Support surface pore structures matter: Effects of support surface pore structures on the TFC gas separation membrane performance over a wide pressure range

In this work, the effects of support surface pore structures(including surface pore size, surface pore density and surface porosity) on the performance of thin film composite(TFC) gas separation membrane over a wide pressure range(from 0.3 to 2.0 MPa) were studied. To fulfill it, the polysulfone(PSf) supports with different surface pore structures were prepared. Two kinds of wide-accepted polymeric membrane materials, i.e., polyvinylamine(PVAm) and Pebax 1657 copolymer, were used as skin layer materials. We pointed out for the first time that the support surface average pore size and pore density could affect the chain mobility of polymer of skin layer at the support surface pore entrance, then, can affect the TFC membrane performance. Besides, we also discussed the effects of support on the TFC membrane performance when the feed pressure changes for the first time. This work can provide guidance for choosing a suitable support for TFC gas separation membrane.

我国建筑索结构的发展与工程实践

索结构已经成为现代大跨度建筑结构的首选体系之一。梳理了七十年以来我国索结构的发展历程,将其分为起步、缓慢发展和快速发展三个阶段,并对每个阶段进行了详细分类和阐述。对建筑索结构中的拉索构件和节点构件进行了归纳和总结,系统地列举了各类构件的主要形式。此外,综述了悬索结构、索膜结构、张弦(弦支)结构及索穹顶结构等典型结构形式的特点、受力机理及代表性工程,进一步展示了索结构在实际工程中的广泛应用和显著优势。这些结构形式不仅体现了索结构的创新性和灵活性,也证明了其在满足大跨度建筑需求方面的卓越性能。在可持续绿色发展的要求下,随着科技的不断进步,索结构在建筑领域的应用前景愈发广阔。我国的索结构将继续在大跨度建筑领域中扮演重要角色,为实现更加高效、环保和创新的建筑设计提供有力支持。

气承式膜结构煤棚调整内压下的实测位移响应分析

随着气承式膜结构煤棚跨度和单体面积的增加,内压分布特征的变化复杂。目前缺乏针对大型项目的内压升降与位移响应变化关系的实测验证,以确定结构位移响应理论计算值与实测数据是否吻合。基于布设在浙江乐清电厂115m×317m的气承式膜结构煤棚的健康监测系统,在台风来临前对结构进行了升降压-保压测试。实测了结构7个不同测点的位移响应,分析了调整内压时结构的位移响应特征。同时,将实测结果与数值模拟结果进行对比分析,验证了对于大跨度气承式膜结构基于压力等效分析方法的可靠性。

气承膜结构储煤棚火灾温度及内部气压模拟研究

近年国家对高质量、绿色发展不断提出新要求,建筑形式新颖的气承膜结构因其独特的优势在储煤场中得到大量应用,但与之对应的是特殊的消防安全问题。针对气膜结构储煤场的膜内温度分布、气压变化进行数值模拟研究,结果表明:膜面附近最高温度取决于火源与膜面之间的距离,火源距离膜面过近时,膜材将受热穿孔,穿孔面积最大可达29.75 m^(2),大部分热烟随穿孔排出,膜内整体温度将大大降低;当膜材不被烧穿时,不同火源位置的膜内压强变化趋势相似且内压最大值相差不大;当膜材被烧穿时,膜内压强迅速降低,将影响气膜结构稳定性并可能导致建筑倒塌。

气承式膜结构煤场进出风口调整对内部气体含量影响的数值模拟

为了改善气承式膜结构煤场内部的工作环境,本文通过计算流体力学方法研究了大型气承式膜结构煤棚内部进口风速、排风口数量和排风口尺寸对结构内部CO和CH4质量分数的影响。结果表明:增加排风口个数或扩大排风口尺寸对内部流体的平均流速的增幅甚微,增加进风口的风速对提升内部流体的流速效果显著;改变排风口个数与尺寸对CO和CH4的质量分数分布基本没有影响。该结果可以为相关结构的内部气体环境控制提供依据。

气承式膜结构的初始形态分析研究

对气承式膜结构在构造及正常使用上的一些特殊性进行了说明。采用非线性有限元方法对气承式膜结构进行初始形态分析,编制了相应的程序。对该类结构形式典型算例进行了初始形态分析,并将计算结果与解析解和通用有限元分析软件Ansys计算结果进行了校核,验证了所编程序的正确性。

圆板状α－Al_2O_3无机膜载体的合成与表征

从本国出产的薄水铝石（ＡｌＯＯＨ）出发，用沉降－压片法和筛分－压片法研制了圆板状α－ＡｌＯ３无机膜载体（２９．２ｍｍ，厚度约２．０ｍｍ），并通过ＳＥＭ、ＸＲＤ及气体渗透性等研究，从孔结构、表面形貌、气体渗透率和分离因子等多方面进行表征．结果表明，沉降法制得的载体气体渗透性比筛分法的好得多．其渗透率是筛分法的３倍，分离因子也优于筛分法．结果还表明，干燥与灼烧温度是影响载体性能的重要因素，硝酸蒸气处理载体对载体强度、孔结构和气体的渗透性等也起到一定的改善作用．

一种新型催化精馏元件的应用

支撑β分子筛膜(载体为陶瓷拉西环)是一种新型催化精馏元件。以甲醇和混合碳四为原料,实验研究了支撑β分子筛膜在MTBE合成体系中的应用效果。结果表明:异丁烯转化率高达95%,回流比和醇烯摩尔比是异丁烯转化率的主要影响因素。与工业化树脂D005相比,支撑β分子筛膜催化精馏元件的性能较好。

充气膜造型结构的ANSYS软件非线性分析

考虑了充气膜结构几何大变形、小应变的主要特点,以非线性有限元理论为基础进行了包括形态、受荷及模态等全过程的受力分析.运用分析软件ANSYS对充气膜结构的各不同过程进行非线性有限元分析,以获得最优形态.

氮化硅支撑层薄膜的PECVD法制备及性能研究

采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD),在二氧化硅衬底(SiO2/Si(100))上成功制备了用于非致冷红外焦平面阵列微桥结构支撑层的氮化硅薄膜。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及原子力显微镜(AFM)研究了薄膜的微观结构和表面形貌;分别采用台阶仪、薄膜应力分布测试仪和快速退火炉等手段测试了薄膜的厚度均匀性,应力大小和耐温性能等参数。结果表明,制备氮化硅薄膜为非晶态,含有少量的氢,主要表现为Si-N键合;薄膜表面平整、致密,厚度不均匀性小于5%,具有107Pa的较低压应力,耐温性能较好。

充气膜结构研究综述

为了解充气膜结构研究现状,本文结合近年充气膜结构研究概况,从充气膜结构受力、膜材、找形、载荷、裁剪、结构消防等方面整理相关文献。归纳充气膜结构现有研究特点,如对膜结构进行有限元模拟的数值计算方法逐渐取代物理模型法;对膜材阻燃抑烟性能研究较多,对膜材阻燃稳定性能研究较少;找形常结合启发式算法或摄影测量手段;流固耦合分析柔性膜结构相对复杂;裁剪过程难以确保膜结构形状最佳;建筑膜材防火等级划分较简易,对膜材燃烧特性方面研究较单一。并在分析已有文献的基础上,进一步提出关于充气膜结构的主要应用与研究方向。充气膜应用主要包括储煤棚、体育建筑及沼气贮气装置等;研究方向主要包括非线性与流固耦合效应、储煤棚抗火性能、防火标准规范及气压控制等。

基于计算机化学方法的中药膜过程研究

中药膜分离过程是一个非线性系统,其工艺数据具有多变量、非线性、强噪声、自变量相关、非正态分布、非均匀分布等全部或部分特征.为了探索中药复杂体系膜过程优化原理与方法,提出使用神经网络、支持向量机等计算机化学方法建立预测模型,并开发实现集成化的综合分析和预测系统.结果表明,该集成化的综合分析系统较单一分析建模预测精度更高.同时介绍了定量结构-活性/性质相关性(QSAR/QSPR)研究的主要步骤及采用该方法开展的"超滤膜对生物碱类等物质的透过/截留及其定量结构关系的研究".

充气膜结构的优化设计

比较了张拉膜和充气膜的异同。基于非线性有限元UL格式,进行充气膜的形态分析和荷载分析,分析中考虑了充气膜的特殊之处。建立了充气膜的优化设计模型,以工程造价为目标函数进行优化。编制了相应程序,算例表明本文的分析方法是可行的。

仿生学原理在空间结构中的应用

自然界中现存的生物物种大多数都是经过漫长的生物进化和自然选择后保留下来的,它们在结构、形态和功能等方面得到了全面优化。为改善自己的生存条件和生活质量,人类已将这些生物物种的优点广泛应用于各种空间结构体系的仿生设计中。通过将现有的一些空间结构体系与它们在自然界中的生物原型进行对比,以更好地理解它们的仿生学原理,并在将来发展新型空间结构仿生体系时加以借鉴。

张拉薄膜结构动力特性研究

分析了张拉薄膜结构动力特性的基本特点,研究了膜面预应力、矢跨比、跨度、边索预应力、膜面索以及支承体系对结构动力特性的影响.结果表明,薄膜结构频率密集,连续成丛分布并且有多个频率重迭;刚性边界跨度较小的薄膜结构的频率较高;跨度较大且比较平坦的大面积薄膜曲面的频率较低,并且分布非常密集;考虑支承体系的张拉索膜结构的频率比未考虑的偏低,振型发生改变;膜面索对自振频率影响不显著,但会使结构的振型发生较大的变化.

分离膜湿法非织造支撑体的结构设计与应用

支撑体是分离膜的生成场所和力学支撑,对膜的结构和性能具有重要的影响。为得到结构性能优异的支撑体结构,利用湿法成网和热压固网技术,制备了含致密平滑层和力学支撑层的非对称结构湿法非织造材料,系统研究了纤维的组成对支撑体结构和性能的影响。结果表明:超细聚酯纤维的引入提高了支撑体的表面平滑度,减小了孔径,提高了分离膜的加工性同时提高了支撑体的孔隙率和结构参数;通过影响分离膜相分离成形过程,实现了对聚砜膜多孔结构的调控,使指状孔逐渐缩短变小,发展成圆形海绵状空腔结构。所制备的聚砜膜的水通量和蛋白截留率得到了一定程度的提高,为分离膜支撑体的研究提供了新的思路。

充气膜结构非线性分析的ANSYS实现

考虑充气膜结构几何大变形、小应变的主要特点,以非线性有限元知识为基础,进行包括形态、受荷、模态等全过程受力分析。运用分析软件ANSYS8.1,对充气膜结构各不同过程进行非线性有限元分析,以达到最优形态。

担载膜受限烧结孔结构模型的改进及验证

针对担载膜受限条件下,复杂的堆积方式及垂直膜面方向出现的加速收缩将影响孔径的问题,对前期建立的担载膜孔结构预测模型进行了改进,从两个方面对模型的关键参数进行定量修正。考虑制备过程中颗粒可能形成的软团聚体对初始堆积方式的影响,对模型重要参数——初始孔隙率进行调整;并结合受限烧结应力模型计算担载膜在垂直膜面方向上的收缩速率和收缩率,研究该方向加速收缩对孔径的影响。在此基础上,采用改进的模型对ZrO2担载膜在800～1200℃烧结后,孔径、孔隙率、膜厚等微结构进行了预测。结果表明:与原模型相比,改进模型具有更好的适应性以及更高的计算精度,能更准确地预测不同烧结温度制备的担载膜的孔径和膜厚,为陶瓷膜孔径的预测与定量控制提供了有效的工具。进一步将模型计算值代入Hagen-Poiseuille方程,可以预测膜的纯水渗透通量。

充气结构的空间造型分析研究

考虑充气膜结构的几何大变形和小应变的特点,以建筑力学和造型技术为基础,对不同造型充气结构的约束条件、力学性能等方面进行分析,总结不同造型充气结构的优缺点并对其进行造型分类,突出其不同功用。最后,通过对逐步充气加压过程中,充气造型的几何变化特征和膜面应力变化进行分析,总结不同造型在不同边界、不同内压下的变化规律。

考虑与弹性支承相互作用的膜结构找形分析

在膜结构找形设计中,常把边界支承处的膜节点按固定节点处理,即不考虑支承结构在该节点处的位移。事实上,膜结构的支承节点往往属于弹性支承。在膜结构力密度法找形的基础上,考虑了找形过程中膜结构与其支承结构的相互作用。通过算例,证明了该法的可行性,并讨论了支承结构刚度对找形的影响,得到一些规律性的结论。