笼型水合物膜分离和捕获二氧化碳研究进展

开发一种低碳、高效的分离和捕获二氧化碳方法一直是缓解温室效应的关键技术。本文首先比较了现有的5种碳捕获技术,发现相较于化学吸收、深冷分离和变压吸附,水合物法和膜分离技术具有绿色环保、操作简单的优势。随后,本文以水合物法为切入点,阐述了其分离机理和强化手段。为进一步研究更加有效的新技术,通过利用水合物法的技术优势,结合膜分离的结构,提出一种更加具有发展潜力的水合物膜分离技术。然后,根据水合物膜的成膜方式将水合物膜技术分为第一、二、三代,并重点分析了每代水合物膜技术的改进手段。最后指出未来第三代水合物膜分离技术应从以下3个方面寻求突破与创新:探索合适膜载体材料;寻找合适的添加剂;优化温度、压力、流速水合分离条件。

笼型水合物为能源化工带来新机遇

笼型水合物是利用水分子通过氢键作用构建的笼型结构对甲烷等能源气体进行存储和提取,具有高安全性、高储存容量、温和储存条件、环境友好等优点。天然气水合物是传统能源和绿色能源之间的桥梁燃料,已成为世界各国科学家竞相研究开发的热点。本文综述了笼型水合物在能源与环境、流动安全、工程应用三个方面的研究成果,涵盖了固化天然气(SNG)、CO_(2)捕获和气体分离、蓄冷、海水淡化、汽车燃料以及制氢与储氢等能量转换、能量储存的领域。文章指出大力发展笼型水合物衍生技术,实现提取甲烷同时捕获二氧化碳,有助于实现碳中和的目标。阐述了笼型水合物生成依赖于其自身的热力学相平衡条件、反应过程的动力学性质及传递过程强化,从生成到分解的过程主要包括溶解、成核、生长、晶裂和解吸等一系列步骤,过程的微观机理复杂。展望了利用多尺度方法研究水合物生成的微观结构、界面现象、宏观应用和作用机理,有助于扩展化学工程的原理和知识,对开发能源化工领域新材料新工艺也有裨益,从而促进能源化工的发展。

高含水油包水乳液的水合物储气性能研究

油包水乳液是近年来新兴的一种水合强化材料,具有良好的水合储气潜力,但是为了保证乳液的稳定性,通常所用的油包水乳液含水量不超过50%。然而水合物的储气量与水含量密切相关,因此高含水的油包水乳液更具有应用前景。对含水量超过50%的油包水乳液进行了水合物的储甲烷研究,考察了乳化剂用量、初始压力及搅拌速率对储气性能的影响,最后考察了乳液的循环储气能力。结果表明:含水量超过55%后,含水量的增加会造成乳液液滴的增大,储气量的降低。乳液含水量为55%,复合乳化剂Span80/Tween80(mTween80∶mSpan80=0.783∶1)用量5%(质量)(以水量为基准)的乳液最适合水合储气;初始压力的增加有利于水合储气性能的提高,但压力过高会造成水合物壳的快速形成,从而降低整体储气能力;适宜的搅拌速率有利于水合物的生成,过快或过慢都会引起水合速率的下降。本实验中最佳的乳液水合储气条件为:温度274.15 K、反应釜中气水体积比10∶1、甲烷初始压力6 MPa、搅拌速率700 r/min,在此条件下,储气量可达141.42 L气/L水。在此条件下进行循环储气实验证明该乳液具有良好的循环利用性,四次循环中储气量均在130 L气/L水以上。研究结果可为天然气储运以及含烃混合气分离提供技术参考。

多孔材料中甲烷水合物生成的传热数值模拟研究

水合物储运(NGH)是近几年发展起来的天然气储运技术,已具备实现工业化的潜力。但水合物的生长是传质传热控制的反应,因此在放大实验中存在诸多不确定因素。针对该问题,对水合物反应器中多孔材料内甲烷水合物生成传热过程建立了基于化学反应动力学和多孔材料内传质传热的甲烷水合物生成传热数学模型,可用于计算反应器内水合物生成分布和热量分布,指导水合反应器的设计和优化。通过模拟与实验数据对比验证了该模型的可靠性,并对使用了不同热导率填料的水合反应过程进行数值模拟。结果显示,模拟值与实验值的绝对平均相对误差小于6%,生成传热模型准确性高;在水合反应过程中,热量传递是影响水合物生成速率的关键因素之一。导热不良时,易在水合物生成中心部分形成局部过热,对水合物生长造成热抑制。在进行水合物生成放大实验时,应特别注意反应器内部的热量控制。

面向油水分离的无机膜制备及应用进展

膜技术是处理含油污水及含水油液的有效分离方法。无机膜材料由于可调变的表面性质和良好的稳定性,即使在苛刻的条件下,在分离油水方面表现出优异的分离性能。本文首先阐述了设计与制备油水分离膜的理论基础,包括分离过程中压力驱动力和膜表面特性对膜通量和选择性的影响;然后综述了当前国内外用于油水分离的无机膜的制备及其应用进展,重点介绍分子筛膜、金属氧化物/金属氢氧化物膜和氧化石墨烯膜等的研究,分析了在不同油水混合物中研究者们调控无机膜表面性能的策略,提出膜表面润湿性和膜结构是提高膜分离效率和抗污染性的关键;最后指出抵制含大量表面活性剂、碱液及有机聚合物种的乳化油对膜造成污染,是无机膜亟需解决的问题,并展望了无机膜在分离油水方面的发展方向。

多孔膜反应器中丙烷催化脱氢制丙烯的模拟研究

针对丙烷高效脱氢制丙烯的多孔膜反应器构建了无量纲数学模型并进行了模拟研究,考察了催化剂活性、透氢膜性能、操作条件对多孔膜反应器中丙烷脱氢的转化率、丙烯收率、氢气收率和纯度的影响。结果表明,移走产物氢气可以有效提升膜反应器的性能,其性能的提升程度由不同温压条件下催化剂和透氢膜性能共同决定。高活性催化剂是丙烷高效转化的基础,催化剂活性越高,膜反应器内的产氢速率越快;其次,膜的选择性和渗透通量越高,氢气的移除效率越高,可在最大程度上打破热力学平衡的限制,使反应向生成丙烯的方向移动。当多孔透氢膜的氢气渗透率在10^(-7)~10^(-6) mol·m^(-2)·s^(-1)·Pa^(-1),H_(2)/C_(3)H_(8)选择性达到100时,其丙烷转化率可以与Pd膜反应器内的转化率相当,但分离的氢气纯度低于Pd膜反应器。与传统的固定床反应器相比,膜反应器由于促进了化学平衡的移动,可以在较低的反应温度下获得相当高的丙烷转化率,且丙烷转化率随着反应压力的增加呈现出一个最大值。该模拟研究可为实际生产过程中膜反应器用于PDH反应的高效强化提供有益的技术指导。

动力学强化水合储氢技术研究进展

在碳达峰、碳中和的时代背景下,氢能等清洁绿色能源成为能源转型的关键,储氢技术作为氢能从生产到应用的中间桥梁而备受关注。笼型水合物是一种潜在的氢气存储材料,但储氢速率慢、储氢量低制约了水合储氢技术的工业化进程。因此,本文综述了近年来动力学强化水合储氢技术的研究进展,着重介绍了氢气水合物成核、生长动力学机理、提高驱动力、扩大气液接触面积以及改善扩散通道等动力学强化技术,并从储氢速率、储氢密度等方面总结了当前的动力学强化技术,以期促进相关研究的发展。本文指出未来相关工作应在以下几个方面展开:首先,深化氢气水合物的成核、生长和稳定机制研究;其次,寻求高效高驱动力的热力学促进剂,从根本上提高驱动力;最后,高效热力学促进剂与改善氢气水合物的扩散通道相结合,实现高储量和高速率的双重优化。

重庆市急救医疗中心72816例院前急救病例流行病学调查分析

目的 了解重庆市急救医疗中心院前急救疾病谱分布及流行病学特征,探索提高周边院前急救水平的措施。方法 回顾性分析2018年12月1日00∶00—2021年11月30日23∶59重庆市急救医疗中心院前急救的72816例患者临床资料,分析疾病类型、就诊时间、死亡原因等流行病学特征。结果 男女比例1.37∶1。61~70岁比例最高,为18.78%(13678/72816)。院前急救疾病谱前5位类别为创伤、循环系统疾病、神经系统疾病、呼吸系统疾病和中毒,共59230例。其中创伤患者最多,共25073例,占34.43%。一年中急救病例最多的3个月是9~11月,共21095例。一天中有2个急救迅速增长高峰时间段第一个为7∶00~9∶59,第二个为19∶00~21∶59。在每日分布中,创伤急救高峰时间段主要为7∶00~10∶59,神经系统疾病、循环系统疾病的急救高峰主要发生在9∶00~9∶59,中毒的急救高峰主要集中在21∶00~次日1∶59,呼吸系统疾病的急救时间没有明显的规律性。结论 重庆市急救医疗中心院前急救以创伤救治为主,同时也承担着周边地区其他内、外、妇、儿等急症的现场救治,院前工作多样化,复杂化。加强院前急救医学建设有助于提高院前综合救治能力。

ZSM-5沸石膜用于生物油的脱水分离及其再生过程研究

在水热条件下通过无模板剂法合成了连续的ZSM-5沸石膜,并将其用于生物油的渗透汽化以进行高效脱水分离。ZSM-5沸石膜在强酸性、多组分的生物油体系中保持了很好的化学稳定性和优异的分离选择性,但在分离过程中面临着较强的膜污染问题,导致了膜通量的大幅下降。ZSM-5沸石膜的再生研究表明,膜的渗透通量随着再生温度的升高而逐渐提高。当再生温度为220℃时,ZSM-5沸石膜的渗透通量可以恢复至初始的88%。再生的机理研究表明,ZSM-5沸石膜中大量的晶内孔在生物油体系中极易被污染,从而导致渗透通量迅速下降;而相对较大的晶间孔却难以被完全堵塞,水分子在被污染的ZSM-5沸石膜中主要通过晶间孔进行渗透。上述结果表明,通过合理调控ZSM-5沸石膜的晶间孔的数量和尺寸大小可有效提升ZSM-5沸石膜在生物油中的渗透汽化脱水分离性能。

无模板剂合成束状多级孔ZSM-5分子筛及其催化剂的甲烷无氧芳构化反应性能研究

甲烷无氧芳构化(MDA)是甲烷直接转化和利用的重要途径,高性能催化剂的制备是MDA研究的重点。在无模板剂的含氟合成液中,通过添加晶种成功合成出了一种束状多级孔ZSM-5分子筛,然后基于该分子筛采用浸渍法制得Mo/HZSM-5-H催化剂,并对其在MDA中的反应性能进行了评价。结果表明,Mo/HZSM-5-H的介孔孔容为0.09 cm^(3)/g,其总酸量达到176.03μmol/g,且Brönsted酸量和Lewis酸量之比为0.822,表明Mo/HZSM-5-H具有明显的介孔特征和较为理想的酸位分布。Mo/HZSM-5-H的甲烷转化率最高为14%,苯产率最高为6.8%,反应过程中无甲苯和二甲苯生成。与常规的微孔Mo/HZSM-5-C和球形多级孔Mo/HZSM-5-S相比,Mo/HZSM-5-H具有更高的催化活性和非常狭窄的芳烃产物分布,在高效制备苯这一重要大宗化学品方面有较好的应用前景。

CO_(2)捕集与置换开采天然气水合物中甲烷的研究进展

为实现国家可持续发展,我国提出了2030年“碳达峰”以及2060年“碳中和”目标。在进行碳封存以及资源化利用过程中,离不开针对不同碳排放源的CO_(2)捕集与分离。综述了各CO_(2)捕集与分离技术的原理以及研究者近几年针对这些技术在原理上进行的完善和优化,对比分析了不同技术的操作可行性、单位能耗和处理量。通过混合气体的最小分离功评价了不同含碳气源(CO_(2)/N_(2)、CO_(2)/CH_(4)和CO_(2)/H_(2))的分离难易度,总结了不同含碳气源的CO_(2)捕集与分离技术的中试规模的实验及其技术进展。最后,介绍了CO_(2)置换开采天然气水合物中甲烷的进展,针对CO_(2)捕集与置换开采技术的优缺点,提出了未来研究的重点以及方向。

骨代谢过程中白细胞介素1的参与作用及调控机制

背景:研究发现白细胞介素1的两种生物活性相似的同工型白细胞介素1α和白细胞介素1β对骨的代谢会产生重大影响,研究表明它们具有诱导成骨细胞或破骨细胞分化的能力。目的:综述目前已知相关文献,总结白细胞介素1与成骨细胞或破骨细胞的关系,了解白细胞介素1在骨代谢中的作用机制,为新的成骨方案提供理论参考。方法:检索中国知网和PubMed数据库白细胞介素1在成骨细胞与破骨细胞中的作用机制相关的文献,最终共纳入74篇文章进行综述分析。结果与结论:白细胞介素1作为人体内的多功能细胞因子,无论对成骨代谢还是破骨代谢过程都产生着深远的影响。(1)白细胞介素1主要与破骨细胞的分化、激活、生存密切相关,不仅可以直接通过RANKL/RANK直接作用发挥破骨效应,也可以通过上调前列腺素E2和巨噬细胞集落刺激因子从而减少骨保护素的产生间接刺激破骨细胞生成。此外,破骨细胞多核化成熟也与白细胞介素1密切相关。(2)有研究发现白细胞介素1β不仅会对成骨细胞分化产生影响,也可以通过影响成骨相关蛋白间接调控成骨代谢。(3)最近的研究发现白细胞介素1β可以调控血凝块的结构从而影响早期骨愈合过程,这又为研究白细胞介素1提供一个可行的参考。(4)因此,该综述有望进一步了解白细胞介素1参与骨代谢的具体机制,为良好的成骨策略提供理论参考。

钙离子调控骨修复及对成骨的作用机制

背景:大节段性骨缺损的再生修复仍是临床骨科医生的巨大难题之一,钙离子不仅对骨细胞发育及血管再生和生长因子释放至关重要,还可通过影响局部血凝块的结构来调控成骨活动。目的:综述国内外相关文献,总结钙离子与成骨之间的关系,了解钙离子在成骨中的作用机制,为新的成骨策略提供理论参考。方法:中文以“钙离子,成骨,间充质干细胞,成骨细胞,破骨细胞,血管,血凝块”检索CNKI、万方、维普数据库;英文以“calcium,osteogenesis,mesenchymal stem cell,osteoblasts,osteoclasts,neovascularization,blood clots”检索PubMed数据库,收录2000年1月至2021年1月时间段与钙离子在成骨中的作用机制相关的文献,并通过阅读摘要进行初筛,最终共纳入94篇文章进行综述分析。结果与结论:钙离子不仅可以调控骨修复阶段中各种细胞(间充质干细胞、成骨细胞和破骨细胞)的增殖分化,还能通过促进骨缺损处新血管生成并促进生长因子释放来调节成骨。最近研究还发现,骨缺损处血凝块的结构对早期骨愈合产生着重要影响,而钙离子可以通过调节纤维蛋白的聚合过程来调控血凝块的结构。

不同节段颈椎病颈前路手术研究进展

近年来,随着人口老龄化加剧和人们生活习惯改变,颈椎病发病率逐年上升。对于保守治疗无效的患者,通常采用外科手术治疗。然而,对于不同类型颈椎病,手术方式的选择截然不同。即使是同一类型颈椎病,手术方案的选择也不尽相同。这就要求相关临床工作者不仅要拥有扎实的基本功,还要结合患者实际情况提供不同手术方案供患者及家属选择,为患者谋取最大化治疗效益。现综述不同节段颈椎病颈前路手术相关进展,为治疗颈椎病提供临床参考。

定位格架对棒束通道出口温场分布影响研究

为分析定位格架交混能力,进一步优化定位格架热工设计方法。本文通过实验研究不同结构定位格架对棒束通道出口温场分布的影响。实验中,系统压力为7.0~16.5 MPa,质量流速为900~4500 kg·m^(-2)·s^(-1),实验段进出口温差为30~128℃。实验结果表明,在压水堆运行参数范围内,对于相同定位格架结构形式,不同压力、进出口温差、质量流速等热工参数条件下棒束通道出口截面子通道最高温度和最低温度的差值与进出口温差的比值没有明显变化趋势;交混翼主导了定位格架的交混作用,II型交混翼带来较强的交混作用;对于D型定位格架,非对称的条带结构会导致流场整体出现一定的偏转,一定程度上降低了定位格架的交混作用。

聚己内酯改良生物屏障膜在骨组织工程中的应用

背景:聚己内酯生物屏障膜的使用可以防止周围生长速度较快的纤维组织和上皮组织进入骨缺损内部,从而避免干扰正常骨再生过程。此外,对聚己内酯生物屏障膜的成骨性能修饰也得到了研究者们的探索。目的:总结聚己内酯生物屏障膜成骨改良策略,并展望新的聚己内酯生物屏障膜成骨策略。方法:中文以"聚己内酯屏障膜,成骨,骨替代材料,天然高分子,人工高分子,金属离子,生长因子,干细胞"为关键词,检索中国知网、万方、维普数据库;英文以"Polycaprolactone membrane,osteogenesis,bone substitute material,natural polymer,artificial polymer,metal ion,growth factor,stem cell"为关键词,检索PubMed数据库,选择2000年1月至2021年2月时间段与聚己内酯生物屏障膜相关的文献报道。结果与结论:聚己内酯材料本身是疏水性的,与其他材料结合首先就得解决这个问题,目前已开发了很多方法,如使用多巴胺、肝素、胶原等作为连接桥梁使聚己内酯材料与其他材料更加相容,但由于不同材料与聚己内酯复合需要条件不一样,新的疏水性改性方法仍需开发。此外,聚己内酯材料及其改性得到了大量研究,聚己内酯与骨替代材料、天然高分子、人工高分子等材料复合已取得较为满意的效果,但由于复合材料成骨活性的限制,新兴的成骨活性物质仍待开发。目前,一些已被证明对各类组织均具有良好再生活性的物质如外泌体、细胞外基质等,与聚己内酯复合材料在骨组织工程及其他领域(如周围神经再生、血管再生等)中极具研究潜力,有望开发成为新兴的组织工程再生策略。

“一带一路”倡议下如何培养西部地区骨科规培医生

目前“住院医师规范化培训”已成为我国培养专业型研究生的重要方案。如何在“一带一路”倡议下培养西部地区骨科规培医生,已成为了一个亟待解决的话题。通过分析“一带一路”倡议给西部地区带来的积极影响与专业型骨科研究生的定位,发现其存在的问题,并结合该院的相关政策,提出解决方案。该文就如何在“一带一路”倡议下培养西部地区骨科规培医生提出一些意见,希望为骨科人才的培养方案提供一些参考。

与海洋天然气水合物微纳米尺度赋存和开采储存技术有关的研究进展

天然气水合物是一类潜在的储量巨大的清洁能源.近年来,水合物的研究已经逐渐拓展至纳米、介观层面.纳米科学贯穿了水合物研究的全过程,包括上游天然气水合物成藏、开采和下游的储运、分离等水合物应用技术,其核心在于研究水合物在纳米材料表面、内部、间隙中生长和分解的传质传热过程.将以第九届国际水合物大会(ICGH9)为切入点,从水合物成藏、开采和下游技术应用几个方面综述近年来水合物研究中的纳米研究进展.目前对水合物的研究尺度并未做到全覆盖,水合物在纳米材料间隙中的传质传热过程研究较少,纳米材料的累积放大效应研究也存在空白.这正是水合物成藏、开采研究中的瓶颈问题.未来的研究应该着眼于水合物在纳米材料中生成和分解的传质传热作用,以此为主线将水合物技术和水合物成藏、开采研究中的核心问题进行统一协同研究.

系统工程方法论在核反应堆数字实验中的应用研究

核反应堆工程实验系统的复杂性一直是制约核反应堆工程实验技术攻关和创新的重要因素之一。为提升应对核反应堆工程实验系统复杂性的能力和手段,引入数字实验概念,目的是建立适用于核反应堆工程实验全生命周期的统一高效的业务执行环境。本文基于系统工程方法论详细阐述了数字实验平台的顶层架构,包括由V模型和业务场景图构成的业务流程架构,由数据模型化知识化逻辑图构成的实验基础架构,以及由业务层的业务管理系统、应用层的实验设计仿真环境系统、知识层的实验知识系统和资源层的基础功能系统构成的平台功能分层架构,并以"华龙一号"(ACP1000)二次侧非能动余热排出系统(PRS)实验系统为对象进行了应用验证。验证结果表明:上述的架构具有较强的可行性,可作为数字实验平台开发的整体逻辑框架。

NaCl溶液浓度及其腐蚀作用对Ⅱ型水合物颗粒黏附力影响

在天然气水合物资源开采和深水油气输运过程中,管道内的低温高压环境会导致气体水合物颗粒的生成和聚集并最终造成管道堵塞,严重影响生产效率.导致这一问题的根本原因是气体水合物颗粒间以及颗粒-表面间存在黏附力.因此,为了探明气体水合物在管道中的沉积和聚集机理,本文利用高压微机械力测量装置,对CH_4/C2H_6混合气生成的Ⅱ型水合物颗粒在不同盐度和碳钢表面腐蚀程度影响下的黏附力进行了原位测量.实验结果表明NaCl(1 wt.%–5 wt.%溶液)的存在能够降低水合物颗粒间的黏附力,根据毛细液桥理论模型估算结果,出现这一现象的可能原因是NaCl的存在降低了液桥与水合物颗粒表面的接触角.此外,经NaCl溶液腐蚀处理后,碳钢表面与水合物颗粒间的黏附力显著上升,最多可升高至无腐蚀条件下颗粒-碳钢表面间黏附力的5倍左右.