CH3COO)2和NH3.H2O作为原材料,以Zn片作为锌源,在75℃下合成了大量的ZnO微/纳米管结构.通过改变反应时间、反应温度、溶液的pH、不同衬底等生长参数,研究了不同生长条件对其亲疏水性能的影响.结果表明,合成的ZnO微/纳米管阵列具有优良的疏水性能,可应用于自清洁的微米级或纳米级器件.

F修饰对SiO_2@TiO_2亲疏水性及光催化性能的影响

采用两步法制备了氟修饰疏水性F-SiO_2@TiO_2材料.以三乙氧基氟硅烷(TEFS)为硅源,采用后嫁接的方法在短孔道MCM-41小球表面引入F原子,再利用醇热法在F-MCM-41小球表面生长TiO_2纳米晶颗粒.利用透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末散射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、N_2气吸脱附等手段表征了材料的物相组成和表面结构.研究表明:所制备的氟修饰F-SiO_2@TiO_2纳米复合材料为核壳结构,具有较大的比表面积、较好的介孔结构及较佳的热稳定性.同时,TiO_2纳米颗粒在F-MCM-41小球表面分散均匀、结晶度高、颗粒尺寸小且均一、与F-SiO_2结合牢固.重量吸附实验和光催化实验进一步证实F修饰可抑制水的吸附有利于提高F-SiO_2@TiO_2材料的疏水性和对气相有机污染物的光催化性能.

高温氧化法改性金刚石膜及其亲疏水性

采用3 kW/2450 MHz微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)系统,以高纯氢气、高纯甲烷为反应气体,单晶硅为衬底,制备了微米级金刚石薄膜,利用管式炉在高温氧化条件下对预沉积的金刚石膜进行表面改性处理,分别研究了氧化温度和氧化时间两个关键工艺参数对金刚膜形貌、结构及表面亲疏水性的影响。结果表明,高温氧化可明显改变金刚石膜表面的终端结构及微观形貌,这些因素的改变导致样品的亲疏水性发生显著变化,经400、500、600℃分别高温处理20 min后的样品表面缺陷密度越来越高,接触角从96°减小至29°,表现出明显的亲水性;在600℃下分别高温处理5、10、15、20 min后的样品接触角从59°减小至29°,金刚石膜表面亲水性逐渐增强;高温氧化处理可以有效地提高金刚石膜的亲水性,样品亲水性与氧化温度和氧化时间均呈正相关。

抗菌剂迁移和抗菌聚丙烯表面亲疏水性对聚丙烯抗菌性能影响研究

采用熔融共混法制备了γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(KH550)改性纳米氧化锌(O-ZnO)、十八烷基三甲基氯化铵(STAC)和肉桂醛(CA)三种抗菌剂与聚丙烯(PP)的复合材料,研究并探讨了三种复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率、抗菌剂在PP中的迁移性和复合材料的表面亲疏水性三者之间的内在联系。结果表明,CA在PP中的迁移率大于STAC,易于富集在材料表面,使PP/CA复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率接近PP/STAC复合材料,且远高于PP/O-ZnO复合材料。还进一步讨论了抗菌剂迁移和抗菌聚丙烯的亲疏水性对复合材料抗菌效果的影响,CA的亲油性使PP/CA复合材料对金黄色葡萄球菌的抗菌率高于大肠杆菌;STAC的双亲特性使PP/STAC复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的抗菌效果。因此,抗菌剂迁移性和亲疏水性是影响复合材料抗菌效果的重要因素。

亲疏水性可控纤维素基相变纤维的制备与性能研究

以棉花为支撑材料,丙烯酰氯(AC)作为中间体,在异相条件下制备纤维素基丙烯酸酯(CA);后利用过氧化苯甲酰(BPO)作为引发剂,通过自由基聚合法接枝疏水性丙烯酸十八酯(A18)、亲水性聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)及其共聚物,制备具有亲疏水性可控的纤维素基固-固相变纤维(solid-solid phase change fibers, SSPCFs)。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)和X射线衍射(XRD)对SSPCFs的结构和热性能进行了表征;通过形态稳定性测试研究接枝共聚物在不同温度下的形态;最后对相变纤维进行水接触角测试研究其亲疏水可控性。结果表明:成功将A18和OEGMA接枝到纤维素表面,制备出具有一定储能特性的固-固相变材料;五种CA-g-P(A18-co-OEGMA)共聚物的耐热温度初始分解温度最低为348℃,最高为368℃,均比CA的初始分解温度高,增加了纤维素基产物的热稳定性;通过水接触角测试表面,随着OEGMA含量的增加,接枝共聚物的水接触角逐渐减小,呈现出逐渐亲水的状态。以上结果说明CA-g-P(A18-co-OEGMA)共聚物亲疏水性的可控性;同时其接枝共聚物的熔融潜热逐渐降低;相变纤维在70℃高温下仍能保持良好的形态稳定性,表明形态稳定性纤维素基SSPCFs的成功制备。

NOM的亲疏水性及分子质量分布对超滤膜污染的影响

采用XAD-8/XAD-4型树脂将松花江水中的有机物分离出强疏水性、弱疏水性和亲水性三种有机组分,分别研究了其对PVDF超滤膜和改性PVDF超滤膜的污染性能。分别过滤强疏水、弱疏水和亲水性有机组分时,PVDF原膜的比通量分别为60.6%、70.8%和82.0%,而改性PVDF膜的比通量为75.1%、77.6%和86.0%。表明有机物的疏水性越强则对膜的污染能力越大;而膜的污染程度与对有机物的去除率并非呈正相关。此外,还研究了不同组分有机物的分子质量分布对膜污染的影响。结果表明,与分子质量相对较大的亲水性天然有机物相比,分子质量相对较小的疏水性天然有机物产生的膜污染较重。

天然有机物的相对分子质量分布及亲疏水性对微滤膜组合工艺中膜污染的影响

研究采用混凝沉淀+粉末活性炭吸附+高锰酸钾+浸没式微滤膜的组合工艺对太湖水进行中试试验,通过高效凝胶色谱(HPSEC-UV-TOC)和三维荧光(3DEEM)的测定方法,着重考察有机物的相对分子质量(Mr)分布和亲疏水性对膜不可逆污染的影响.凝胶色谱分析表明:预处理可几乎完全去除大分子有机物(Mr>10×103),但仅能去除部分的中等分子(10×103>Mr>1×103)和小分子(Mr<1×103)有机物.研究发现化学清洗水中的有机物相对分子质量多为中等分子和小分子,说明导致膜不可逆污染的主要是中等分子和小分子有机物.此外,洗膜水中强疏和中性亲水组分含量远高于弱疏和极性亲水,说明强疏和中性亲水组分是不可逆污染的主要物质.三维荧光分析表明,芳香族蛋白质和溶解性微生物产物是造成膜不可逆污染的主要污染物.