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材料宏观性能    
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材料宏观性能测试
阅读次数:15308 添加时间:2009-3-8 发布: 管理员

实验室注重和倡导自行研制、改造仪器设备和组建专用实验装置,构建了材料宏观性能测试平台,具备了膜材料、生物基材料、胶凝材料等的性能测试能力。同时,实验室利用所建设的平台,为其他高校、科研机构及企业服务,充分发挥 测试装置使用效益。

1)膜材料的测试表征平台

膜检测系统装配了国内外目前主要品种膜材料的测试系统,以及微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、电去离子、膜生物反应器、渗透汽化等小试、中试设备,配备专用仪器,实现膜的泡点、孔径分布、切割分子量、表面电位、表面接触角等性能的全面检测,适用于绝大多数分离过程的膜装置,可以实现不同体系的分离过程;膜反应系统、渗透汽化分子筛膜中试线、膜法纳米催化剂中试生产线、膜法植物提取中试线、和陶瓷超滤膜中试线等可以为化学工程、生物工程等诸多过程中所涉及的分离难题提供高效的技术平台。

多孔膜性能评价。针对有机和无机多孔膜,采用切割分子量法和孔径检测法进行孔径尺寸表征。建立了气体泡压法、液液排除法和切割分子量法三种孔径表征手段,可检测片状、管式和多通道膜的微观孔径和孔径分布参数,是目前最全的非破坏性多孔膜表征平台,适用于目前所有多孔膜的孔径及孔径分布检测要求。平台对多孔膜的外形尺寸适用性强,待检测的膜样品尺寸可以从几个厘米到1米,为多孔膜制备和应用奠定了基本保障。
 

陶瓷膜固液分离测试。基于精细筛分机理,采用纳微尺度的多孔陶瓷膜对体系中的超细颗粒进行截留,分离精度远高于沉降、板框、离心等技术,为纳米材料的合成提供了可靠的分离技术保障。开发了实验室和中试规模的陶瓷膜固液分离设备,可用于颗粒(微米、纳米级)悬浮液体系的固液分离以及菌体、蛋白、胶体体系的澄清除杂,对固体颗粒物质的去除率达到99.9%以上,出水浊度<1NTU。可以更换微滤或超滤陶瓷膜元件,从而实现不同的分离精度。
多功能膜性能测试。主要用于多孔膜及致密膜的一系列测试与表征,包括多孔膜的泡点、孔径分布等性能检测,以及负载于多孔膜上的致密钯及钯合金膜的性能测试等,为氢气膜分离器应用过程中的相关关键技术提供高效的技术平台。

膜催化性能测试。由苯一步催化氧化制苯酚的工艺具有潜在的工业化应用价值,其环境友好的特点有利于今后的发展。该测试平台以氧气为氧化剂,在钯及钯合金膜上由苯一步转化为苯酚。

2)催化剂反应评价装置

可以进行连续流动气-固、液-固、气-液-固催化反应研究。该装置操作条件可调节性能强,催化剂装量:2-10毫升;反应压力:常压-5兆帕;反应温度:常温-500℃;气体进料:5毫升/分钟5-5500毫升/分钟;液体进料:50.5毫升/小时-300毫升/小时。
该装置由气体稳压控制器、气体质量流量控制仪、液体计量泵、程序温度控制加热炉,不锈钢反应器、冷凝器、汽液分离器、背压控制器、色谱仪等组成。装置具有可进行多路气体的相互切换,反应产物离线或在线分析功能。该装置可进行催化剂活性、稳定性评价,以及催化反应工艺条件的优化、催化反应动力学等研究。

3)燃料电池制备及测试平台

燃料电池制备平台:针对高温固体氧化物燃料电池,建立了双层共流延制备阳极支撑平板型燃料电池制备平台,可以制备出电解质厚度最低10微米, 最大宽度25厘米,最大长度1米的双层膜,及膜的烧结设备,最高烧结温度1600℃,气氛可控。建立了挤压法制备管型及平板管型的阳极支撑体平台及全自动超声喷雾沉积制备适合于各种类型表面的薄膜电极质制备平台。建立了喷涂法制备低温聚合物电解质燃料电池用的CCM的制备平台,最大尺寸5050平方厘米,为燃料电池的制备和应用奠定了基本保障。
 

燃料电池测试平台:自建了四套燃料电池测试装置,可以实现自动电脑数据采集,精确控制气体流量,压力,温度,湿度,电流,电压等基本参数,适合于以氢气,气态碳氢化合物,及液态燃料,同时可以采用色谱或质谱原位尾气分析。可以实现电池的I-V极化分析,电极及电解质的阻抗等信息,为电池材料的优化提供了支撑。建立了电池材料的电化学表征平台,包括Solartron 1260A+1287电化学界面,Princeton 2273, 273A,石英微天平,旋转圆盘电极,Agilent 4284A电化学阻抗分析仪,4探针电导测试装置,等,适合对电池及电池材料的各种电化学性能进行表征,建立了质谱检测的多功能程序升温脱附反应装置,阳极催化性能表征平台,为电池基础原理的研究及新材料的开发提供了支撑。

4)生物催化材料筛选与改造测试表征平台

生物催化材料筛选与改造测试表征平台拥有50多套测试仪器设备,用于生物催化材料筛选与改造方面的测试和表征,平台包括的主要设备及其功能为:
全自动发酵罐系统,进行生物催化剂及生物催化单体材料的筛选与制备方法研究,设备包括瑞士比欧和美国NBS等多套全自动发酵罐;色谱,用于监控生物催化材料筛选与改造过程中的终产物与中间产物成分分析,拥有多台高效液相色谱仪和气相色谱仪;液质联用谱仪,用于生物催化材料制备与改造过程中的物质成分分析与测定;凝胶渗透色谱(GPC),可对分子量范围为500-1,000,000 Da的生物催化材料进行分子量测试及纯度表征;AKTA蛋白纯化系统,用于生物催化材料的纯化及生物催化剂筛选与改造过程中关键酶的纯化与性质研究;低能离子束诱变设备与超高静压设备,应用于多种生物催化剂性能改造,提升生物催化剂催化生物材料及其单体制备能力,为该领域内最新型的诱变技术手段;生物发酵过程全自动参数分析仪,用于在线监控生物催化剂生物催化过程的多项参数,并可对生物催化过程代谢流量进行分析;模拟移动床,用于生物催化材料生物分离研究,尤其是性质相近的生物催化材料的高效生物分离。

5)胶凝材料测试与表征平台

该平台主要围绕水泥材料的煅烧过程、粉磨过程、水化过程以及混凝土的耐久性等,建立分析与表征方法,为水泥胶凝材料研究提供完整的测试设备和手段。
胶凝材料煅烧和粉磨性能测试。针对水泥熟料形成过程中的多阶段化学反应,分析水泥熟料形成反应动力学,完善熟料形成动力学理论,是实现熟料烧成过程能量最佳配置,降低熟料烧成能耗的基础和重要途径。通过建立离心力场中的粉磨动力学与能量传递理论,实现水泥粉磨环节节能和发展高效粉磨设备新技术,最终实现水泥粉磨节能。包括的设备有高温电炉、小型粉磨设备、颗粒分级设备、切割机、磨片机等。
水泥与混凝土材料成型、养护及基本性能参数测试。针对水泥优化复合与结构稳定性要求,优复合水泥组分,建立水泥浆体不同层次结构的形成机制以及浆体结构与稳定性的关系,是高效发挥水泥各组分性能及延长水泥基材料服役寿命的基础。配备的主要设备有小型水泥搅拌、成型设备、基本力学性能测试设备、标准养护箱等。

混凝土耐久性测试。混凝土的耐久性的提高是延长混凝土工程使用寿命的关键,是最有效的节能减排的措施,混凝土耐久性的测试是预测混凝土服役寿命的关键。配备的主要设备有数显回弹仪、超声波检测仪、动弹仪、电阻率测试仪、钢筋锈蚀仪、氯含量测试仪、新拌混凝土测试仪、渗透性测试仪、钢筋扫描仪、养护箱和混凝土干缩测试设备等。
 

化学分析与岩相分析。这是胶凝材料测试表征的基础平台,进行水泥材料化学组成和岩相组成分析,为胶凝材料的研究提供必要的基本测试手段。配备的主要设备有偏光显微镜、反光显微镜、裂缝显微镜、体视显微镜及图像采集分析仪器;火焰光度计和分光光度计等。
 

 

 

 

 

 



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