基于膜界面探测的石油烃污染场地调查技术研究与应用

以存在石油烃污染的典型加油站场地为研究对象,开展基于膜界面探测(membrane interface probe,MIP)的场地原位调查技术研究与应用。通过分析MIP搭载的火焰离子化检测仪(flame ionization detector,FID)和光电离子探测器(photo ionization detectors,PID)的检测数据,对该地块内的污染物分布情况进行了拟合,构建地块污染程度分布模型,寻找潜在污染区域。对比分析由传统场地调查所获得的实验室检测数据,发现MIP捕捉的污染分布区域较为准确,表明MIP在加油站场地调查中能够起到良好的辅助决策作用,尤其是对挥发性有机物的潜在污染区域有很强的指示性。通过在石油烃污染场地中的实际应用验证了MIP技术的适用性,以期能够指导更为精准化的场地环境调查工作。

一种新的磷脂分子膜界面分子动力学模拟

翻转磷脂分子是把中性磷脂分子的磷酸基团和胆碱基团的位置互换后人工合成的新磷脂分子。本文运用分子动力学方法研究磷脂的亲水带电基团在膜内不同位置时对膜界面的水分子的分布和结构的影响。结果发现翻转磷脂双层膜的磷酸基团周围水分子数目增加,而其胆碱基团周围水分子数目却是减少了。翻转磷脂膜界面的水分子平均偶极取向与自然的磷脂膜界面的水分子平均偶极取向是相反的,而与胆碱基团相关的水分子平均偶极取向也发生了逆向。

AES(RFA)谱形分析及其在Mo-Si多层膜界面研究中的应用

应用减速场分析器（RFA）俄歇能谱仪得到直接谱N（E）－E，经计算机程序处理保存谱形方面的信息，并应用于软X射线光学Mo-Si多层膜介面的研究中。并说明经H＋离子轰击的界面谱形。

钙离子在单层卵磷脂膜界面迁移的电化学行为研究

文章研究了钙离子在中性载体二安替比林甲烷（DAM）推动下在吸附卵磷脂（PC）的水／硝基苯（w/nb)界面迁移的电化学行为。

挥发性有机污染场地原位评价的膜界面探测器MIP研究综述

膜界面探测器(Menmberane Interface Probe, MIP)是应用与土壤和地下水挥发性有机污染场地原位勘测的技术设备。近年来被广泛应用于VOCs污染场地勘测中。对MIP的结构、测试原理以及与其相匹配的气相色谱检测器进行了介绍,综述了MIP在国内外污染场地勘测的应用案例,总结了国外学者针对MIP测试精度进行的研究结果。分析表明,MIP原位测试能全面地、真实地反应污染场地挥发性有机物分布状况,减少污染场地勘查成本,提高污染场地勘查效率。通过与其它原位测试探头的结合,可同时对污染场地岩土工程特性进行评价,进而为后续污染场地治理方案的制定提供依据。

微孔膜界面响应法对结晶介稳区宽度的精确测定

在膜蒸馏结晶过程的基础上,根据膜选择性脱除溶剂、膜孔区域成核导致通量骤减的原理,开发了一种以微孔膜界面响应结晶成核的新方法,精确测定高浓度、低透光溶液的结晶介稳区宽度.采用微孔膜界面响应法分别探究了氯化钠、硝酸钾和氯化铜几种二元水溶液体系的成核生长过程,并完成介稳区宽度测定.结果表明,微孔膜界面响应法的通量衰减转折点总是早于激光法的光强信号转折点,随温度的升高,跨膜通量升高,介稳区宽度增大;对于低透光率溶液体系,激光法的光强信号极低,无法测定,而微孔膜界面响应法则可以完成相应体系的成核响应和数据测定.

膜界面探测器在有机污染场地调查中的应用研究进展

膜界面探测器(membrane interface probe,MIP)是一种有机污染物的高分辨检测器,已广泛用于污染场地土壤和地下水中挥发性有机污染物污染特征与空间分布的实时原位调查检测.当前,我国在污染场地土壤的高精度快速筛查技术和装备方面存在较大的需求,但在该领域的自主研发与应用还处于起步阶段.本文在系统梳理MIP在国内外有机污染场地应用案例的基础上,从文献计量学的角度分析了该领域的研究现状与未来发展态势.结果表明:自1996年首次有文献报道MIP的应用以来,该领域的发文数量呈逐年增加趋势.当前,国际上对MIP的研究和应用较多的国家主要为美国和中国.从已有应用案例来看,MIP主要应用于污染场地中苯系物、卤代烃、石油烃等多种污染物的原位实时检测. MIP的发展主要经历了3个阶段,分别为挥发性有机污染物传感器的研发、场地土壤及含水层污染物的测定,以及探头的联合应用.其中,MIP与其他多功能探头的有机耦合技术及装备的研发将成为该领域未来研发的重要方向.基于MIP在场地有机污染物检测中的局限性,并结合我国场地土壤调查的现实需求与关键科学问题,分别从阐明污染物界面传质与扩散机制、设计高性能半透膜材料、研发高精度钻测一体化装备,以及建立相关标准与技术指南等四方面,对我国污染场地土层钻进探测一体化技术与装备的研发需求与发展方向提出了展望.

膜界面探针在炼厂油罐区场地环境调查中的应用

利用膜界面探针技术(MIP)在西北某炼厂油罐区环境调查中进行了应用,通过光离子化检测器(PID)、火焰离子化检测仪(FID)两个检测器的响应值确定了油罐区的污染分布情况,并结合取样实验室分析结果对膜界面探针数据和实验室分析数据进行相关性分析。结果表明:污染物主要分布在汽柴油以及部分原油罐区。MIP信号值与实验室分析的苯系物浓度的拟合程度高于石油烃,FID、PID与苯系物浓度的相关系数(R2)分别为0.879 7和0.907 1。

膜界面探测器在工业污染场地调查中的应用

膜界面探测器是一项采用直接推进技术,可实时提供场地地下挥发性有机物近乎连续分布信息的直接感测工具。以某历史上从事有机氯农药生产的废弃工业场地为例,运用该技术,配置土壤电导率传感器、电子捕获检测器以及氢火焰离子化检测器,对该场地中潜在污染区域进行快速筛选调查,初步确定了土壤和地下水中挥发性有机物污染的热点区域及其三维分布和地层信息,为后续进一步调查方案优化、场地概念模型建立及后续修复方案设计等提供了重要的信息。

锂金属负极固态电解质界面膜形成和生长机理的理论研究进展

锂金属负极因其极高的理论比容量在锂离子电池领域引起了极大的关注,但其高反应活性会引发电解液组分发生一系列复杂的降解反应,并在电极表面生成固态电解质界面膜(SEI)。SEI钝化层一方面能抑制电解液持续损耗,另一方面也会显著影响电池的循环性能。因此,从原子/分子层面阐明SEI形成和生长机理成为了近些年的研究重点和热点。本文综述了不同理论模拟方法在SEI结构、组分和生长过程的最新研究进展,介绍了经典分子动力学、反应力场分子动力学、第一性原理分子动力学、机器学习力场分子动力学以及动力学蒙特卡罗等模拟方法在SEI研究中的成功案例。讨论了现有理论计算方法在模拟SEI形成和生长机理方面的局限性,提出可结合机器学习和动力学蒙特卡罗方法来实现长时域SEI形成和生长过程模拟的技术方案展望。

两亲SiO_(2)纳米颗粒的制备和界面扩张流变行为研究

制备了一种两亲SiO_(2)纳米颗粒,借助红外光谱及接触角测量证实了相关基团在SiO_(2)纳米颗粒表面的成功接枝,探究了其界面活性和界面扩张流变行为。通过动态界面张力测量及小幅正弦振荡实验发现,两亲SiO_(2)纳米颗粒相比亲水和疏水SiO_(2)纳米颗粒能够更稳定地吸附在界面形成一层吸附膜,降低界面张力,同时由于其扩散交换速度较慢,界面扩张模量大于亲水和疏水SiO_(2)纳米颗粒。进一步的大幅线性压缩实验发现两亲SiO_(2)纳米颗粒在表面比为0.35时其界面吸附量会发生激增,扩张模量迅速增大,其形成的界面膜具有抵抗较大程度形变的能力。

石墨负极界面SEI膜与锂离子电池热失控

随着商用锂离子电池(LIBs)的蓬勃发展,其安全性的欠缺成为日益凸显且亟待解决的问题。作为LIBs事故的重要形式之一,热失控过程与石墨负极固体电解质界面(SEI)膜密切相关。因此,深入了解和精准调控SEI膜的性质成为提高LIBs安全性的前提和重要途径。本文首先对SEI膜的组分、结构,以及形成原理进行了简要介绍,尤其强调了SEI膜在热失控过程中所起的关键作用。其次,探讨了热失控过程中与SEI膜相关的不安全因素及其机理。对SEI膜的分解、锂化石墨的热解、可燃气体的释放、锂沉积、正极过渡金属(TM)对SEI膜的影响几个过程的分析表明,需要同时提高SEI膜自身的热稳定性和Li+在其中的传输能力,才能有效提高电池的安全性能。依据材料的结构和成分、性质、性能之间的决定性关系,对SEI膜的改性进行了广泛研究。调控电解液组分或在负极电极内引入添加剂进而对SEI膜进行原位调控,以及构筑无机或有机组分的人工SEI膜均能够有效调控SEI膜的特性。最后,展望了未来SEI膜的相关研究和调控方向,为提高LIBs的安全性提供了理论依据和实验指导。

分子模拟探究EO-PO共聚物影响添加剂界面膜的机制

采用全原子分子动力学模拟方法研究破乳剂EO-PO(环氧乙烷-环氧丙烷共聚物)和二苯胺抗氧剂(DPA)、磷酸胺盐极压抗磨剂(PN)、硫化烯烃极压抗磨剂(S4)、金属缓蚀剂(T561)等润滑油添加剂在正辛烷/水体系的微观聚集行为,通过分析界面形态、密度分布、界面厚度、径向分布函数、氢键能等,探究EO-PO分子和各添加剂分子在油水界面的行为。结果表明:各添加剂分子均在油水界面形成对应的界面膜,使得油水混合乳状液相较于单一的油水体系更为稳定,表明各添加剂在作为功能添加剂的同时也起到了一定的乳化作用;EO-PO分子较添加剂分子具有更强的亲水性,可以在界面上顶替添加剂分子与水相互作用,从而达到破坏界面膜的稳定性,使得油相和水相完全分开的效果,因此对于油水乳化液,EO-PO分子具有很明显的破乳作用;在含有不同添加剂的各体系中,EO-PO分子与水有不同程度的相互作用,其中在含有PN和DPA分子的体系中,EO-PO分子对其界面膜破坏较大,破乳效果较佳。

金属锂固体电解质界面膜的研究进展

固体电解质界面(solid electrolyte interphase,SEI)是锂金属电池在首次充放电时,锂金属负极表面形成的一层钝化膜,对电池的循环性能和安全性能等具有至关重要的影响。充分地认识SEI膜将有助于开发具有更长循环寿命和更高安全性能的锂金属电池。综述了锂金属电池SEI膜的研究进展,介绍了SEI膜的组成和结构,梳理了各种常见组分的形成条件和作用,论证了两种用于描述SEI膜结构的模型,即马赛克模型和层状模型,总结了影响SEI膜组成和结构的关键因素,如电解质添加剂、电极电位、温度和电流密度等。并介绍了通过引入电解质添加剂和构建人工SEI膜实现界面稳定调控的最新研究进展,最后展望了SEI膜未来的研究方向。

细菌纤维素/羟基磷灰石@聚醚砜骨膜支架的制备及其性能研究

骨膜作为骨缺损修复过程中营养物质的来源及膜内成骨过程中的核心位点,其结构和功能的重建对大尺度骨缺损的修复起到极其重要的作用。基于此,为了模拟天然骨膜的结构和功能,将聚醚砜(PES)和羟基磷灰石(HAp)混合,通过静电纺丝制备HAp@PES静电纺纤维膜(HPES),然后通过膜液界面培养法与细菌纤维素(BC)复合,获得了具有微米―纳米结构的BC/HAp@PES(BC/HPES)支架。扫描电镜结果表明,该支架微米―纳米纤维交错分布,且HAp成功复合在微米纤维上。所制备的支架具有良好的力学性能。进一步研究表明,成骨细胞在支架表面表现出良好的增殖和铺展能力,不仅如此,该支架还具有良好的成骨分化诱导能力。因此,这种具有仿生微纳纤维结构且负载HAp的骨膜支架有望用于大尺度骨缺损修复领域。

破乳剂对油水界面膜作用机理研究

研究了破乳剂存在下油膜寿命、油膜薄化速率以及油水界面性质与破乳效果的关系.结果表明,破乳剂使油水界面弹性降低,导致油水界面强度减弱,界面膜寿命变短,界面膜厚度变薄.当膜厚度变薄到一临界值时,膜破裂,导致破乳脱水.同种破乳剂,随着其浓度的增加,界面弹性降低.当浓度超过某一值时,界面弹性值基本不变.不同种破乳剂,界面弹性降低幅度越大,其破乳效果越好.界面弹性值可以很好解释破乳剂的脱水率变化规律.

锂离子电池中固体电解质界面膜(SEI)研究进展

本文综述了锂离子电池中固体电解质界面膜 (SEI膜 )的研究进展。在总结SEI膜的形成机理及模型的基础上 ,讨论了对SEI膜可能的影响因素及其改性方法 ,以及各种表征技术、特别是原位分析技术在SEI膜研究中的实际应用。指出在今后的研究中 ,正极表面与电解液间的界面膜 ,以及引入水溶性粘合剂体系后正负极表面与电解液间的相互作用将成为人们关注的热点。

原油乳状液稳定性研究Ⅶ.蜡晶对油水界面膜性质的影响

对分别含有大庆、吉林原油界面活性组分的航空煤油（模型油）与蒸馏水及模拟地层水在不同温度下的界面粘度、界面膜屈服值进行了测定。结果发现， 由于吉林原油界面活性组分含有较多的蜡晶， 当温度较低时，随温度升高， 吉林模型油界面粘度逐渐升高，界面膜表现为负触变性； 在大庆模型油中加入５％ 的合成蜡，蜡晶将大庆模型油与蒸馏水的界面特性由假塑性流体改变为胀流体。研究表明，蜡晶能够改变油水界面膜的流变特性， 增加界面膜的强度。

CVD金刚石薄膜及膜-基界面形态

采用直流等离子体财流CVD法在硬质合金基体上沉积了多晶金刚石薄膜，借助XRD、Raman光谱、SEM和EPMA等对金刚石薄膜及膜-基界面的结构、形貌和成分进行了研究.结果表明，结晶度高的刻面型金刚石薄膜质量、纯度较好，膜-基界面处较致密，机械锚固作用明显，结合性能较好沉积前后基体表面形貌变化很大，存在数十微米厚的脱钴-等离子体刻蚀层，等离子体刻蚀导致脱钻表面更加凹凸不平，为金刚石形核提供了有利条件.