限域傳質(zhì)機(jī)制膜的精密構(gòu)筑與高效分離

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上附件4“基于限域傳質(zhì)機(jī)制的分離膜精密構(gòu)筑與高效過(guò)程”重大項(xiàng)目指南在化工生產(chǎn)過(guò)程中，物料分離的能耗一般約占總生產(chǎn)成本的60以上，發(fā)展高效分離過(guò)程是實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)節(jié)能減排的重要途徑，對(duì)于我國(guó)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。膜分離作為新型的化工單元操作，具有高效、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)，已得到廣泛應(yīng)用。超濾、微濾等基于大孔介質(zhì)尺寸篩分機(jī)制的膜過(guò)程，可使用經(jīng)典的傳質(zhì)理論予以精確描述，而對(duì)于孔徑在2 nm以下的分離膜，如滲透汽化膜、反滲透膜、離子交換膜等，分離過(guò)程主要涉及與流體分子運(yùn)動(dòng)自由程相當(dāng)?shù)目臻g中的傳質(zhì)行為，即限域傳質(zhì)過(guò)程。對(duì)這類膜的限域傳質(zhì)機(jī)制認(rèn)識(shí)尚不清晰，膜材料的制備尚處于經(jīng)驗(yàn)摸索

2、階段。構(gòu)建具有限域傳質(zhì)效應(yīng)的分離膜，可望突破選擇性和滲透性相互博弈的瓶頸，推動(dòng)分離科學(xué)與工程的理論創(chuàng)新與技術(shù)進(jìn)步。本項(xiàng)目針對(duì)基于限域傳質(zhì)機(jī)制的分離膜精密構(gòu)筑與高效過(guò)程，研究界面作用下流體混合物限域傳質(zhì)機(jī)制、具有限域傳質(zhì)效應(yīng)的膜構(gòu)建與調(diào)控等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，建立流體限域傳質(zhì)理論模型，發(fā)展孔道精密構(gòu)筑與調(diào)變方法，實(shí)現(xiàn)具有限域傳質(zhì)效應(yīng)分離膜的制備與放大，并在溶劑脫水、鹽水分離等重要化工過(guò)程取得應(yīng)用，為具有原創(chuàng)性的節(jié)能減排重大工程應(yīng)用奠定科學(xué)基礎(chǔ)。一、科學(xué)目標(biāo)采用模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，揭示流體限域傳質(zhì)規(guī)律，構(gòu)建理論模型，為高效分離膜的構(gòu)筑提供指導(dǎo)；研究具有限域傳質(zhì)效應(yīng)的膜孔形成與精密調(diào)變機(jī)制，創(chuàng)

3、制2-3種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型分離膜，突破選擇性和滲透性的博弈效應(yīng)；研究相關(guān)分離膜的規(guī)?；糯笠?guī)律及其在滲透汽化、離子選擇性分離等重要化工過(guò)程中的應(yīng)用，創(chuàng)建2-3個(gè)工業(yè)化節(jié)能減排新技術(shù)，在化工分離領(lǐng)域形成一支高水平團(tuán)隊(duì)，提升我國(guó)化學(xué)工程學(xué)科的研究水平與國(guó)際影響力。二、研究?jī)?nèi)容圍繞項(xiàng)目總體科學(xué)目標(biāo)，針對(duì)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，開展以下五個(gè)方面的研究。（一）分離膜中流體混合物的限域傳質(zhì)機(jī)制。結(jié)合模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)表征，通過(guò)分析流體分子與固體壁面之間的相互作用，探明限域傳質(zhì)阻力，構(gòu)建限域傳質(zhì)理論模型，研究分離膜中流體混合物的限域傳質(zhì)行為，揭示膜孔結(jié)構(gòu)的共性特征，建立在外場(chǎng)作用下具有限域效應(yīng)的幾何尺寸、表面性質(zhì)與

4、膜性能的定量關(guān)系。（二）離子響應(yīng)性分離膜限域結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑與調(diào)控。構(gòu)建具有離子響應(yīng)特性的新型分離膜，研究膜內(nèi)限域結(jié)構(gòu)的環(huán)境響應(yīng)特性及其傳質(zhì)效應(yīng)，揭示限域結(jié)構(gòu)和環(huán)境響應(yīng)性對(duì)離子傳輸行為的影響規(guī)律，研究離子選擇性傳輸及分離的過(guò)程機(jī)理和強(qiáng)化途徑，創(chuàng)制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的離子響應(yīng)性分離膜材料，建立高效離子響應(yīng)性分離膜材料的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和制備新方法。（三）分子選擇型混合基質(zhì)膜限域結(jié)構(gòu)形成機(jī)制與調(diào)變。研究混合基質(zhì)膜限域結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑方法、形成機(jī)理與調(diào)變規(guī)律，考察分子混合物在限域結(jié)構(gòu)中的選擇性傳遞與分離行為，闡明膜親疏水特性、自由體積特性及界面形態(tài)對(duì)限域傳質(zhì)過(guò)程的影響因素，建立克服膜滲透性和選擇性博弈效應(yīng)的新方法與理論，

5、創(chuàng)建具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的分子選擇型混合基質(zhì)膜材料。（四）一/二價(jià)離子選擇性分離膜的制備與應(yīng)用基礎(chǔ)。研究具有限域效應(yīng)的一/二價(jià)離子分離膜結(jié)構(gòu)形成機(jī)理，揭示膜的限域結(jié)構(gòu)與離子選擇性的關(guān)系，闡明離子在膜表面的分配和主體相的擴(kuò)散機(jī)理，建立限域結(jié)構(gòu)中離子膜過(guò)程傳遞模型，發(fā)展調(diào)控離子傳遞通道的新方法，實(shí)現(xiàn)一/二價(jià)離子分離膜的精密構(gòu)筑，建立離子選擇性分離膜的規(guī)?；糯笠?guī)律及其在鹽水分離等過(guò)程中的應(yīng)用。（五）滲透汽化膜的限域效應(yīng)、制備與應(yīng)用基礎(chǔ)。研究具有限域傳質(zhì)效應(yīng)的滲透汽化復(fù)合膜的成膜機(jī)制，研究分離層與基材的相互作用規(guī)律。探討功能組分與基材的耦合方式與界面效應(yīng)，研究水分子、溶劑分子在膜孔中的傳質(zhì)規(guī)律，建立滲透汽化膜的規(guī)?；糯笠?guī)律及其在重要化工過(guò)程中的應(yīng)用，創(chuàng)建工業(yè)化節(jié)能減排新技術(shù)，顯著降低過(guò)程能耗。三、資助期限 5年 （2015年1月至2019年12月）四、資助經(jīng)費(fèi) 2000萬(wàn)元五、申請(qǐng)注意事項(xiàng) （一）申請(qǐng)人應(yīng)當(dāng)認(rèn)真閱讀本項(xiàng)目指南和通告，不符合項(xiàng)目指南和通告的申請(qǐng)項(xiàng)目不予受