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基于金属/共价有机框架分子印迹材料的固相萃取结合色谱/质谱在海岸带新污染物筛查识别中的应用

色谱 2025年

作者：黄晶滢闫敬怡齐骥陈令新李金花中国科学院烟台海岸带研究所山东省海岸带环境过程重点实验室海岸带生态环境监测技术与装备山东省工程研究中心中国科学院大学

海岸带作为海陆交互作用的关键区域，承载着复杂的生态系统与高强度的人类活动。随着工业化和城市化的快速发展，持久性有机污染物（POPs）、内分泌干扰物（EDCs）、抗生素、微塑料等新污染物不断涌入海岸带。这些污染物具有浓度低、种... 详细信息

海岸带作为海陆交互作用的关键区域，承载着复杂的生态系统与高强度的人类活动。随着工业化和城市化的快速发展，持久性有机污染物（POPs）、内分泌干扰物（EDCs）、抗生素、微塑料等新污染物不断涌入海岸带。这些污染物具有浓度低、种类多、化学性质复杂等特点，对海岸带生物多样性及人类健康构成严重威胁。对新污染物进行筛查识别和精准检测是研究其环境行为、健康危害及消减控制等的首要前提，相关研究将为后者提供强有力的理论和技术支撑。然而，海岸带样品基质复杂（如水体、沉积物、土壤、生物样品、大气等多类型介质；高盐度、共存的多物种干扰等），通常采用的高灵敏的色谱或色谱-质谱检测技术仍然需要结合高效的样品前处理。基于功能材料的固相萃取（SPE）已成为重要的样品前处理手段，例如具有构效预定性的分子印迹聚合物（MIPs）凭借其“锁钥”特异性识别机制在SPE中备受青睐。然而，MIPs仍存在模板分子残留/泄漏、吸附容量低、传质速率低及复杂基质适应性欠佳等困扰，制约其实际应用。近年来，高比表面积与可调孔径的金属/共价有机框架（MOFs/COFs）材料的引入为MIPs性能提升提供了新思路，可显著增强MIPs的吸附容量和传质速率及适用性等。因此，MOF/COF–MIPs复合材料日益引起关注，其作为SPE吸附剂在海岸带新污染物筛查识别中占据一席之地。本文综述了MOF/COF–MIPs这两类复合材料结合SPE前处理及色谱质谱测定用于海岸带新污染物筛查识别的研究新进展，概述了MIPs的制备方法并着重讨论了分子印迹固相萃取（MISPE）中需要考虑的吸附容量、结合动力学传质速率、选择性和抗干扰能力等关键因素。同时，介绍了MOF–MIPs和COF–MIPs复合材料的制备，聚焦MOF/COFs的结构优势如可设计性等及其对MISPE性能的提升作用。本文还梳理了MOF/COF–MIPs-SPE结合色谱或色谱-质谱在海岸带POPs、EDCs、抗生素、微塑料等新污染物测定中的典型应用。最后，提出了两类复合材料在海岸带新污染物检测中面临的挑战，并展望了其制备和应用前景。

关键词：海岸带新污染物筛查识别固相萃取分子印迹金属有机框架共价有机框架复合材料

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接枝多胺聚合物制备大孔阴离子交换色谱介质及其蛋白吸附行为评价

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色谱 2024年第4期42卷 360-367页

作者：姜泽平郭旺李子炀侯恒扬霍文迪王佳一马磊靳海波黄永东张荣月北京石油化工学院新材料与化工学院燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室北京102617 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190

以环氧活化聚甲基丙烯酸酯大孔微球(FastSep-epoxy)为基质,通过接枝聚(烯丙基胺)(PAA)制备了大孔阴离子交换色谱介质(FastSep-PAA)。考察了介质的合成条件对离子交换容量(IC)及蛋白结合容量的影响,发现IC随PAA浓度、反应时间和溶液pH的... 详细信息

以环氧活化聚甲基丙烯酸酯大孔微球(FastSep-epoxy)为基质,通过接枝聚(烯丙基胺)(PAA)制备了大孔阴离子交换色谱介质(FastSep-PAA)。考察了介质的合成条件对离子交换容量(IC)及蛋白结合容量的影响,发现IC随PAA浓度、反应时间和溶液pH的增加均表现为增长趋势;同时结合蛋白吸附容量的变化选择了最优合成条件。通过扫描电子显微镜观察介质的表面形貌,发现其孔隙连通性较好,且接枝前后介质孔道结构无明显变化,PAA配基密度对介质结构无明显影响。此外,通过压汞法和氮气吸附法测定接枝前后不同介质的孔径尺寸和孔径分布情况,并考察该类介质的孔径与蛋白吸附行为的关系,发现其蛋白结合容量未出现随介质孔径尺寸增加而显著下降的现象,且孔径尺寸增加更有利于蛋白在介质内部传质。在126 cm/h的流速下FastSep-PAA介质的原始孔径(即FastSep-epoxy的孔径)为400 nm时的蛋白动态结合容量(DBC)最高(70.3 g/L),该孔径下介质比表面积大,蛋白可吸附位点较多;原始孔径为700 nm及以下的介质蛋白DBC均随流速增加而均有一定下降;原始孔径为1000 nm的介质蛋白DBC几乎不受流速影响,流速由126 cm/h增加至628 cm/h时蛋白DBC仅下降3.5%,且在628 cm/h的流速下能保持57.7 g/L,蛋白分子在该孔径下的扩散速率受限较小,传质性能优异,这一特性表明该类大孔聚合物阴离子交换色谱介质在蛋白高通量分离中具有较大的优势。

关键词：大孔聚合物微球阴离子交换色谱介质接枝法蛋白结合容量

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工业丝状真菌生物制造的现状和展望

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中国科学院院刊 2025年第1期40卷 36-46页

作者：杜志强门萍周宇张璇黄雪年吕雪峰中国科学院青岛生物能源与过程研究所、山东省合成生物学重点实验室青岛266101 青岛新能源山东省实验室青岛266101 山东能源研究院青岛266101 济南大学智能材料与工程研究院济南250022

丝状真菌作为支撑生物制造产业发展的一类重要工业微生物,广泛应用于医药、食品、农业和材料化工等多个领域,与人类日常生活密切相关。近年来,合成生物技术的发展进一步推动了工业丝状真菌在生物制造领域的应用。文章综述了该领域的最... 详细信息

丝状真菌作为支撑生物制造产业发展的一类重要工业微生物,广泛应用于医药、食品、农业和材料化工等多个领域,与人类日常生活密切相关。近年来,合成生物技术的发展进一步推动了工业丝状真菌在生物制造领域的应用。文章综述了该领域的最新进展,涵盖了工业丝状真菌遗传改造技术的最新发展,通过理性改造策略推动现有产品生产工艺提质增效的成功案例,以及工业菌株作为底盘细胞在生产植物源天然产物、生物基化学品和功能性蛋白方面的新技术。文章对上述工作进行了总结和分析,并对工业丝状真菌在生物制造领域的发展前景和面临的挑战进行了展望和讨论。

关键词：合成生物学生物制造工业丝状真菌细胞工厂生物基化学品

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硫化铁铜双金属复合材料的制备及除铬机制

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环境科学 2021年第5期42卷 2370-2377页

作者：屈敏王源陈辉霞王兴润徐红彬中国科学院绿色过程与工程重点实验室(中国科学院过程工程研究所) 北京100190 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 中国科学院绿色过程制造创新研究院北京100190 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012

以零价铁为原料,利用液相置换法制备铁铜双金属(Fe-Cu),对其硫化改性后,得到一种除铬效率更高的硫化铁铜双金属铁基复合材料(S-Fe-Cu).探讨了Cu/Fe质量比、S/Fe摩尔比、p H值和氯离子对S-Fe-Cu去除水体中Cr(Ⅵ)效果的影响.采用扫描电子... 详细信息

以零价铁为原料,利用液相置换法制备铁铜双金属(Fe-Cu),对其硫化改性后,得到一种除铬效率更高的硫化铁铜双金属铁基复合材料(S-Fe-Cu).探讨了Cu/Fe质量比、S/Fe摩尔比、p H值和氯离子对S-Fe-Cu去除水体中Cr(Ⅵ)效果的影响.采用扫描电子显微镜与能谱分析仪(SEM-EDX)、比表面积分析仪(BET)和X射线电子能谱(XPS)等表征手段分析了S-Fe-Cu的表面结构及元素组成,并研究了其除铬机制.结果表明,S-Fe-Cu表面成功负载上了Fe Sx,理论最佳S/Fe摩尔比为0.056,理论最佳Cu/Fe质量比为0.025.与Fe-Cu相比,S-Fe-Cu的比表面积增大了2.1倍,pH为5时除铬效率提高了6.1倍;p H值增大,S-Fe-Cu除铬效果下降,但其碱性条件下的除铬效果仍是Fe-Cu的两倍.氯离子能够促进材料在反应过程中Fe(Ⅱ)的释放,分析认为氯离子能够渗透表面钝化层,使钝化层产生缺陷,从而促进零价铁的直接氧化,提高S-Fe-Cu除铬性能.XPS与EDX表面元素分析表明,材料除铬机制主要包含还原、吸附或共沉淀.

关键词：硫化铁铜双金属铁基材料六价铬除铬机制

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静电耦合亲和层析纯化人血清白蛋白的研究

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过程工程学报 2023年第11期23卷 1599-1607页

作者：王思栋王留洋冯雪张松平张万忠罗坚沈阳化工大学制药与生物工程学院辽宁沈阳110142 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190

人血清白蛋白(Human Serum Albumin,HSA)是人血清中含量最丰富的蛋白,约占血清总蛋白含量的40%~60%。商品化的白蛋白亲和介质(Cibacron Blue F3GA)的配基毒性大、易脱落、载量低,纯化白蛋白回收率较低。本研究制备了一种新型静电耦合亲... 详细信息

人血清白蛋白(Human Serum Albumin,HSA)是人血清中含量最丰富的蛋白,约占血清总蛋白含量的40%~60%。商品化的白蛋白亲和介质(Cibacron Blue F3GA)的配基毒性大、易脱落、载量低,纯化白蛋白回收率较低。本研究制备了一种新型静电耦合亲和介质(DASA-Sepharose,3,5-Diaminobenzoic Acid n-Octyl Succinic Anhydride-Sepharose),并通过一步层析从人血清中高效纯化白蛋白。DASA-Sepharose介质采用3,5-二氨基苯甲酸间隔臂将正辛基琥珀酸酐亲和配体偶联于琼脂糖微球。DASA-Sepharose间隔臂上的羧基通过静电作用吸附白蛋白,进而与正辛基琥珀酸酐亲和配基协同作用实现静电耦合亲和吸附,在保持亲和吸附高特异性的同时大大提高了吸附载量。采用牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin,BSA)为模型蛋白考察了Na Cl浓度和溶液pH对介质静态吸附载量(Qm)的影响,NaCl浓度为0.025~0.06 mol/L时Qm几乎不受影响,而NaCl浓度在0.1 mol/L及以上时Qm显著下降,在pH=5.00的20 mmol/L PBS缓冲体系中,Qm为75.43 mg/mL介质。相比商品化的白蛋白亲和介质Cibacron Blue F3GA的Qm(20 mg/mL介质)提高了约2.7倍。DASA-Sepharose介质能通过一步层析法以较高的收率(94.34%)和纯度(98.20%)从人血清中直接提取白蛋白。圆二色光谱和华法林钠法测定纯化白蛋白的二级结构和小分子药物结合活性,与标准人血清白蛋白基本一致。采用DASA-Sepharose介质可以实现人血清白蛋白的高效分离,本工作为人血清白蛋白的分离纯化提供了新方法。

关键词：人血清白蛋白静电耦合亲和层析 3 5-二氨基苯甲酸正辛基琥珀酸酐间隔臂静电吸附

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硼盐主导的双盐协同醚基电解液在高压钠离子电池中的应用

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复合材料学报 2025年

作者：李金龙王世涛韩永芹山东省特种环氧树脂重点实验室山东科技大学材料科学与工程学院中国科学院青岛生物能源与过程研究所

钠离子电池（SIBs）因其低成本、高安全性及优异的倍率性能，被视为未来大规模储能领域的重要发展方向。然而，目前SIBs的能量密度较低，这一直制约着其商用化进程。醚基溶剂具有较高的还原稳定性和优良的负极兼容性，但其抗氧化性能较... 详细信息

钠离子电池（SIBs）因其低成本、高安全性及优异的倍率性能，被视为未来大规模储能领域的重要发展方向。然而，目前SIBs的能量密度较低，这一直制约着其商用化进程。醚基溶剂具有较高的还原稳定性和优良的负极兼容性，但其抗氧化性能较差。因此，基于醚基溶剂的SIBs难以通过提高截止电压来提升能量密度。本文提出利用二氟草酸硼酸钠（NaDFOB）与双氟磺酰亚胺钠（NaFSI）协同构筑耐高压界面层的策略，制备一种硼盐主导的耐高压醚类电解液。该电解液有效改善了高电压条件下醚类溶剂与正极不兼容的问题。在电池循环过程中，DFOB-优先在正极表面分解，并与FSI-的分解产物协同构筑一种以硼硫化合物为主的富氟化钠电解质界面层（CEI），能够有效抑制电解液与正极颗粒之间的副反应，实现高截止电压下醚基电解液SIBs的稳定循环。基于此醚基电解液组装的NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2//HC全电池，在4.0 V截止电压下循环800圈后，容量保持率达到84%；在4.2 V截止电压下循环370圈，容量保持率为80%；即使在4.5 V超高截止电压下循环180圈后，仍保有80%的容量保持率。

关键词：钠离子电池高电压正极-电解质界面电解液溶剂化结构

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低品位含铌矿物中铌的提取工艺研究进展

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化工学报 2021年第4期72卷 1847-1862页

作者：孙林泉王丽娜于宏东苏慧陈德胜齐涛中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院大学化工学院北京100049

随着电子、材料等尖端行业的迅速发展,铌因其独特的物化性质已被视为关键战略性金属资源,其需求量逐年递增,铌的冶金提取技术也受到越来越多的关注。我国白云鄂博地区铌资源丰富,但因铌品位低、矿相复杂、选矿分离难度大,目前尚未有效... 详细信息

随着电子、材料等尖端行业的迅速发展,铌因其独特的物化性质已被视为关键战略性金属资源,其需求量逐年递增,铌的冶金提取技术也受到越来越多的关注。我国白云鄂博地区铌资源丰富,但因铌品位低、矿相复杂、选矿分离难度大,目前尚未有效地开发利用。研究开发适用于我国低品位铌资源的提铌技术,具有重要的研究价值和战略意义。综述了主要的低品位铌资源提铌技术的研究现状,包括火法还原法、酸分解法、碱分解法、氯化法和火法-湿法联合法等,探讨了各种技术工艺的优势和特点,以及铌低品位条件对提铌效果的影响。近年来开发的亚熔盐法和焙烧-酸浸联合法也用于低品位铌资源提铌,这两类方法展现了良好的提取效果和应用价值,具有较为广阔的前景。前者由于分解率高、环境负担小而具有较大的潜力。现有研究表明后者可以较为高效地分解低品位铌矿,铌浸出率可达到98%。最后,对目前低品位铌资源提铌方法存在的问题和未来研究发展方向进行了总结和展望。

关键词：铌资源低品位回收还原分解污染联合法

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粉体搅拌扭矩的试验及关联式

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化工进展 2021年第1期40卷 82-88页

作者：谢明辉周国忠杨超中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 浙江长城搅拌设备股份有限公司浙江温州325019

在直径为480mm的平底搅拌槽内,采用平均直径为4.89μm的氢氧化铝粉体进行搅拌扭矩的试验。通过扭矩传感器测量3种不同型式(开启涡轮XCK、二叶直桨PJ和管形桨GXJ)的6个搅拌器(XCK348、XCK290、PJ348、PJ232、GXJ348和GXJ232)的扭矩。试... 详细信息

在直径为480mm的平底搅拌槽内,采用平均直径为4.89μm的氢氧化铝粉体进行搅拌扭矩的试验。通过扭矩传感器测量3种不同型式(开启涡轮XCK、二叶直桨PJ和管形桨GXJ)的6个搅拌器(XCK348、XCK290、PJ348、PJ232、GXJ348和GXJ232)的扭矩。试验结果表明:针对不同的搅拌器型式,搅拌器的扭矩增加幅度从高到低的排序是XCK348>GXJ348>PJ348>XCK290。随着粉体高度的增加,GXJ348搅动效果相对较好。相同工况下搅拌的扭矩随着转速增加而有所下降。搅拌的扭矩大小主要是和搅拌器离粉体表面的高度和搅拌的Froude数有关。对于搅拌器组合,当间距较大时各层搅拌器互相不影响;当层间距与搅拌器直径之比小于0.32时,各层搅拌器存在相互作用。通过扭矩的量纲分析和搅拌粉体的受力分析,分别获得了3种搅拌器型式的扭矩关联式。

关键词：粉体搅拌器扭矩关联式

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聚乙烯亚胺在界面聚合法制备纳滤膜中的应用

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膜科学与技术 2023年第3期43卷 158-166页

作者：郑力玮王昊李悦郭世伟苑春刚罗建泉华北电力大学环境科学与工程系保定071000 生化工程国家重点实验室北京100190 中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学北京100190

纳滤是一种介于超滤与反渗透之间的膜分离技术,具有操作压力低、无相变、分离效率高及运行成本低等优点.基于聚乙烯亚胺(PEI)和界面聚合方法制备的新型纳滤膜具有较强的正电荷(对阳离子更高的截留率)、较宽的孔径调节范围等优势,日益成... 详细信息

纳滤是一种介于超滤与反渗透之间的膜分离技术,具有操作压力低、无相变、分离效率高及运行成本低等优点.基于聚乙烯亚胺(PEI)和界面聚合方法制备的新型纳滤膜具有较强的正电荷(对阳离子更高的截留率)、较宽的孔径调节范围等优势,日益成为研究的热点.本文对近年来PEI在界面聚合法制备纳滤膜中的应用研究进行归纳,主要包括PEI作为水相单体、用于基膜改性、作为后处理剂等,讨论了目前该领域存在的问题,并对未来研究方向进行了展望,为推动PEI基纳滤膜的研究提供参考.

关键词：界面聚合荷正电荷纳滤膜疏松纳滤镁锂分离重金属脱除

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还原拜耳法高铁赤泥中钛转型与选择性配位溶出研究

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过程工程学报 2025年

作者：刘龙锴蔡涛涛郑诗礼王一霖周秋生曲鹏程俞小花张盈昆明理工大学冶金与能源工程学院中国科学院过程工程研究所战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心绿色过程与工程重点实验室中南大学冶金与环境学院山东宏桥新型材料有限公司

还原拜耳法为铝铁协同冶炼创造了有利条件。然而，该方法产生的高铁赤泥中存在不利于铁冶炼的Al, Si, Ti等杂质元素，尤其Ti4+和Fe3+之间易发生类质同象置换，导致钛铁分离困难，是影响高铁赤泥用作炼铁原料的重大难题。本研究针对某冶... 详细信息

还原拜耳法为铝铁协同冶炼创造了有利条件。然而，该方法产生的高铁赤泥中存在不利于铁冶炼的Al, Si, Ti等杂质元素，尤其Ti4+和Fe3+之间易发生类质同象置换，导致钛铁分离困难，是影响高铁赤泥用作炼铁原料的重大难题。本研究针对某冶炼厂提供的还原拜耳法高铁赤泥，根据铝、硅和钛等杂质赋存特点，开展了高铁赤泥中钠硅渣弱酸选择性溶解脱除及含钛赤铁矿还原转型-配位溶钛的技术研究。研究结果表明，在优化酸溶条件下，高铁赤泥中Al和Si得到大幅脱除，其中Si溶出率约80%,Al溶出率约70%～80%。当酸溶赤泥被钛转型剂钠碱和铁粉共同还原转型后，钛配位溶出率达到35%；而利用酸溶赤泥被钛转型剂钠碱和氢气共同还原转型后，钛配位溶出率达到70%～80%。此外，方铁矿相和金属铁相均在配位溶钛溶液—碳酸氢钾溶液中转化为菱铁矿相。本研究成果为解决钛铁类质同象赋存而难分离难题提供了新思路。

关键词：还原拜耳法高铁赤泥铝硅酸钠酸溶还原转型络合溶钛

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