北京化工大学

 教育部新世纪优秀人才，教育部霍英东基金获得者，北京市教学名师，曾获国家技术发明二等奖1项、科技进步二等奖1项，国家级教学成果一等奖1项，二等奖2项。

个人资料：http://bmst.buct.edu.cn/yjry/34565.htm

实验室网站：http://bmst.buct.edu.cn/

主要研究方向：

通过实验研究与理论分析，系统研究气－固、液－固、液－液等非均相体系的分离特性，针对不同的非均相分离过程，提出所需PTFE膜结构的设计参数；开发双向拉伸和双层共拉伸技术，及配位键合亲水改性技术，制备高性能、高功能和环保型膜材料。

燃煤电厂等行业排放的粉尘尤其是PM2.5对环境及人类健康产生极大的负面影响。目前各项技术对PM2.5捕集效率低，尚无较好的低成本解决方法。利用表面过滤原理可实现袋式除尘技术对PM2.5等微细颗粒的高效捕集，但滤饼阻力过高一直是影响其能耗并阻碍其发展的主要原因。滤饼的形成过程和结构决定了其过滤阻力。本研究通过引入液桥力改变环境湿度将加湿除尘与袋式除尘技术相结合，增大颗粒间作用力，改变滤饼结构，从而大幅度降低滤饼层的过滤阻力并提高滤料的荷尘量；进而强化PM2.5的捕集。并通过建立可压缩滤饼堆积模型，考察颗粒性质以及颗粒间作用力对滤饼形成的影响。

期望解决长期困扰着液膜技术的稳定性问题和操作复杂的问题，并解决乳化液膜技术和乳化支撑液膜技术中所存在的制乳-破乳的困难和后续处理中表面活性剂的分离问题，解决流动液膜和中空纤维封闭液膜、中空纤维夹心式液膜技术中所存在的设备加工复杂、传质阻力高的缺陷；得到在一定的体系物性和操作条件下，选用中空纤维支撑体膜材料及其结构的标准，及对所用膜器进行优化设计的准则，建立中空纤维更新液膜的传质模型，对过程进行模拟、设计和放大，并提出传质强化的手段。

以发酵-蒸汽渗透耦合技术、反应-渗透汽化技术、固定化酶促反应-分离耦合技术为主线，选择最优的工艺路线，实现发酵产物以及反应副产物的分离，减弱发酵过程的产物抑制效应，打破反应平衡限制，提高发酵、反应原料的利用率，增加酶的稳定性，增加产率，缩短发酵、反应周期，降低生产成本；研制筛选适用于各体系渗透汽化过程的分离膜，并对膜反应器的结构进行优化设计，使工艺的优势得到充分的发挥；设计中试装置，进行物料的放大化研究。

依据溶解-扩散原理，筛选适用于乙醇发酵-蒸汽渗透耦合过程的乙醇分离膜并开发新型膜材料聚乙烯基三乙氧基硅烷（PVTES）及改性PVTES用于分离过程，在保证一定分离因子的条件下大幅度提高渗透通量。同时，在此基础上，以双官能团硅氧烷单体二甲基二乙氧基硅烷（DMDES）为膜材料制备PDMDES膜用于优先透醇的研究，由于DMDES与聚二甲基硅氧烷（PDMS）结构相似，一定程度上保证了PDMDES膜具有较高的分离因子，同时由于其与VTES同为硅氧烷单体，均可实现超薄膜的制备以获得较高渗透通量，使得PDMDES膜具有优良的渗透汽化性能。

本课题主要研究将反应分离耦合与固体酸催化剂相结合的渗透汽化-催化膜技术，同时研制开发了新型反应分离双功能催化膜反应器。反应分离双功能催化膜技术通过将催化剂固定于膜上，避免了均相液体酸催化剂对设备的腐蚀，且便于催化剂的回收，提高其利用效率；同时反应区域由料液主体移至催化膜活性位点处，提高了反应区域小分子产物的相对浓度，极大增加了其在膜中的传质推动力；再者，同时将分离位点与反应位点整合于双功能催化膜上，大大缩短了反应分离的传质距离。反应分离双功能催化膜反应器技术可从根本上解决有机合成工艺产率低、能耗大、设备腐蚀等工业难题，从而形成一种具有自主知识产权的有机化学品生产的绿色工艺，实现绿色高效生产。

本研究着重在于二氧化碳膜法吸收-解吸新技术、设备及新型吸收剂的开发，实现二氧化碳的低成本捕集。系统性研究膜吸收及解吸过程中气-液相界面处的化学反应及传质扩散行为，探讨CO₂吸收过程的控制步骤，建立传质模型。在此基础上开发高效的膜吸收分离设备和分离技术，利用外加能量场及添加第三相粒子技术，增强界面扰动，改善边界层内浓度分布，实现传质过程强化。采用分子模拟、分子设计和实验研究相结合的方法，研究吸收剂分子结构与其吸收-解吸性能的关系，提出吸收解吸机理，开发高效、低能耗的CO₂吸收剂，并进行CO₂吸收分离过程模拟，平衡过程优化参数，提出一套完整的CO₂吸收解吸技术。通过关键技术的突破，着重研究解决CO₂捕集的高能耗和高费用问题，进行中间实验并进行技术经济与风险评价，形成具有自主知识产权的吸收法捕集CO₂的技术方案。