高校化学化工实验室整体搬迁的经验与体会——以材料化学工程国家重点实验室为例

从新建化学化工实验室的基本功能、特点和建设要求入手,结合本重点实验室的实际情况,考察实验室搬迁的特殊性及其设计规划,具体包括水、电、气路、通风、网络、药品存储、易燃易爆气体使用等配套设施,制定合理有效的搬迁方案,提出实验室布局设计思路,以及搬迁过程中注意事项及操作方法等,阐述搬迁工作的经验与体会,供借鉴与参考。

中药挥发油膜法高效富集的油水分离原理研究及其新型膜分离过程的探索实践

膜分离作为新型化工单元操作,可在温和、低成本条件下实现物质分子水平的“高效、低耗”分离,以膜材料为“芯片”再造分离流程可实现物质分离过程“短流程化”,已成为化学工程的重点研究方向之一。通过总结笔者项目组10多年来将膜技术应用于中药油/水分离过程的研究探索,面向中药产业的绿色发展,提出:通过基础研究与应用研究相结合创制新型膜材料,是实现“用”材料和“优化”材料的关键。因此,将多尺度科学的创新性成果有效应用于膜过程分离原理的揭示,利用膜技术的“高效、节能、降耗”等特征实现中药挥发油生产过程的节能减排,构建以膜分离技术为核心的新型分离过程、分离流程及其专属装备,必将为传统产业关键技术的更新换代、新兴产业重大关键技术的研发提供持续性的支持和引领。

面向中药产业新型分离过程的特种膜材料与装备设计、集成及应用

人类社会的发展历程是以材料为主要标志的。《学术引领系列·国家科学思想库·未来10年中国学科发展战略:材料科学》指出:材料科学已经成为现代科学技术赖以发展与深化的实质性环节,对科学技术的发展起着基础和先导作用;一类新材料的出现还可以带动一个产业领域的诞生。过程工业对资源、能源的过度消耗和对环境的污染已经成为制约人类社会可持续发展的瓶颈问题,而化学工程一直是实现物质高效转化和能量有效利用的重要手段,进入21世纪,化学工程的目标已转化为:依托性能优越、环境友好和功能齐备的新型结构功能材料发展新的过程工业技术,形成新的工艺流程和集成技术,以达到高效、低耗、无污染的目的。膜技术以先进分离材料为载体,可在温和、低成本条件下实现物质分子水平的分离,特别适合现代工业对节能、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要,已成为解决当代人类面临的能源、水资源、环境等领域重大问题的共性关键技术。膜材料与装备应用于中药产业可显著提升生产效率。通过分析膜材料与技术在国外医药产业和国内中医药产业的应用概况,面向中药产业应用过程的产业升级与绿色发展,提出将材料化学工程理论与方法引入中医药领域,开展具有自主知识产权的原创研究,构建以膜分离技术为核心的新型分离过程、分离流程及其专属装备,实现中药生产过程的节能减排。通过阐述20年来本课题组在中药及其复方水提液体系、油水混合体系等复杂体系分离过程产业化基础研究探索与工程化应用实践,为建立以特种膜技术为核心的中药新型分离过程的设计、集成与应用提供理论基础与应用示范。

均孔膜

为进一步提高膜分离过程的精度,同步提升选择性和渗透性,分离膜孔径均一化是必然途径,均孔膜因此应运而生。首先讨论了均孔膜概念及其结构特点。均孔膜是孔径均一、孔道形状一致且垂直贯穿整个分离层的分离膜。然后介绍了制备均孔结构的不同方法,探讨了这些方法的优势和固有缺陷。利用嵌段共聚物微相分离的特性,可获取规整排列的、孔径在10~50 nm范围内连续可调的均孔结构,具有方法简便、无须特殊设备、易于放大制备等突出优势,是最有可能实现规模化生产的均孔膜制备方法。着重介绍了两亲嵌段共聚物选择性溶胀成孔方法的原理及其在孔径和孔型调节（圆柱孔、槽形孔）、自发永久亲水和制备过程绿色少污染等方面的特点。最后,讨论了嵌段共聚物基均孔膜发展的瓶颈,并指出应加强在孔径小于10 nm的均孔膜、孔型调变和应用领域等方面的研究。认为均孔膜不仅是一种新结构的分离膜,更代表着膜分离的发展方向。

用于空气净化的双疏膜制备及应用进展

工业烟气中经常含有大量油性气溶胶,而传统过滤材料基本都是亲油性的,导致吸附污染严重。双疏型膜材料在面向高湿、含油性气溶胶的复杂烟气体系时,具有分离效率高、抗污染性强和易清洁等优点。本文系统总结了用于空气净化过程的双疏膜材料制备方法,通过对应用过程油性气溶胶与膜表面之间的微观作用分析,阐释了影响膜污染形成与控制的表界面作用机理。最后,对双疏膜材料在空气净化领域的发展前景做了分析和研讨。