摘要：5-羟甲基糠醛(HMF)是生物质转化为化学品、燃料和聚酯材料的重要平台化合物之一。理性设计高效催化剂、优化催化反应过程、开发新型分离以及反应-分离单元耦合技术能够强化HMF生产综合效能,还可以简化工艺流程、降低碳排放和能耗。本文立足于酸催化己糖脱水合成HMF过程中反应和分离的关键科学问题,从催化剂活性位“接力式”设计、催化反应串联耦合、表面亲疏水性调控、反应溶剂匹配、固-液吸附材料、吸附机制和构-效关系、反应-分离过程强化等方面出发,系统综述酸催化己糖脱水合成HMF过程中的反应、分离和过程耦合相关研究进展,为生物质资源高效转化利用过程中催化和分离系统的综合设计提供参考与指导。

摘要：吸附分离树脂可实现离子/分子的交换与吸附,是目前在生产与生活中应用最广泛的一类功能性高分子材料.近年来,共价有机框架材料(covalent organic frameworks,COFs)由于其均匀有序的孔结构以及结构可设计性得到了广泛关注,在稳定性、选择性、吸附容量等方面相较传统吸附分离树脂材料展示出显著优势,可作为新一代的超级吸附分离树脂材料.本文总结了COF树脂的发展历史、设计合成策略以及功能应用,并对目前的发展瓶颈以及工业化进行了展望.

摘要：金属有机框架(MOFs)由于其高孔隙率和超高的比表面积在气体吸附和分离领域受到广泛关注,金属有机框架数据库也因此丰富。使用高通量计算筛选方法可以提供丰富的结构性质和性能数据,有利于从大量的金属有机框架材料中筛选具有高性能的材料。为了充分挖掘数据内的信息,将机器学习用作辅助工具,可以揭示隐含的金属有机框架结构和性能关系;能够对金属有机框架材料在不同应用中的性能趋势有更多的理解。特别是在气体储存和分离方面,机器学习方法也被广泛应用。从适用于机器学习工作的金属有机框架的描述符,利用机器学习方法筛选及预测材料性质等方面综述了机器学习预测和设计应用于可燃气体吸附分离的金属有机框架材料的最新研究进展,加快金属有机框架的设计和开发步伐,指引材料的合成方向和规律,降低了人力物力成本。

摘要：二甲苯异构体的分离与纯化是石油化学工业的重要过程之一,但二甲苯异构体的结构和性质极其接近,常规精馏和深冷结晶法分离能耗高、生产效率低。模拟移动床色谱是主流的二甲苯异构体分离技术,但作为吸附剂的分子筛在吸附容量和分离选择性两方面均存在不足。金属有机框架和超分子材料具有组装自由、结构多样和性质可调等优点,可通过构建极性孔环境或精准设计孔道尺寸与形状实现二甲苯异构体的高效辨识与分离。本文综述了金属有机框架和超分子材料在二甲苯异构体吸附分离中的研究进展,从静电作用、尺寸筛分和形状筛分等方面探讨了二甲苯异构体分离的内在机制,总结了金属有机框架在二甲苯分离领域存在的问题和局限,并对未来发展方向进行了展望。

摘要：针对单抗电荷异质体分离,采用离子交换层析机理模型,预测洗脱分离行为,辅助工艺条件优化。设计了校准实验,拟合得到模型参数,模型计算与实验吻合良好,具有良好的预测能力。利用模型分析比较了不同洗脱方式,得到最优的两步阶跃洗脱方案,具有较高的收率,但发现该分离过程对盐浓度极为敏感。进一步针对第一步洗脱盐浓度进行过程稳健性约束的过程优化,发现盐浓度为108.5 mmol/L时过程稳健性增强。经实验验证,两步阶跃洗脱收率最高可达到85.3%,稳健约束优化后第一步等度洗脱盐浓度操作区间增大为98.9~117.5 mmol/L。结果表明,模型辅助的工艺优化可以进行复杂条件分析,促进难分离体系的分离过程优化,并能够针对过程稳健性给出合理解决方案。

摘要：膜法碳捕集是实现双碳目标的重要途径,但受限于材料本身,膜材料的分离性能存在上限。胺基材料可以和CO_(2)发生可逆反应,能够显著提高膜材料的分离性能,常被作为促进传质的载体引入到膜体系。本文介绍了胺基材料促进CO_(2)传质的机理,重点归纳了胺基材料引入到膜体系的4类方法(涂覆法、反应法、接枝法、掺杂法)及制备膜材料的性能,并分析其优势与不足。本文指出胺基材料促进CO_(2)传质机理需要进一步探索,强调开发高胺基密度的膜材料和以更加“牢固”的方式将胺基材料引入膜体系是领域未来需重点发展的方向,利用机器学习提高膜材料设计效率对该领域发展具有指导意义。分析表明真实工况下胺基膜材料的性能稳定性、设备稳定性以及工艺稳定性是值得关注的研究领域,建立完整的胺基膜法CO_(2)捕集技术链仍面临巨大挑战。

摘要：地震绕射是提升小尺度不规则地质体成像横向分辨率的重要手段。常规地震记录中的绕射波会被能量强的反射波掩盖,因此需要分离出绕射波并成像。阻尼多道奇异谱分析是一种秩约束类的去噪方法,其原理为地震数据经过Hankel变换后做奇异值分解,反射波和绕射波分别对应着数值较大和较小的奇异值。然而该算法依赖人工确定反射波场的秩,不适用于海量地震数据处理。为了克服人工选择奇异值的问题,提出使用Cook距离作为自动计算反射波场秩的解决方案。将Cook距离和阻尼多道奇异谱分析算法相结合以实现反射和绕射波分离。模拟共炮检距道集和叠后实际数据实验表明,该方法能够有效获得高质量绕射波场。

摘要：设计一种钙固化碱焙烧−水浸出联合工艺处置二次铝渣,研究CaO用量、NaOH用量、焙烧温度和时间对铝溶出和氟固化行为的影响。在最佳实验条件(焙烧温度1000℃、Al与NaOH摩尔比1꞉0.6、F与CaO摩尔比1꞉2.5、焙烧时间2.0 h)下,氟和铝被分离,其中氟固化率为99.98%,铝溶出率为52.97%。水浸液经蒸发结晶,可得到符合中国工业标准的NaAlO_(2)产品;水浸渣可作为速凝水泥原料。总体而言,此研究为处置二次铝渣提供了一个有效、环保的解决方案。

摘要：利用分子动力学模拟研究了孔径、孔形状、官能团修饰对纳米多孔石墨烯膜分离C_(2)烃气体的效率和选择性的影响。结果表明:孔径为0.444~0.484 nm的石墨烯膜对乙烷的截留性能较好,乙烯的通过率较高;圆形孔石墨烯膜具有较高的气体通过效率,扁平孔石墨烯膜具有较高的气体分离的选择性;孔短径为0.510 nm、孔长径为1.164 nm的石墨烯膜对乙烷的截留性能较好,其乙烯通量较大;孔径为0.596 nm且孔口周围带有两个羧基的石墨烯膜对乙烯的截留性能较好,乙炔的通过率较高。所得模拟结果为设计高效、高选择性分离C_(2)烃气体的单层多孔石墨烯膜提供理论依据。

摘要：气体分离膜技术是一项广受关注的新兴技术,芳香族聚酰亚胺是最具应用前景的气体分离膜材料之一。目前,学术界已对多种结构的聚酰亚胺进行了实验室规模的开发和研究,但在实际工业应用情境下,膜材料长期服役过程中的物理老化现象极大影响着气体分离性能的准确评估和工艺参数的合理设计。本文综述了当前针对聚酰亚胺类薄膜和非对称膜物理老化行为的研究现状,总结了前人提出的老化机理模型,分析了影响老化进程的主要因素,提出了物理老化的预防和改善方法。提出不易老化的气体分离膜用聚酰亚胺应具备的特质包括较强的分子链刚性、受限的链空间构型和合适的链间相互作用。未来相关研究的重点方向可能为聚酰亚胺新结构探索、交联剂开发、制备工艺优化等方面。