膜法二氧化碳分离技术研究进展及展望

二氧化碳的排放导致了严重的环境和生态问题,而碳捕集、利用和封存技术(carbon capture,utilization and storage,CCUS)是减缓CO_(2)排放的有效途径。在众多的CCUS方法中,膜分离因其能效高、成本低、投资少、维护运行简单等优点引起了广泛关注。综述了燃烧前捕集、燃烧后捕集和天然气脱碳中的膜材料及其膜分离性能,分析影响CO_(2)捕集效率的关键膜结构因素和调控规律,膜组件开发关键问题及产业化情况,膜分离系统集成及经济性规律。结合研究现状和CO_(2)捕集需求,提出未来膜法CO_(2)捕集的研究方向。

耐酸型纳滤膜制备及其应用研究进展

纳滤技术广泛应用于废水处理、水软化、食品加工及制药等行业,其中许多过程涉及酸性溶液的处理.商品化纳滤膜材料主要以聚酰胺为主,但聚酰胺在酸性环境中易水解而造成性能大幅下降,限制了其在酸性溶液中的应用,因此面向酸性溶液处理的耐酸纳滤膜应运而生.本文综述典型的耐酸膜材料,包括聚磺酰胺类、三嗪环类、磺化聚合物类和聚电解质类耐酸纳滤膜的研究进展和应用,重点分析了这几类膜材料的耐酸机理、膜结构调控规律以及如何通过构筑耐酸膜结构来实现膜耐酸性的提高.此外,本文还总结了耐酸纳滤膜在金属加工、矿业开采、造纸、食品加工及电镀等工业过程中的应用,为高性能耐酸纳滤膜的开发和应用提供指导.

蝶烯基微孔聚合物气体分离膜的研究进展

在气体分离膜领域,传统膜材料常面临着气体渗透性与选择性相互制约的难题,寻求新型聚合物膜材料并探寻分子设计规律成为首要任务.本文综述了一类新型聚合物——蝶烯基聚合物近十年内的研究进展,着重阐述了蝶烯分子在不同种类气体分离膜材料(聚酰亚胺、聚苯并噁唑和自具微孔聚合物等)的结构、调控方式及气体分离性能,考察了碟烯结构在优化气体分离膜微孔结构和提升气体分离性能的贡献和规律,为新一代高性能聚合物气体分离膜的设计及研发提供指导.

“一带一路”科技创新合作现状、挑战与发展方向

“一带一路”倡议提出以来,中国与“一带一路”共建国家积极开展创新合作,在基础科学研究、技术转移转化、合作网络与平台基地建设等方面取得了可喜成绩。当前,国内外政治经济格局新变化和新形势对“一带一路”科技合作创新建设提出了更高的要求。因此,高质量共建“一带一路”需要总结经验,找准科技合作领域。在此背景下,文章梳理了“一带一路”的科技创新建设现状及面临的主要挑战,研判了未来科技创新合作的重点领域和任务,进一步针对“一带一路”共建国家战略需求与发展基础,提出了具体的科技领域创新合作机制和发展方向。

MOF基混合基质气体分离膜界面作用调控研究进展

混合基质膜结合了无机填充材料和聚合物组分的双重优势,被认为是一种可同时增加渗透性和选择性的新型方法,有望解决传统聚合物膜的Trade-off效应。混合基质膜的气体分离性能主要依赖无机填充材料的分子筛分性质和高分子本身的化学结构,因此适当选择无机填充材料对于制备高性能的混合基质膜十分重要。金属有机骨架(MOF)作为一种新型多孔填料,具有比表面积大、密度小、孔隙率高和孔尺寸可调等优点,因此在气体吸附分离和气体储存等领域应用广泛,为新型混合基质膜带来良好的发展机遇。但混合基质膜的分离性能并不是简单地两相性能相加,在大多数情况下分离性能远低于材料模拟的预测理论值,造成这种非理想性的关键因素之一是MOF晶体和聚合物之间的界面缺陷,这可能导致界面非选择性空隙的形成、聚合物硬化和孔隙堵塞等界面问题,降低膜的分离性能。因此,实现MOF-聚合物基质间的界面作用调控以改善界面相容性是充分发挥MOF基混合基质膜气体分离潜力的关键。本工作综述了MOF基混合基质膜近五年关于不同类型界面作用调控的方法及策略,及其对气体分离性能的影响。最后,总结构建的界面作用对于混合基质膜性能的正面影响并提出当中存在的问题,为混合基质膜未来的发展提供指导,并激励研究人员采取更多的策略来解决目前的挑战。