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关键词： 染料废水处理   两性离子膜   抗污染机理   抗菌   中空纤维纳滤膜  

摘要： 高盐、高有机物的印染废水处理一直是工业废水处理所面临的巨大挑战。虽然膜分离技术可实现印染废水高效的处理和回用,但仍面临严重的膜污染和运行稳定性差等问题。本文针对染料分子与盐选择性分离的难题,采用亲核取代、化学接枝与交联等化学方法赋予超滤和纳滤膜更优异抗污染和抗菌性能。提出双层共挤出与反应一体化复合纺丝、连续涂覆与表面化学交联等方法制备中空纤维纳滤膜,借助荷电和尺寸效应实现染料分子与离子高效选择性分离。同时,探究聚合物膜抗污染机理,发展抗污理论,为高性能的纳滤膜制备提供新的思路。 为实现印染废水的预处理,减少超滤膜的膜污染。本文首先提出反应控制相转化法制备一种具有高效抗污和抗菌的两性离子化交联聚砜超滤膜。通过控制氯甲基化聚砜（CMPSf）与4-氨基苯磺酸钠（ABS）交联反应时间,将反应液作为铸膜液。采用NIPS和稀盐酸后处理结合法制备两性离子超滤膜。经过HCl处理后的两性离子膜M22-H表现出优异的抗菌率（96.2%）和通量恢复率（90.2%）。其表面水化层厚度最厚（62.98 nm）,破坏水化层所需能量最大（3.77×10～3 e V）。M22-H膜两性离子基团数量增加引起水化层内部的变化,主要表现为I区（<16nm）能量的增强和Ⅱ区（>16 nm）厚度的增加。 为实现染料与盐的高效分离,减少膜的生物污染。以聚醚砜（PES）为基膜（平均孔径4-5nm）,表面涂覆水相单体聚乙烯亚胺（PEI,2.5 kDa）,借助三聚氯氰（CC）与PEI之间的交联反应及2,2,6,6-四甲基哌啶胺（TAD）与CC剩余-Cl之间亲电取代反应,制备TAD功能改性疏松纳滤,赋予其抗菌性和优异染料分子与离子的选择性分离性能。最优化疏松纳滤M10对金黄葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率分别为97.7%和95.2%;对单一染料截留率均高于96%,对单一的盐截留率均低于20%。对于刚果红（CR）/Na2SO4混合溶液,M10对CR和Na2SO4的截留率分别为99.1%和17.8%,渗透率达13.9 Lm-2 h-1 bar-1,30 h运行性能稳定。 为进一步实现染料和盐的高效截留,以聚砜（PSf）/CMPSf共混膜为基膜,将PEI上胺基与氯甲基之间的接枝反应铆钉基膜上,再利用1,3,5-均苯三甲酰氯（TMC）进行交联制备带负电荷的纳滤膜。随后,将3-(（2-氨基乙基）二甲氨基)丙烷-1-磺酸盐（磺基甜菜碱）(ADSS)接枝成功制备中性电荷的NF膜MPEI-TMC-Z。采用原子力显微镜（AFM）和耗散石英晶体微天平（QCM-D）分析不同荷电膜在染料选择性分离过程中的抗粘附行为。结果显示,电中性的两性离子纳滤膜MPEI-TMC-Z在各种染料分子分离过程中表现出最高的通量恢复率（>88.1%）,具有最厚的水化层（121.7 nm）。染料R4、BB 24和RB在MPEI-TMC-Z表面的沉积量分别为509.9 ng cm-2、269.0 ng cm-2和197.4 ng cm-2。原子力显微镜（AFM）力曲线测试发现,MPEI-TMC-Z与染料的相互作用力最小（-4.8 nN～-7.4 nN）,表现出优异的电荷屏蔽效应。 基于中空纤维膜在工业水处理应用中的广泛性,本文提出双层共挤出与反应一体化复合纺丝法制备中空纤维纳滤膜。以PEI水溶液为芯液、内层为含有TMC的高浓度PES聚合物溶液、外层为低浓度的PES溶液,采用三圆同心喷丝板制备由内到外逐渐疏松的梯度结构的中空纤维纳滤膜。探究了内层TMC添加量、内外层流量、凝固浴温度和气隙等参数对中空纤维膜结构的影响规律。在最优化条件下,所制备的中空纤维膜MPA/PES/PES具有完全的海绵状梯度结构,其切割分子量（MWCO）为1416.6 Da,平均孔径为1.2 nm,纯水渗透率为19.2 L m-2 h-1bar-1。同时,MPA/PES/PES显示出对DR23/Na2SO4混合溶液中染料分子DR23和Na2SO4的优异的渗透选择性。 此外,利用实验室自主设计的鼓风式中空纤维连续涂覆设备,以PEI为水相单体,TMC油相单体,中空纤维PES为基膜,通过中空纤维膜外表面化学交联反应制备外压式中空纤维纳滤膜。考察了交联时间和PEI分子量对纳滤膜结构与性能的影响规律。在最优化条件下,所制备的中空纤维膜NF2000的MWCO为869.8 Da,孔径为0.5-2.5 nm,平均孔径为1.1 nm。连续运行30 h,NF 2000纳滤膜对Na2SO4截留率为79.6%,渗透率为2.7 L m-2 h-1bar-1。这为中空纤维纳滤膜连续化和规模化奠定了重要基础。

摘要： 王玉忠中国工程院院士，欧洲科学院院士，现任先进高分子材料全国重点实验室主任、四川大学化学学院教授。创建了环保型高分子材料国家地方联合工程实验室、新型防火阻燃材料开发与应用国家地方联合工程研究中心等研究平台。主要从事高分子材料的功能化、高性能化及绿色低碳化研究，在高分子材料阻燃高性能化、生物基与生物降解高分子材料、高分子材料循环与升级回收等领域取得了系统的基础和应用研究成果。发表的论文近5年被SCI引用2.6万余次，是中国高被引学者，有3项基础研究成果入选《国家自然科学基金资助项目优秀成果选编》。获授权发明专利190余件，专利的实施有效解决了行业技术瓶颈并取得显著经济效益。

关键词： 二色性染料   调光性   苯并噻唑   异苯并噻二唑   苯并吡咯二酮  

摘要： 相较于传统的聚合物分散液晶（PDLC）、电致变色（EC）、悬浮粒子（SPD）调光技术,染料液晶（DLC）中二色性染料分子实现对光的选择性吸收以及亮态与暗态的转变,其光学性能方面,黑态以及响应时间大幅缩短。基于给体-受体-给体（D-A-D）型共轭体系,在光激发条件下可引发高效的分子内电荷转移（ICT）效应。以富电子单元作为电子源,实现电子的定向传输转移到通过π共轭桥联的缺电子受体核心,这种电子推-拉效应显著提升了分子的光谱范围,使其吸收/发射光谱延伸至近红外区域。本文通过不同的受体单元设计合成了三个系列具有D-A-D结构的二色性染料分子,探讨了这些D-A-D型二色性染料分子的热学性质、光物理性质、器件性能等方面,主要内容如下: （1）以苯并噻唑为受体核心,噻吩为π桥,引入不同的取代基团,通过suzuki偶联反应合成了三种D-A-D型二色性染料分子,分别为BTPZ-1、BTPZ-2、BTPZ-3。研究结果表明:BTPZ-1和BTPZ-3均表现出液晶相,由于引入柔性烷基链N,N-二丁基,使BTPZ-2不具有液晶相。引入氮原子和氧原子增强了ICT效应,使染料分子吸收和发射光谱产生红移,BTPZ-2的最大吸收波长和发射波长为439 nm和537 nm。BTPZ-2的二色性能最优,DA为5.48。光稳定性测试表明,BTPZ-2的色差变化较为稳定,为2.48。两端施加电压0 V-14 V,三种染料均具有透过和不透过的转换。 （2）以异苯并噻二唑为受体核心,噻吩为π桥,引入不同的取代基团,通过suzuki偶联和sonogashira偶联反应合成了六种D-A-D型二色性染料分子,分别为BDPS-1、BDPS-2、BDPS-3、BDPS-4、BDPS-5、BDPS-6。研究结果表明:BDPS-1、BDPS-4和BDPS-5均表现出液晶相。引入氮原子、氧原子和硫原子使染料分子的吸收和发射光谱产生红移,而引入氟原子和炔键使吸收和发射光谱产生蓝移,其中,BDPS-2的最大吸收波长和发射波长为503 nm和658 nm,优于苯并噻唑类染料的光物理性能。BDPS-5具有优异的二色性能,DA为6.24。光稳定性测试表明,经过紫外灯照射2 h后,BDPS-5的色差变化较为稳定,为26.69,基于本类受体的染料光稳定性低于前类染料。 （3）以苯并吡咯二酮为受体核心,噻吩为π桥,引入不同的取代基团,通过suzuki偶联反应合成了四种D-A-D型二色性染料分子,分别为BNPT-1、BNPT-2、BNPT-3、BNPT-4。研究结果表明:BNPT系列染料分子由于受体苯并吡咯二酮上丁基的空间位阻影响,不具有液晶相。引入氮原子、氧原子和硫原子使染料分子的吸收光谱产生红移,BNPT-2最大吸收波长为453 nm。BDPS-5的二色性能较优,DA为4.36。光稳定性测试表明,经过紫外灯照射2 h后,BNPT-1的色差变化较为稳定,为14.92,基于本类受体的染料光稳定性低于第一类染料,优于第二类染料。

关键词： 钴基金属-有机框架   结构表征   光催化降解   甲基紫  

摘要： 采用水热法合成并表征了两种新型金属-有机框架(MOF),[Co(BA)(BBP)0.5]_(n)(1)和[Co(HTC)(BBB)_(n)(2)](BBP=1,3-双(1-(吡啶-4-基甲基)-1H-苯并咪唑-2-基)丙烷,BBB=1,4-双(苯并咪唑-1基)-2-丁烯,H_(2)BA=4,4'-氧代双苯甲酸,H_(3)TC=1,3,5-苯三甲酸)。1为2D3,3,4)-连接的新奇层状结构,可通过π-π叠加作用进一步扩展为3D超分子网络。2展示了一个稀有的3D的3,5T21的网络结构。在紫外光照射下这两种MOFs对甲基紫降解具有较高的光催化活性。

关键词： 金属有机框架   唑类-羧酸配体   染料吸附   晶体结构   溶剂热反应  

摘要： 以1-(3,5-二羧基苄基)-1,2,4-1H-三唑-3-羧酸(H_(3)L1)为有机配体,选择Cu^(2+)和Pb^(2+)为金属中心,通过溶剂热反应制备得到两种新的配合物[Cu(L1)·(CH_(3)CN)_(2)]·H_(2)O(1)和[Pb(L2)](2),H_(2)L_(2)为H_(3)L1原位脱羧产物,并通过单晶X-射线衍射、红外光谱、X-射线粉末衍射、热重分析等对配合物进行表征和分析.染料吸附实验结果表明,配合物1对亚甲基蓝的吸附效率为84.0%,而配合物2对结晶紫的吸附效率为60.2%.

关键词： 降解塑料   成型加工   实验室能力   环境安全性   创新团队   人体健康   共性技术   规模化应用  

摘要： “环境友好高分子材料创新团队”,是以塑料可持续、绿色发展为主要研究方向,主要研究塑料对人体卫生、健康、安全及环境的可能存在安全性的问题,研究塑料低碳绿色成型加工共性技术,解决有关人体健康、环境安全性质量控制所需的检测共性技术问题,建立标准及其关键评价技术。团队完善了我国降解塑料标准体系,实验室能力获得中美德多国机构授权,是塑料产业绿色发展、降解塑料规模化应用主要驱动者之一。

关键词： 聚多巴胺   聚偏氟乙烯膜   相转化法   亲水性   有机染料  

摘要： 为提高聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)超滤膜对有机染料的抗污染性,以聚多巴胺(polydopamine,PDA)为改性剂,分别以聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)、氯化锂(lithium chloride,LiCl)为致孔剂,通过相转化法制备了PDA改性PVDF超滤膜(PDA/PVDF膜),研究对比了PDA质量分数对2种不同致孔剂所制作的PDA/PVDF膜微结构、断裂强度、染料截留率以及抗污染性能的影响,以及PDA/PVDF膜对中性红、活性艳橙K-NG和分散深蓝HGL等3种有机染料溶液的渗透分离性能。结果表明:随着PDA质量分数的增加,膜的孔隙结构得到了改善,添加PVP的PDA/PVDF膜平均孔径明显增大,并且膜的亲水性得到了显著提升,其中添加PVP的PDA/PVDF膜接触角降低了24.6%;PDA的加入可极大提高PDA/PVDF膜纯水通量与染料截留率,以PVP为致孔剂的PDA/PVDF膜纯水通量远大于以LiCl为致孔剂的PDA/PVDF膜,以LiCl为致孔剂的PDA/PVDF膜对3种染料的截留效果更好,且其对分散深蓝HGL截留率可达87.05%;PDA的加入在一定程度上提高了膜的抗污染性能,2种致孔剂的PDA/PVDF膜均对活性艳橙K-NG有着较高的通量恢复率,以PVP为致孔剂的PDA/PVDF膜在PDA质量分数为1.6%时,对活性艳橙K-NG的通量恢复率达到最大值94.1%。

关键词： tin phosphide iodide   inorganic double-helix semiconductor   photocatalyst   visible light   dye degradation  

摘要： As the first carbon-free double helical semiconductor at an atomic scale,tin phosphide iodide(SnIP)has garnered growing interest due to its high structural flexibility,band gap in the visible spectrum range,and ***,we report the chemical vapor transport synthesis of SnIP nanowires(NWs).The photocatalytic activity of SnIP NWs was evaluated through the degradation of two representative toxic dyes,methylene blue(MB)and malachite green(MG),under visible light irradiation(λ>400 nm).These NWs exhibited notable photocatalytic efficiency,achieving degradation rates over 97%for MB and 95%for MG within 100 min of visible light *** degradation data align well with a pseudo-first-order reaction kinetics model for both dyes,with rate constants of 0.0347 and 0.0295 min^(−1).Furthermore,the synthesized catalyst demonstrated exceptional stability and recyclability,maintaining its efficient performance till six duplicate operations *** testing indicated that holes and OH radicals were the main active species driving the dye’s *** unusual photocatalytic efficiency can be attributed to their favorable band gap within the visible spectrum range and unique onedimensional *** results demonstrate that the SnIP NWs offer a promising choice for eco-friendly dye photodegradation.

关键词： 镧基金属有机框架   有机配体   溶剂热法   刚果红   吸附性能  

摘要： 文章采用六水合硝酸镧作为金属离子源,分别与对苯二甲酸(BDC)、均苯三甲酸(BTC)、均苯四甲酸(PMA)以及4,4'-联苯二甲酸(BDA)4种不同的有机配体结合,通过溶剂热法成功制备了一系列镧基金属有机框架(La-MOF)。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及比表面积与孔隙度分析(BET)等表征手段,研究了不同有机配体所合成La-MOF的物理化学性质。此外,通过批量实验探讨了pH、温度、接触时间以及多次循环对吸附刚果红(CR)性能的影响,并推导了相应的反应机理。结果表明,4种La-MOF的吸附过程均符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。通过等温线模型拟合,得到4种材料的饱和吸附容量分别为La-BDC(2249.56 mg/g)>La-PMA(1864.40 mg/g)>La-BTC(1632.87 mg/g)>La-BDA(1037.52 mg/g)。综合分析显示,La-BDC具有更佳的综合吸附性能,其吸附机理主要涉及氢键、π-π键作用以及静电相互作用,但其在循环利用性方面表现出一定的不足。

关键词： 天然植物染料   纺织品染色   提取方法   表征手段   研究进展  

摘要： 染整加工是赋予纺织品高附加值的关键环节,正朝着绿色、环保、可持续的方向发展。天然植物染料因具有环境友好、可生物降解、可将染色织物功能化等特点,备受行业关注。文章从纺织品染色用天然植物染料的分类及化学结构分析出发,以研究成果案例为中心,重点叙述植物染料的提取方法、优势和特点,并围绕实际染色过程需要,对天然植物染料的表征手段进行综合阐述,为天然植物染料的应用和开发提供借鉴和参考。