基于3D打印的多孔陶瓷膜研究进展

高性能膜材料是膜分离技术的“芯片”,发展新型高效制备方法是膜分离领域的重要研究方向。以数字模型为基础的3D打印技术,在复杂结构器件精密构筑方面展现出了优异的灵活性。近年来,3D打印技术在高性能膜材料开发方面的应用被广泛关注。本文从制备方法、性能强化等方面介绍了3D打印多孔陶瓷膜的研究进展,探讨了多孔陶瓷膜3D打印技术面临的挑战,并对3D打印技术在陶瓷膜领域的潜在发展方向进行了展望。

纳米纤维膜在空气净化中的应用研究进展

面向空气净化的应用需要,开发高效净化材料已成为研究热点之一,其中具有相互连贯孔结构的纳米纤维膜在高效空气净化领域展示出巨大的应用前景。对于纳米纤维膜对空气净化效果的评估指标通常包括过滤效率和过滤阻力。本文介绍了串珠、蛛网和复合等结构纳米纤维膜的研究进展,分析了驻极式纳米纤维膜在高效除尘方面的应用现状,探讨了银纳米颗粒和半导体金属氧化物改性纳米纤维膜在抗菌和除有机易挥发性气体等多功能性空气净化中的应用可行性,指出了高效低阻、功能化是纳米纤维膜用于空气净化领域的研究重点。并提出今后应高度关注多污染物对纳米纤维空气净化膜性能的影响,深入研究具有多功能协同作用的纳米纤维空气净化膜,以期获得更广泛的应用。

CFD用于反渗透膜组件隔网构型的优化研究

RO膜已广泛应用于废水处理过程,采用计算流体力学(CFD)优化RO膜组件结构是近年来研究的重点.本研究通过CFD方法建立卷式RO膜组件隔网流道的3D纯水渗透模型,对现有的商品型隔网丝构型进行改进,分析了隔网丝的结构对流道内的传质效率、能耗以及渗透通量等参数的影响.结果表明,隔网丝结构对反渗透膜流道内的流体流动具有重要的影响,随着隔网丝长度的减小,流道的流动死区面积减少明显;随隔网丝细直径的减小,流道内的逆流涡流增加,浓差极化现象减弱.改进的隔网构型较商品化的隔网,流道内传质有较大的提升,能耗明显下降,渗透通量提升了10%左右.

物联网技术在化学化工实验室安全管理中的应用

随着科学技术的不断发展,物联网技术也越来越发达,并被应用到众多领域中,各个行业对物联网技术的需求越发迫切。化学化工实验室作为工业发展和高校基础研究中的重要组成部分,更应及时引进物联网技术。本文从物联网技术的原理及其相关技术出发,分析了其在化学化工实验室安全管理中的应用,以期对化学化工实验室的安全管理提供些许参考。

离子筛吸附与陶瓷膜耦合用于盐湖卤水提锂

将锰系离子筛吸附与陶瓷膜耦合,用于高镁锂比盐湖卤水的提锂研究。采用水热法制备了高效锂离子筛H_(1.6)Mn_(1.6)O_4,考察离子筛用于卤水提锂效果和陶瓷膜的分离性能。结果表明:制备的离子筛粉体粒径分布在100～500 nm之间,平均粒径为160 nm,用于察尔汗盐湖卤水中对Li^+吸附容量达到31.44 mg·g^(-1);孔径50 nm的陶瓷膜对离子筛的截留率达到100%,膜渗透通量大于150 L·m^(-2)·h^(-1);反冲操作可有效维持吸附-膜分离过程的稳定性,吸附与陶瓷膜的耦合过程对盐湖卤水中的锂提取率超过97%,盐酸和双氧水清洗可有效恢复膜渗透通量。研究结果为高镁锂比盐湖卤水提锂提供了新方法。

Cu_2O/H_2O_2类芬顿工艺用于染料废水的脱色研究

采用类芬顿工艺处理印染废水,考察了自制Cu_2O催化剂对染料的降解性能。结果表明,当Cu_2O用量为0.5g/L、双氧水(H_2O_2质量分数30%)用量为5 m L/L,在75℃下反应4 min,对质量浓度为15 mg/L罗丹明B溶液脱色率达到100%。随着反应温度升高,染料的脱色速率和脱色率均增大,符合1级反应动力学方程,75℃下反应速率常数k为1.31 min^(-1),比室温条件(25℃)下提高了60倍。染料废水中的无机盐对Cu_2O催化降解染料有明显的促进作用,原因是催化过程中产生大量的活性氯基团有利于有机物降解。当NaCl浓度为0.2 mol/L时,可使染料在室温下,反应30 min脱色完全,且Cu^+的流失量小于0.6 mg/L,满足GB 25467-2010排放要求。该类球形Cu_2O在染料废水催化降解中具有较好的应用前景。

石墨烯功能化纳米纤维空气净化材料研究进展

面向空气净化的应用需要,开发高效净化材料已成为研究热点之一,而功能化纳米纤维材料在高效空气净化领域展示出巨大的应用前景。石墨烯及其衍生物具有独特的二维结构和稳定的物化性质,有利于提高纳米纤维材料的综合性能。本文阐述采用混纺法、喷涂法、模板辅助法和交联法制备的石墨烯功能化纳米纤维材料间形貌与性能的差异,分析石墨烯的吸附、抑菌、光催化功能在不同空气净化体系中的作用机制,探讨具有多级结构的石墨烯功能化纳米纤维材料在空气净化领域应用的可行性,并指出今后应重点关注如何实现多层次结构的石墨烯功能化纳米纤维材料的可控制备及其孔隙形貌的精准调控,开发具有良好适用性的石墨烯功能化纳米纤维空气净化材料。

三维金属氧化物纳米材料的研究进展

三维金属氧化物纳米材料(3D-MONs)具有独特的连续多孔网络结构特点,不仅使其保留了金属氧化物特有的化学性质,而且表现出低密度、高比表面积、高孔隙率、低热导率等优异的物理性能,是近年来纳米材料领域一个新的研究热点。综述了3D-MONs制备方法的研究进展,重点介绍了水热合成法、溶胶-凝胶法、模板法、溶液喷射法、直接发泡法,并对其共性与差异进行了讨论;探讨了3D-MONs在污水治理、空气净化、储能、隔热领域应用的研究进展;在此基础上,提出了合成3D-MONs需要解决的问题及其应用展望。

温度对活性炭纤维吸附苯酚的热力学和动力学性能的影响

实验考察不同温度下活性炭纤维(ACFs)对苯酚的静态吸附性能,利用Langmuir、Redlich-Peterson吸附等温模型和准二级动力学模型计算苯酚在ACFs上的动力学和热力学性能。结果表明:Redlich-Peterson吸附等温模型和准二级动力学模型能较好地描述吸附性能;升高温度,ACFs的最大吸附容量Q max减小,动力学吸附速率常数K2变大,吸附过程的吉布斯自由能ΔG的绝对值减小,吸附过程的焓变ΔH、熵变ΔS和吸附活化能E a分别为-10.2 kJ/mol、-23.6 J/(mol·K)和55.2 kJ/mol,吸附过程为物理吸附。

烧结助剂对低温制备碳化硅多孔陶瓷性能的影响

分别采用十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钠以及NaA分子筛残渣为烧结助剂,碳粉为造孔剂,干压法成型,在1150℃空气气氛下烧结制备碳化硅多孔陶瓷支撑体。考察了助剂添加量对微结构、平均孔径、孔隙率以及抗热震性等方面的影响;分析了添加助剂的低温烧成机理。研究结果表明:三种添加剂均有助于提高支撑体的气体渗透性、抗弯强度和耐热震性;添加NaA分子筛残渣助烧结剂获得的碳化硅多孔陶瓷各项性能最佳,气体渗透率为1300 m^(3)/(m^(2)·h·kPa),强度可达27 MPa,且抗热震性能良好。