Evaluation of a mathematical model using experimental data and artificial neural network for prediction of gas separation

In recent times, membranes have found wide applications in gas separation processes. As most of the industrial membrane separation units use hollow fiber modules, having a proper model for simulating this type of membrane module is very useful in achieving guidelines for design and characterization of membrane separation units. In this study, a model based on Coker, Freeman, and Fleming＇s study was used for estimating the required membrane area. This model could simulate a multicomponent gas mixture separation by solving the governing differential mass balance equations with numerical methods. Results of the model were validated using some binary and multicomponent experimental data from the literature. Also, the artificial neural network （ANN） technique was applied to predict membrane gas separation behavior and the results of the ANN simulation were compared with the simulation results of the model and the experimental data. Good consistency between these results shows that ANN method can be successfully used for prediction of the separation behavior after suitable training of the network     

复合型胺基吸附纤维及其对二氧化碳的吸附性能

将聚乙撑亚胺固化在玻璃纤维上,制得胺基吸附纤维.系统考察了不同原料比例下该吸附纤维的化学结构性能、热稳定性能及交换容量,测定了该吸附纤维的吸水率,在饱和水蒸汽和干燥条件下对CO2的吸附性能,以及作为CO2气体吸附材料的重复使用及再生性能.研究表明,适当的交联剂用量可使该吸附纤维250℃左右仍保持热稳定.该吸附纤维具有较高的交换容量,最高可达到3mmol/g以上;在饱和水蒸汽环境中,该吸附纤维对二氧化碳的吸附量可达20wt%以上,但吸附量随着交联程度的提高而减低.该吸附纤维具有良好的重复使用及再生性能,经再生使用后,吸附纤维对湿态CO2的吸附量变化不大.     

连续SiC(Al)纤维的耐超高温性能及其机理

以有机金属聚合物聚铝碳硅烷为原料, 利用先驱体转化法制备出连续SiC(Al)纤维. 采用一系列分析测试对纤维的组成、结构以及耐超高温性能进行了表征, 通过与Nicalon纤维的比较, 对连续SiC(Al)纤维的耐超高温机理进行了研究. 结果表明, 连续SiC(Al)纤维具有优异的耐超高温性能,在1800 ℃氩气中处理1 h后, 纤维的强度保留率为80%左右; 元素分析和27Al MAS核磁共振等分析表明, 连续SiC(Al)纤维为近化学计量比的SiC纤维, 纤维中微量的铝元素以Al—O和Al—C键两种形式存在; 在超高温条件下, 两种不同存在形式的铝均能够抑制纤维中晶粒的长大. 纤维具有近化学计量比的组成和铝元素在高温条件下对于晶粒长大的抑制, 是连续SiC(Al)纤维具有优异耐超高温性能的原因.     

Matrimid®5218/PSf双层非对称中空纤维膜的制备及其气体分离性能研究

以商业化聚酰亚胺Matrimid®5218作为功能层材料, 聚砜作为支撑层材料, 采用共挤出法制备双层非对称中空纤维气体分离膜. 所制备的双层非对称中空纤维膜具有致密无缺陷的超薄皮层, 致密皮层厚度约为0.21 μm. 在25 ℃, 0.5 MPa下, CO2/CH4的选择性系数达51.39, CO2的渗透系数为46.29 GPU, O2/N2的选择性系数达到7.13, O2的渗透速率为6.38 GPU. 考察了温度和压力对膜的渗透系数和选择性系数的影响, 并考察了物理老化对膜性能的影响.     

化学液相沉积法改性HY沸石及其对萘与叔丁醇择形烷基化反应的催化性能

采用化学液相沉积法,经异丁基三乙氧基硅烷修饰并用高温水蒸气处理得到了改性HY沸石.采用X射线衍射、低温N2吸附和脉冲式质量分析技术研究了改性样品骨架结构、比表面积、孔结构参数和吸附性质的变化,并考察了HY沸石及其改性后样品对萘与叔丁醇烷基化制备2,6-二叔丁基萘(2,6-DTBN)反应的催化性能.结果表明,改性后HY沸石的骨架结构基本不变,但比表面积增大,平均孔径缩小,孔口尺寸得到了一定调变.在改性后HY沸石催化剂上萘与叔丁醇烷基化反应活性下降,但催化剂择形性能明显提高,其2,6-DTBN/2,7-DTBN比可以达到6.62。     

基于乙醇/水膜分离的综合化学实验设计

以生物乙醇脱水技术为背景,设计了一种多孔膜材料的制备和醇/水分离性能评估的综合化学实验。阐明了实验从材料选择、定向制备、结构表征到性能测试的总体设计思路,实验操作技能的培养和锻炼,以及更进一步的拓展方向。既注重科学前沿,又着眼于生产实际,促进了理论知识与实践的结合,增强了学生的问题解决能力。     

沸石咪唑酯骨架材料/石墨相氮化碳量子点/乙酰胆碱酯酶复合物定量检测小鼠脑组织中的乙酰胆碱

以二水合乙酸锌、2-甲基咪唑、石墨相氮化碳量子点(g-CNQDs,7mg)和乙酰胆碱酯酶(AchE)为起始原料,采用一锅法制备了沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)包载g-CNQDs和AchE的酸度敏感型复合物ZIFs@g-CNQDs@AchE,并和患阿尔茨海默病(AD)小鼠的脑组织样品在pH 7.4磷酸盐缓冲溶液中室温反应2.5h,在380nm激发波长下测量体系在475nm处的荧光强度,用于测定乙酰胆碱(Ach)的含量。结果显示,合成的复合物呈十二面体结构,平均粒径约300nm,加入Ach后,Ach渗透进入复合物,被AchE催化生成乙酸,体系酸度增加,复合物结构瓦解,g-CNQDs释放,475nm处出现明显的荧光发射峰。Ach的浓度在5.5～82.5mmol·L^-1内和对应的体系荧光强度呈线性关系,检出限(3S/N)为1.83mmol·L^-1;常见的干扰物质(葡萄糖、多巴胺)以及干扰离子(Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺)...     

亲疏水性可控纤维素基相变纤维的制备与性能研究

以棉花为支撑材料,丙烯酰氯(AC)作为中间体,在异相条件下制备纤维素基丙烯酸酯(CA);后利用过氧化苯甲酰(BPO)作为引发剂,通过自由基聚合法接枝疏水性丙烯酸十八酯(A18)、亲水性聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)及其共聚物,制备具有亲疏水性可控的纤维素基固-固相变纤维(solid-solid phase change fibers, SSPCFs)。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)和X射线衍射(XRD)对SSPCFs的结构和热性能进行了表征;通过形态稳定性测试研究接枝共聚物在不同温度下的形态;最后对相变纤维进行水接触角测试研究其亲疏水可控性。结果表明：成功将A18和OEGMA接枝到纤维素表面,制备出具有一定储能特性的固-固相变材料;五种CA-g-P(A18-co-OEGMA)共聚物的耐热温度初始分解温度最低为348℃,最高为368℃,均比CA的初始分解温度高,增加了纤维素基产物的热稳定性;通过水接触角测试表面,随着OEGMA含量的增加,接枝共聚物的水接触角逐渐减小,呈现出逐渐亲水的状态。以上结果说明CA-g-P(A18-co-O...     

基于柔性MXenes/石墨烯纤维直接电沉积NiS构建非酶葡萄糖传感器

使用一步电沉积法在二维过渡金属碳(氮)化物(MXenes)/石墨烯纤维(GF)上直接合成NiS,制备非酶葡萄糖传感器。在最佳条件下,NiS/MXenes/GF微电极传感器检测葡萄糖,在葡萄糖浓度2.5～5000μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为1.64μmol/L,灵敏度3951.35μA·L/(mmol·cm²)。结果表明,制备的NiS/MXenes/GF柔性纤维状微电极可作为生物传感器的电极材料。     

用于改进H2O2制备的1D/0D异质结的ZnIn2S4@ZnO S型光催化剂(英文)

过氧化氢作为一种绿色氧化剂,被广泛应用于食品工业、有机合成、医疗消毒和污水处理等领域.目前,大多数用于工业生产的过氧化氢是通过蒽醌法制备.传统的蒽醌法能耗高、有机副产物多、环境污染严重,因此,利用清洁的太阳能进行半导体光催化生产过氧化氢备受关注.其中,ZnO半导体因其高稳定性、无毒性、良好的生物相容性和合适的导带位置而成为一种潜在的过氧化氢生产材料.然而,单一的ZnO在光催化生产过氧化氢中面临着许多问题,如载流子分离效率低、可见光吸收弱等,从而导致其较低的光催化性能.因此,多种策略被用于解决上述问题,如掺杂非贵金属元素、晶面调控和异质结构构建等.在这些改性策略中,异质结构建被认为是提高光催化性能最有效的方法之一,特别是S型异质结因其较好的氧化还原能力和电子转移特性而备受关注.S型异质结通常由一个氧化型光催化剂和一个还原型光催化剂组成,在两者的接触界面上形成内建电场,促使无用的载流子复合,从而保留更多具有强氧化还原能力的空穴和电子,以此提高异质结光催化性能.ZnIn₂S₄具有合适的带隙和高导带位置,可以作为还原型光催化剂与ZnO构建S型异质结,...