学研结合的《化工传递原理》课程改革与实践——以水净化膜表面特性影响的动量分子传递过程为例

培养具有较强实践和创新能力的新工科复合型人才是本科化工教育的重点。化工传递原理作为化学工程与工艺专业学生必修课,在提升本科教育质量中发挥重要作用。然而,化工传递原理课程存在理论性强、抽象推理多、学科交叉广、实验及理论同步配套程度低等问题,为有的放矢地解决课程难题,提高教学质量和品质,教学团队从教学目标和教学方法等多方面进行深度改革和创新;为重点突出以前沿科学研究为契机的学研结合新范式进行化工传递原理课程改革与实践,本文以水净化膜表面特性影响的动量分子传递过程为例,通过科学研究实验结合化工动量传递理论提升教学质量。将化工传递的科学研究与课堂理论教学相耦合,突出以学生为主体和产出导向的标准提升教学品质。这种新范式将有益于工科学生解决复杂化学工程问题能力的显著提升,为综合型本科化工类专业的改革发展提供重要支撑。

血液净化膜材料发展及临床血液净化治疗的应用

血液吸附:指溶解在血液的物质被吸附到具有丰富表面积的固态物质上藉以从血液中清除毒物。血液灌流设备主要由血液灌注机、附件(动脉和静脉管路等)及血液灌流器组成。常用的灌流器有两种:一类是活性炭,一类是合成树脂。活性炭主要由椰子壳为原料制成,其他还有石油、木材、聚乙烯醇、骨骼、糖类等。吸附树脂是网状结构的高分子聚合物,包括中性、阴阳离子交换树脂。血浆置换:将患者的血液抽出来,分离血浆和细胞成分,弃去血浆,而把细胞成分以及所补充白蛋白、血浆及平衡液等回输体内,以达到清除致病介质的治疗目的。目前多采用膜式分离法进行治疗,膜式血浆分离器是用高分子聚合物制成的空心纤维型或平板型滤器,该孔可准许血浆滤过,但能阻挡所有的细胞成分。连续性血液净化:经高通透性的血滤器进行连续性的血液滤过治疗,能缓慢、持续的清除中分子物质,精确的控制水电解质酸碱平衡,清除炎性介质和中分子毒素,具有血流动力学稳定,不影响颅内压等优点,特别适用于伴有肾衰的肝病患者。分子吸附再循环系统:用于临床的分子吸附再循环系统,联合使用了上述血液净化技术,由白蛋白再循环系统、活性炭、树脂和透析等方法组成,能清除脂溶性、水溶性及与白蛋白结合的大、中、小分子量的毒素,同时对水电解质和酸碱失衡有较好调节作用。生物型或组合生物型人工肝:生物人工肝一般先用活性炭吸附或血浆置换去除患者血浆中的部分毒性物质,再与反应器中的肝细胞进行物质交换。这种把非生物型与生物型人工肝结合的装置即所谓组合型生物人工肝。非生物人工肝:在临床研究方面,非生物人工肝技术日趋规范和成熟,方法日益多样化,并更加适合个体化应用。近期国内外学者研究表明,采用缓慢式血浆交换并用持续性血液透析滤过对于严重肝功能不全患者的意识恢复是有效的,生存率亦有所提高。

造纸法烟草薄片碳化硅膜净化系统清洗工艺研究

本研究对造纸法烟草薄片提取液成分进行了分析,筛选确定了提取液分离净化用碳化硅膜净化系统合适的无机酸清洗剂,研究不同浓度下,该无机酸清洗剂的清洗效果,优化了无机酸清洗剂与碱性清洗剂的组合;在原清洗流程基础上增加了化学浸泡流程,通过对比2种化学浸泡清洗工艺,优选确定了合适的化学浸泡工艺。结果表明:(1)造纸法烟草薄片提取液中有机物含量约75%;(2)采用质量分数10%的NH2SO3H溶液清洗生产线膜净化系统后,膜通量恢复至原始通量的86.05%,满足膜净化系统清洗需求;(3)较优的清洗剂组合为质量分数6%的NH2SO3H溶液和质量分数6%的NaOH溶液;(4)合适的化学浸泡工艺条件为:NaOH溶液质量分数10%,每4 h碱液泵启动1次,碱液泵单次运行时长1 h,化学浸泡总时长24 h。优化后,造纸法烟草薄片生产线膜净化系统运行周期最高增加至14.0 h;膜通量恢复比例最高增加至94.00%;日常化学清洗消耗时间降至89 min。

基于膜净化的景观水体污染控制技术研究

为缓解景观水体的污染问题,提出基于膜净化的景观水体污染控制技术。在景观水体模型模拟其污染过程,分析景观水体污染物的进入方式。在考虑水体运动因素下,估算景观水体污染负荷。根据污染物组成与负荷分析结果,确定生物膜的结构参数,制备生物膜反应器。利用膜净化技术分解水体中的有机污染物和含氮/磷污染物,利用生物膜隔离大分子污染物,实现景观水体污染的控制。通过实测分析实验得出结论该技术的景观水体TN/TP污染物的去除率均高于70%,有机污染物浓度明显降低,水体浊度降低约50%,即设计技术具有良好的污染控制效果。

挥发性有机废气净化技术研究进展

综述了微波催化氧化、膜基吸收净化。

利用FeAl膜过滤材料处理高温烟气的实验研究

为了研究利用FeAl膜过滤材料净化处理冶炼炉高温烟气的可行性,用新型FeAl膜过滤材料制作成烟气过滤净化装置,实验模拟了高温烟气过滤净化过程。在不同工况下进行测试,根据测得的实验数据,计算出过滤效率。实验结果表明,FeAl膜过滤材料制作成烟气过滤净化装置用于冶炼炉的高温烟气过滤不仅是可行的,同时因为简化了原有的工艺流程,减少了设备投入费用,而且过滤效率高,运行稳定可靠,具有广阔的市场前景,有非常显著经济效益和社会效益。

浅析煤矿矿井水净化处理技术及应用

污水资源化是启动再生水利用途径,目前国内煤矿矿井水在井下净化处理采用的技术是矿井水专用膜净化技术,矿井水经处理达标后可以作为生产和生活用水,可以减少地下深井水的开采量,保护矿区地下水和地表水的自然平衡,经过专用膜的净化分离可以去除掉水中大分子有机物、悬浮物、细菌、油污和其它微生物,净化出来的是不含以上杂质的清水。

锰硅合金密闭矿热炉烟气干法净化技术简介

为选择锰硅合金密闭式矿热炉烟气干法净化的过滤工艺和过滤材料,以33 MVA锰硅合金密闭式矿热炉为例进行研究,从冶炼生产所采用的原料、冶炼工艺、反应机理、产生的烟气和烟尘的理化性质等方面进行了分析,指出YT膜净化系统是铁合金高温烟气干法净化的一种可靠的方法。

膜强化传质净化技术在清罐污油处理中的应用

经过实地调研燕山石化等七家石化单位污油处理情况,并对安庆石化无锡雪浪污油净化技术进行考察评估,结合惠州石化清罐污油原料特点以及五种清罐污油处理方法技术比对,从技术可行性、可靠性、原料适应性、技术指标先进性、独创性等多方面综合考量、评估,确定湖南长岭石化科技开发有限公司“膜强化传质净化处理技术”为最佳技术路线。该技术曾被中石化集团列为其“攻关十小龙”项目进行研发,先后开展了探索性研究、400吨/年小试研究和1.5万吨/年工业侧线试验,于2014年2月通过了中石化科技部组织的技术评议,认为该技术“具有新颖性和创新性”。目前该技术共拥有国家专利7项,并在国内石油石化企业取得工业应用,效果良好。项目组委托中海油石化工程公司采用“膜强化传质净化处理技术”编制项目可行性研究报告,并组织行业专家评审,专家组给予高度评价并一致通过。

铁路装车尾气净化回收技术的综合运用

针对某企业铁路装车的尾气产生集中,尾气成分(芳烃类、苯乙烯、汽油等)复杂的特点,分别阐述了四种尾气净化回收工艺的技术原理,并比较四种净化回收工艺的优缺点,认为综合运用二、三种油气回收工艺,可以达到国家规定的最高排放标准。经过综合比较,决定选用吸收法+膜分离法技术。

美国工厂化循环水养殖中生物滤器的研究与应用

介绍了目前在美国工厂化循环水养殖中比较流行的生物滤器,包括微珠生物滤器、珠子系列过滤器、流化沙床过滤器、移动床生物滤器等及其工作原理、工作性能、优缺点等。通过对比发现,生物滤器滤料的选择面是相当广泛的,关键在于必须根据滤料的特性设计合理的反应方式。反冲洗形式划分为外力反冲洗型和自清洗型二种,其中自清洗型生物滤器工作状态更加稳定,更具研究和应用价值。生物过滤是整个循环水养殖水处理系统中的核心环节,其过滤方式、反冲洗强弱、水质条件等都会直接影响工作性能。

生物膜法强化净化氨氮污染水体及其微生物群落解析

【目的】比较不同营养条件及挂膜方式下生物膜法对氨氮污染水体的净化效果及其功能微生物群落结构。【方法】设置空白(Blank)、自然成膜(Raw)、预附脱氮菌强化挂膜(PCC)3组生物膜反应器,利用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术和非度量多维标度(NMDS)分析方法对生物膜反应器转化氨氮过程中微生物群落结构及其演替过程进行动态解析。【结果】在C/N=1:1时,除PCC在起始阶段短暂具有较高的氨氮脱除效率外,Blank、Raw和PCC最终均表现出较低的氨氮转化效率(10%-20%)。改变C/N=2:1后,Raw和PCC对人工合成污水中NH4+-N的转化率均提高至95%以上,而且Raw与PCC的群落结构在C/N=2:1时具有较高的相似性,优势菌群主要为γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、放线菌纲(Actinobacteria)和硝化螺菌纲(Nitrospira)。【结论】C/N是影响生物膜反应器氨氮去除效果及驱动生物膜反应器中细菌群落结构发生改变的重要因子。

新型钻井岩屑清洗机的研究与设计

在分析研究钻井岩屑清洗技术的基础上,根据现场要求设计了新型钻井岩屑清洗机。压力水流以喷射冲洗的方式对岩屑进行淘洗,提高了岩屑清洗的质量和效率。还对微滤膜技术在污水处理方面的应用以及超声波技术在工业领域的应用进行了深入研究,提出综合采用超声波和微滤膜两项技术处理废水的工作原理,并基于此原理设计出一套超声波微滤膜净化处理装置(轴向过滤),实现了清洗用水的循环利用。研制的钻井岩屑清洗机采用的清洗方法和超声波微滤膜水处理装置经现场实际应用证明,具有一定的实用价值。

钻井岩屑清洗机设计与开发

在分析钻井岩屑清洗技术的基础上,根据现场要求设计开发了新型钻井岩屑清洗机。压力水流以喷射冲洗方式对岩屑进行淘洗,提高了岩屑清洗的质量和效率;采用超声波微滤膜净化处理装置处理废水,实现了清洗用水的循环利用。

多室溢流生物膜净化池培育匙吻鲟苗种试验

在多室溢流生物膜净化池中（面积22m2），放养平均全长为20mm的匙吻鲟苗种10000尾，经过20天培育，收获匙吻鲟鱼种9203尾，成活率92．03％。最大全长为113．57mm，最小全长为102．7mm，平均全长为108．7mm；最大体重6．63g，最小体重为5．16g，平均体重5．91g。整个培育期间仅换水6．6m3，取得了较好的培育效果。

虾苗循环水集约化中间培育

利用生物膜净化水质的原理 ,配合斜管沉淀 ,自行设计封闭式循环水系统 ,集约化培育大规格虾苗 .试验结果表明 :经 80d培育 ,密度可达 898尾 /m2 ,平均体重达 1.4 8g/尾 ,平均体长 51mm ,折合 1.33kg/m2 .本实验提出了一种对虾苗中间培育的新方法 ,对于对虾养殖防病减灾有一定的现实意义 .