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大连理工大学贺高红教授团队介绍膜蒸馏-结晶的研究进展

已有 3729 次阅读 2018-2-2 15:19 |系统分类:论文交流

随着膜科学技术的迅速发展, 膜分离技术在能源、电子、石油、化工、医药卫生、重工、轻工、食品、饮料行业和人民日常生活及环保等领域均获得广泛的应用。膜蒸馏-结晶是一种很有前途的混合分离技术,目前已经应用于海水淡化、污水处理和废水回收。近年来,膜蒸馏-结晶的研究取得了很大进展,包括结晶成核控制技术的提升和晶体尺寸分布的调节等,这对于结晶过程控制,优良晶体产品的制备具有重要意义。这一进展不仅有助于化学工业的发展,对生物工程和制药工程也有一定的帮助。

近期,大连理工大学石油与化学工程学院院长贺高红教授领导的新型高效分离过程学术团队在Frontiers of Chemical Science and Engineering上发表了一篇题为膜蒸馏-结晶研究进展:过程模型、结晶控制和创新应用的综述文章,介绍了用于晶体工程和医药制造的膜蒸馏-结晶最重要的创新应用,综述了膜蒸馏-结晶的研究进展,并展望了今后的研究方向和应用前景。

膜蒸馏-结晶不仅具备膜蒸馏的优势, 包括低能耗、低成本、高效和环境友好等,通过对结晶过程控制技术的改进还能够开发出更多工业应用。对膜蒸馏-结晶进行模型模拟,结果显示,膜蒸馏-结晶能够形成非均匀成核界面,从而促进成核。基于膜蒸馏-结晶的新应用,包括成核检测、抗溶剂结晶控制、仿生晶体的形成等,正获得越来越多的关注。随着对膜蒸馏-结晶机理、膜材料、膜组件和操作参数的进一步研究,膜蒸馏-结晶将在今后的商业生产和化学分离过程中扮演越来越重要的角色。

1展示了膜蒸馏-结晶应对今后研究中各项挑战的系统框架和方法,包括海水处理、盐水废水回收、精细晶体制造和生物分子结晶等。尽管在过去的几十年里我们已经取得了一些进步,但有几个关键问题依然存在且应得到重视。第一,膜组件中的最初成核和生长动力学机制尚不清楚。这是避免膜表面结垢并确保结晶输出的关键问题。第二,应发挥膜组件作为结晶器的优势,对引入膜蒸馏-结晶的连续、放大结晶过程进行开发。与间歇结晶器相比,连续膜蒸馏-结晶可以降低结晶沉淀引起的膜污染风险。合适的流速可以将核和晶体分开,使粒子被过饱和溶液排出,不在膜中停留。这些特性对于药物结晶和精细化学品的制备尤为重要。连续膜蒸馏-结晶更容易工业化,更适合商业化生产,而不仅仅停留在实验室规模。第三,在材料方面,为控制结晶界面而制备新型膜材料将变得越来越重要,这些膜材料应满足不断增长的促进成核和高溶剂吞吐率的需要。最后,值得一提的是,膜蒸馏-结晶在成核检测和生物大分子制造平台中的潜在应用取得了鼓舞人心的进展,但非均匀介导和诱导表面成核理论和机制仍需得到进一步阐释。


全文请见

Progress inmembrane distillation crystallization: Process models, crystallization controland innovative applications.

Xiaobin Jiang, Linghan Tuo, Dapeng Lu, Baohong Hou, WeiChen, Gaohong He.




Frontiers of ChemicalScience and Engineering2007年创刊出版的全英文化学科学与工程领域国际综合性学术刊物,由教育部主管、高等教育出版社、中国工程院与天津大学联合主办,德国Springer公司海外发行,以网络版和印刷版两种形式出版。主编为天津大学王静康院士、中科院兰州化学物理研究所薛群基院士和中国石油化工集团公司曹湘洪院士。该刊重点刊登反映当前化学科学与工程领域热点的优秀学术论文及综述,以快捷方式发表最新研究成果。涉及化学科学与工程的所有领域,主要包括:催化及反应工程,清洁能源,功能材料,纳米科学与技术,生物材料和技术,颗粒技术和多相过程,分离科学与技术,可持续技术和绿色过程等。



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