微滤、超滤分离技术在中药提取及纯化中的应用进展

综述了微滤和超滤技术在中药提取及纯化中的应用进展,如提取中药有效成分、制备中药注射剂、制 备中药口服液、制备中药浸膏等;分析其工艺优点、存在的问题和解决的对策,并指出其发展前景。

溶剂小分子在高分子中的传质研究评述

溶剂在高分子中的传质涉及化工、材料、医药等多个领域,对其进行研究可扩充以研究小分子为主的传统传质理论,并可为传统产业、制药工业、资源利用和环境保护以及新能源开发带来直接经济效益。溶解性和扩散性是描述溶剂在高分子中传质现象的两个关键因素。文中分析了溶剂在高分子中传质研究的意义,结合该实验室的课题研究成果,对溶解性模型和扩散性模型的发展进行较为详细的综述,并指出其发展方向。

溶剂在高分子中的扩散系数—Vrentas-Duda模型及其发展

自由体积理论是描述高分子材料中低分子量溶剂扩散现象的有效工具,以此为基础的VrentasDuda模型中多数参数不需要扩散实验测量,可以通过分子性质独立确定,对渗透物的扩散行为具有可预测性。综述了VrentasDuda自由体积理论的发展和修正情况,分析其对建立预测型溶剂扩散系数模型的贡献,为从分子基团水平上探索溶剂扩散现象奠定基础。

液膜分离技术在生化产品提取中的应用进展

介绍了液膜的基本概念、分类和分离机理。与传统的生化产品分离提纯技术相比 ,液膜分离技术具有简便、高效且成本低的特点。综述了液膜分离技术在抗生素和氨基酸提取中的应用进展 ,如青霉素、半合成青霉素、头孢菌素、麦白霉素、苯丙氨酸、亮氨酸和谷氨酸的提取 。

高分子聚合物中溶剂扩散系数的预测

溶剂分子在高分子聚合物中的扩散现象广泛存在于日常生活和工业生产中,对其研究具有普遍意义.Vrentas-Duda模型以自由体积理论为基础,所有参数不需扩散实验测量,由溶剂和高分子的分子性质独立确定,可用于预测高分子聚合物中低相对分子质量溶剂扩散系数.研究Vrentas-Duda模型对典型高分子/溶剂体系中溶剂扩散系数的预测准确性,通过将预测值与实验值比较,评价该模型在不同高分子体系中的适用情况.对处于橡胶态的各向同性高分子聚合物体系,Vrentas-Duda模型能够准确计算除存在氢键以外多数体系的溶剂扩散系数;相对于溶剂互扩散系数而言,溶剂自扩散系数的预测精度更高.

用基团贡献法计算高分子中用于溶剂扩散的自由体积

以自由体积理论为基础,利用基于基团贡献法的格子-流体(GCLF)状态方程计算高分子供溶剂扩散的有效自由体积,进而提出改进的高分子-溶剂体系扩散系数模型。模型中与高分子相关的参数均可由基团贡献法确定,可用于预测已知分子结构的高分子中的溶剂扩散系数。计算了8种有机溶剂和6种高分子组成的体系的无限稀释扩散系数和溶剂自扩散系数,与实验值保持良好一致。基于空穴自由体积在高分子总自由体积中所占比例在微观和宏观上应相等的观点,用正电子湮没(PALS)实验结果验证改进方法的合理性。

用Simha-Somcynsky状态方程改进高分子中溶剂扩散系数模型

将SimhaSomcynsky状态方程和VrentasDuda的自由体积理论模型相结合,提出改进的高分子中溶剂扩散系数模型.改进的模型利用状态方程和WLF理论定义的自由体积分数确定扩散过程的有效自由体积,避免原模型中繁琐的黏弹性实验测定.对苯、甲苯、乙苯、氯仿在聚苯乙烯、聚异丁烯和聚醋酸乙烯酯中的扩散系数的计算结果表明,改进模型的预测值与实验值取得较好一致,且自扩散系数的预测精度比原模型高.同时,改进的模型能够反映压力对扩散系数的影响.溶剂扩散系数随外界压强增加而减小,当溶剂浓度较低时,压强的影响非常显著,扩散系数可相差几个数量级.随着溶剂浓度升高,扩散系数接近常压时的扩散系数,压强影响可以忽略.

用状态方程改进的高聚物中溶剂扩散系数预测模型

将Simha-Somcynsky状态方程引入Vrentas-Duda自由体积理论模型,提出改进的高聚物-溶剂体系扩散系数模型,计算常压下橡胶态高聚物中有机溶剂扩散系数对浓度和温度的依存关系。利用高聚物结构单元的范德华体积导出高聚物自由体积分数表达式,通过Simha-Somcynsky方程求取高聚物体积以及对溶剂分子扩散有效的自由体积,避免原模型中繁琐的高聚物粘弹性实验测定和回归高聚物自由体积参数,提高了自由体积理论的预测能力。使用改进的模型预测了苯、甲苯、乙苯和三氯甲烷在聚苯乙烯、聚异丁烯和聚醋酸乙烯酯中的自扩散系数和互扩散系数,计算结果表明改进的自由体积模型具有较高的预测精度。

渗透汽化膜材料在汽油脱硫中的研究进展

渗透汽化是一种新型的汽油脱硫技术,其研究已引起世界范围的关注。与传统汽油脱硫技术相比,该技术具有不损失辛烷值、能耗低、环境友好、操作简单、易于工业放大等特点。在简要介绍渗透汽化概念的基础上,综述了渗透汽化膜材料在汽油脱硫研究中的进展,涉及的膜材料包括硅橡胶、聚乙二醇、聚酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚脲/氨酯和有机-无机杂化膜,并指出其各种膜材料的优缺点及渗透汽化汽油脱硫技术的发展前景。

分子模拟预测小分子在高分子中扩散行为的研究进展

分子模拟可探究微小时间尺度内体系的动态行为,是研究高分子溶液中扩散现象的有效工具。介绍了用于计算化学和材料科学领域的计算软件,以及可用于高分子体系的分子力场。较为详细地综述了近年来用分子模拟技术研究小分子在聚硅氧烷类、聚酰亚胺类、聚烯烃类等高分子中扩散行为的进展,并指出其发展前景。

用Sanchez-Lacombe状态方程改进高分子-溶剂体系扩散系数模型

将Sanchez-Lacombe状态方程与Vrentas-Duda模型相结合,提出改进的高分子-溶剂体系扩散系数模型。改进的模型利用高分子结构单元的范德华体积导出高分子自由体积分数表达式,仅利用状态方程的特征参数和高分子的玻璃化温度确定用于扩散过程的有效自由体积。与Vrentas-Duda模型相比,改进的模型避免进行高分子的粘弹性实验回归自由体积参数;与前期研究相比,计算过程避免查阅数据手册获得高分子热膨胀系数,因此模型的预测性增强。对4种溶剂在3种高分子中自扩散系数和互扩散系数的计算结果表明,改进的模型具有较好的预测精度。

在化工原理实验教学中培养学生的科研能力

化工原理实验教学对培养学生的工程概念和科研能力具有重要作用。本文阐述了实验教学与科研相结合的有效途径,以期培养学生掌握工程实验的设计方法、科技论文的写作方法和化工软件的操作方法,达到利用有限的教学时间最大限度地提高学生科研能力的目的。

基于Simha-Somcynsky状态方程的高分子-溶剂体系扩散系数模型

将Simha-Somcynsky状态方程引入到Vrentas-Duda扩散系数模型,建立基于状态方程的溶剂在高分子中扩散系数模型。与原模型相比,改进的模型避免进行高分子的黏弹性实验测定,模型中高分子的相关参数仅由状态方程的特征温度和特征体积确定,提高了模型的预测能力。对苯、甲苯、乙苯、氯仿在聚苯乙烯、聚异丁烯和聚醋酸乙烯酯中的扩散系数计算结果表明,改进模型的预测值与实验值吻合较好。

膜分离技术在石油化工领域的应用进展

将膜分离技术应用于石油、天然气开采和炼油化工生产过程,有望提高该行业的技术水平,大幅度降低能耗和物耗。与传统分离技术相比,膜分离技术具有操作简便、分离效率高、能耗低、环境友好等特点。综述了膜分离技术在石油化工生产相关的水处理、有机溶剂混合物分离、空气分离、天然气脱湿和脱除CO2等方面的应用,分析了膜分离技术的优缺点,并指出其发展前景。

无皂乳液聚合制备SiO_2/PMMA纳米复合胶体微球

采用半连续无皂乳液聚合方法在未经硅烷偶联剂改性的230 nm亲水性SiO2微球表面聚合甲基丙烯酸甲酯(PMMA)壳层,制备以SiO2粒子为核、PMMA为壳层的复合胶体微球。研究微球表面形貌、组成、粒径变化规律,探索聚合反应的成核过程和PMMA进料流量对复合微球粒径的影响。结果表明,在未经硅烷偶联剂改性的纳米SiO2表面可形成稳定规整的PMMA壳层,SiO2/PMMA复合胶体微球球型度接近1.0,单分散性较好,多分散度指数(PDI)小于0.04。聚合反应受甲基丙烯酸甲酯(PMMA)单体含量控制,随着PMMA进料流量增加,乳胶粒子成核过程由均相成核过渡为胶束成核,复合微球粒径加速增大,多分散性增强,其粒径可通过调节PMMA进料流量控制。

汽油脱硫用复合膜的制备及性能

以聚乙二醇(PEG)为活性分离层、聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜为支撑层制备复合膜。PEG涂膜液的固含量提高到16%时,可以减少孔渗现象,提高渗透通量。考察进料温度、流量和膜下游侧压力对复合膜性能的影响。硫富集因子随温度和流量升高先增加后减小,最大值出现在100℃和100mL/min。渗透通量随温度升高而增大;当进料流量大于100mL/min时,渗透通量随流量增加而减小。两个参数均随膜下游侧压力增加而减小。对典型的催化裂化汽油,膜的渗透通量可达2.7kg/(m2.h),硫富集因子为3.6。

化工过程的萃取精馏教学实验装置

采用过程工程的序贯模块法设计并组建了乙二醇连续萃取精馏乙醇-水恒沸物系的实验装置。由UNIQUAC活度系数模型预测汽液相平衡,结合萃取传质动力学MESHRF模型优化设计精馏塔,采用θ环填料和透明塔体组装成溶剂回收、精馏和提馏三段式连续萃取精馏实验装置,将萃取精馏和萃取剂回收双塔流程优化为单塔流程,以便于学生可独立设计和操作。实验结果表明:所研制教学装置能实现恒沸物系的萃取精馏分离,99%乙醇收率达91.6%,萃取剂回收率94.3%。

Cardo型共聚酰亚胺/TiO_2纳米复合膜的制备及气体分离性能

以9,9′-双(4-氨基苯基)芴(BAPF)对聚酰胺酸(PAA(BTDA-DMMDA),PAA-A)修饰,得到Cardo型共聚酰亚胺(PI(BTDA-BAPF-DMMDA),PI-B);以TiO2溶胶对其杂化,得到PI-B/TiO2系列纳米复合膜。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对PI-A、PI-B及PI-B/TiO2系列膜进行结构表征。结果表明,TiO2以纳米级别颗粒均匀分散在PI-B中,dPI-A,dPI-B,dPI-B/TiO2分别为0.4770 nm,0.4606 nm,0.4646 nm。气体渗透实验表明,H2和O2在PI-B膜中的透过系数与PI-A膜相差不大,但H2/N2及O2/N2的分离性能增至PI-A膜的2.0倍和2.2倍(达到32.38和8.369);当TiO2溶胶含量达到24%时,H2和O2在PI-B/TiO2复合膜对透过系数为PI-A膜的3.5倍和5.9倍,达到8.959×105Pa和3.625×105Pa,H2/N2及O2/N2的分离性能增至PI-A膜的2.5倍和4.2倍,达到39.49和15.97。

分子动力学模拟噻吩/正庚烷在PEG膜中溶解-扩散行为

采用分子动力学方法模拟汽油组分在聚乙二醇(PEG)膜中的溶解-扩散行为。吸附动力学模拟结果表明,动力学平衡之后,噻吩与聚合物表面距离明显缩短。PEG对噻吩与正庚烷的吸附能分别为-52.17 kJ/mol和-38.00 kJ/mol。PEG对噻吩的吸附能小于正庚烷,因而PEG对噻吩具有吸附选择性。扩散动力学模拟结果表明,在不同温度下,噻吩的扩散系数均高于正庚烷,PEG对噻吩具有扩散选择性,与实验结果相符。

新型有机分离体系渗透汽化膜材料

综述了固载活性基团促进传递膜、新型共聚物和树枝型聚合物材料在提高膜的选择性与渗透通量中的作用。介绍了从分子结构角度设计的材料在提高分离效果与成膜稳定性中的应用,指出了新型高聚物膜材料在渗透汽化分离有机混合物领域具有较好的工业化应用前景。