Наньянский технологический университет оптимизирует научно-исследовательскую деятельность с помощью системы хранения данных All-flash Huawei
Предпосылки
Лидирующий в мировом научно-исследовательском сообществе Наньянский технологический университет (Nanyang Technological University; NTU) был основан в 1955 году в Сингапуре. Школа информационных технологий и вычислительной техники (School of Computer Science and Engineering; SCSE) в ведомстве университета заняла в 2017 году первое место в Академическом рейтинге университетов Азии в области информационных технологий и вычислительной техники. Для укрепления лидерских позиций и ускорения научных исследований по различным дисциплинам руководство школы приняло решение заменить изолированные системы хранения данных продуктами Huawei. Это облегчило работу преподавателей и исследователей. Теперь они легко получают доступ к информации и обмениваются ею, повышая общую эффективность и продуктивность выполнения образовательных задач.
Проблемы
Потребности в передовых технологиях для проведения исследований одновременно во многих областях
Убежденный новатор в области образования по дисциплинам информационных технологий и вычислительной техники SCSE стала первой в Сингапуре школой, предложившей программу Computer Engineering. На сегодняшний день SCSE — единственная в Сингапуре школа, обучающая студентов по направлениям «информационные технологии» и «вычислительная техника».
Это объясняет тот факт, что преподаватели школы вместе с аспирантами и научными работниками добились столь высоких достижений в исследованиях в широком спектре предметов. Вот неполный перечень созданных по направлениям исследовательских групп: Аппаратные средства и встроенные системы, Кибербезопасность и компьютерно-техническая экспертиза, Аналитика данных и управление, Вычислительный интеллект.
Однако устаревшая информационная инфраструктура школы, поддерживавшая два типа кластеров, не справлялась с задачей многодисциплинарных исследований, которые необходимы разработчикам. Ограничение в вычислительных ресурсах также постоянно приводило к длительному ожиданию выполнения поставленных в очередь задач, что отрицательно сказывалось на продуктивности.
Для того чтобы научные работники могли эффективно и результативно использовать современные технологии для доступа к материалам исследований, необходимо организовать хранение всей документации в едином пуле ресурсов, через который можно обмениваться информацией. Такой пул должен скоординировать действия и объединить усилия участников научно-исследовательского процесса.
Более того, направления, в которых ведутся исследования в рамках школы, многообразны и зачастую сочетают в себе элементы других направлений. Для реализации некоторых программ требуются «толстые» узлы (узлы с большой емкостью памяти) и высочайшая вычислительная производительность.
Следует принять во внимание активное сотрудничество научных работников в ходе исследования, а также тот факт, что выполняемые ими задачи сильно различаются в величине рабочей нагрузки в пиковые и непиковые периоды времени, а потребности в ресурсах быстро меняются. Для достижения данных целей школе потребовалась облачная ИТ-платформа с возможностью гибкого деления на разделы и быстрого конфигурирования.
Решение
Замена множества систем одним решением
Руководство школы приступило к поиску оптимального решения и заменила имеющиеся в огромном множестве традиционные системы одним объединённым решением, способным удовлетворить потребности как преподавателей, так и исследователей.
Данная система должна иметь достаточную емкость и возможность расширения в любое время. Кроме того, вычислительный узел должен поддерживать работу занимающих много памяти последовательных программ, программ OPENMP и Message Passing Interface (MPI). И наконец, решение должно обеспечить более высокую плотность при меньшей площади физического пространства и одновременно быть энергоэффективным.
Став партнёром SCSE в деле внедрения новых технологий и трансформации деятельности школы, компания Huawei развернула серверную систему KunLun 9016 и СХД OceanStor, которые создали фундамент аппаратной платформы.
Преимущества
Получение централизованного пула ресурсов
Для создания пула научно-исследовательских ресурсов руководство школы выбрало флеш-систему хранения Huawei OceanStor и серверную платформу KunLun среди множества других, имеющихся на рынке предложений. Растет число научно-исследовательских проектов, в которых ресурсы вычисления и хранения объединяются в единый пул, создающий удобную среду для обмена информацией и продвижения проектов.
Платформа Huawei KunLun — оптимально подходит под потребности школы и поддерживает работу последовательных программ, программ OPENMP и MPI, сильно нагружающих систему. Это решение предназначено для сценариев организации работы основных баз данных и мощных высокопроизводительных вычислительных узлов, консолидации сервисов и приложений, вычислений в оперативной памяти.
На каждом сервере KunLun работают по несколько HPC-приложений, в том числе высокопроизводительные базы данных, приложения машинного обучения и облачных вычислений, службы анализа больших данных. Благодаря гибкой комбинации методов физического и виртуального деления на разделы решение подходит как для мелких, так и крупномасштабных приложений, требующих разные вычислительные мощности, что упрощает и повышает эффективность использования сотрудниками университета централизованного пула ресурсов.
Руководство школы полностью признает, что всесторонний обмен ресурсами станет в дальнейшем основным фактором будущих научных исследований и взращивания талантливых специалистов. Повышенная эффективность обучения и проведения научных исследований позволит университету достичь новых высот.
Університети-партнери | ДонНТУ
Інститут Міжнародного Економічного Співробітництва, Польща
Instytut Rozwoju Współpracy Międzynarodowej
https://institute-icd. org/pl/
Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
http://kpi.ua
ТОВ „Фенікс Контакт”, Німеччина
PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG
Алматинський університет енергетики та зв’язку, Казахстан
Алматы энергетика және байланыс университеті
http://www.aipet.kz/
Державна Вища Професійна Школа ім. проф. Едварда Ф. Щепаніка у Сувалках, Польща
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. prof. Edwarda F. Szczepanika w Suwałkach
http://www.pwsz.suwalki.pl/
Технічний Університет Кайзерслаутерна , Німеччина
Technische Universität Kaiserslautern
www.uni-kl.de
Карінтійський університет прикладних наук, м.
Fachhochschule Kärnten
https://www.fh-kaernten.at
Університет прикладних наук FH Joanneum, Австрія
Fachhochschule Joanneum
https://www.fh-joanneum.at
Азербайджанський університет архітектури і будівництва, м. Баку, Азербайджан
Azərbaycan Memarlıq və İnşaat Universiteti
http://www.azmiu.edu.az/
Бакинський державний університет, м. Баку, Азербайджан
Bakı Dövlət Universiteti
http://bsu.edu.az/
Католицький університет Льовену, м. Левен, Бельгія
https://www.kuleuven.be/
Університет Карла де Гроте, м. Антверпен, Бельгія
Karel de Grote Hogeschool
https://www.kdg.be/
Білоруська державна сільськогосподарська академія, м. Горки, Республіка Білорусь
Белорусская Государственная сельскохозяйственная академия
http://www. baa.by/
Брестський державний технічний університет, м. Брест, Республіка Білорусь
Брестский государственный технический университет
http://www.bstu.by/
Полоцький державний університет, м. Новополоцьк, Республіка Білорусь
http://www.psu.by/
Новий університет Бакінгемширу, Велика Британія
Bucks New University
http://bucks.ac.uk/
Вірменський державний інженерний університет, м. Єреван, Вірменія
Հայաստանի Պետական Ճարտարագիտական Համալսարան
http://polytech.am/wpolytech/
Гаварський державний університет, м. Гавар, Вірменія
Գավառի պետական համալսարանը
http://www.gsu.am/
Тбіліський державний університет ім. Іване Джавахішвілі, м. Тбілісі, Грузія
თბილისის ივანე ჯავახიშვილის სახელობის სახელმწიფო უნივერსიტეტი
https://www.tsu.ge/
Грузинський технічний університет, м. Тбілісі, Грузія
საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტი
http://www.gtu.edu.ge/
Університет Гранади, м. Гранада, Іспанія
Universidad de Granada
http://www.ugr.es/
Університет Ла-Корунья, м. Ла-Корунья, Іспанія
Universidade da Coruña
https://www.udc.es/
Політехнічний університет Валенсії, м. Валенсія, Іспанія
Universitat Politècnica de València
https://www.upv.es
Університет Деусто, м. Більбао, Іспанія
Universidad de la Iglesia de Deusto
http://www.deusto.es
Університет Павія, м. Павія, Італія
Università degli Studi di Pavia
http://www.unipv.eu/site/home.html
Бєльський державний університет ім. Алеку Руссо, м. Бєльці, Молдова
Universitatea de stat A. Russo din Bălţi
http://www.usarb.md/
Технічний університет Молдови, м. Кишинів, Молдова
Universitatea Tehnică a Moldovei
http://www. utm.md/
Штутгартський університет, м. Штутгарт, Німеччина
Universität Stuttgart
http://www.uni-stuttgart.de/home/
Університет прикладних наук, м. Дюссельдорф, Німеччина
Hochschule Düsseldorf
http://www.hs-duesseldorf.de/en
Технічний університет, м. Ільменау, Німеччина
Technische Universität Ilmenau
http://www.tu-ilmenau.de/
Університет Падерборна, м. Падерборн, Німеччина
Universität Paderborn
www.uni-paderborn.de
Фраунгофський інститут промислової інженерії, м. Штутгарт Німеччина
Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Technologiemanagement
http://www.iao.fraunhofer.de/
Делфтський технічний університет, м.Делфт, Нідерланди
Technische Universiteit Delft
http://www.tudelft.nl/
Сілезький технічний університет, м. Глівіце, Польща
Politechnika Śląska w Gliwicach
http://www. polsl.pl/
Політехнічний інститут Лейрія, м. Лейрія, Португалія
Instituto Politécnico de Leiria
http://www.ipleiria.pt/
Лісабонський університет, м. Лісабон, Португалія
Universidade de Lisboa
http://www.ulisboa.pt/en/
Університет Сержи-Понтуаз, м. Сержи-Понтуаз, Франція
Université de Cergy-Pontoise
https://www.u-cergy.fr/
Ліонський інститут прикладних наук, м. Ліон, Франція
Institut national des sciences appliquées de Lyon
https://www.insa-lyon.fr/
Остравський технічний університет, м Острава, Чехія
Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava
http://www.vsb.cz/cs/
Технічний університет, м. Брно, Чехія
Vysoké učení technické v Brně
https://www.vutbr.cz/
Королівський технологічний інститут, м. Стокгольм, Швеція
Kungliga Tekniska högskolan
https://www.kth.se
ПРАВОВОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАЗВИТИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ ИННОВАЦИОННОЙ НАНОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
272727
Economic sciences and Management
Innovations in economics and management; management of innovations and innovative activity
Современные тенденции развития западных стран свидетельствуют о радикальных изменениях роли человека в хозяй-
ственной системе. Стремительный технологический прогресс приводит к тому, что творческие возможности личности, ее
способности к генерированию новых знаний и обработке информации становятся главными факторами производства, на-
ряду с трудом, землей и капиталом.
Ориентация на широкомасштабное производство массовых благ как основу благосостояния общества уходит в про-
шлое. По мере ускорения процесса демассификации и даже дематериализации производства, которое представляет собой
объективный базис формирования современного постиндустримального общества, наиважнейшим фактором конкурентос-
пособности экономики становится степень ее технологизации, а главным богатством страны — ее граждане или трудящиеся.
[1,C.187]
Как фактор производства информация и знания имеют свойства, качественно отличающие их от других факторов про-
изводства: в них противоречиво объединяются неограниченность и редкость высокого уровня, объективный характер и
безпрецедентный субъективизм, невозможность воссоздания и возможность тиражирования.
Информация, которая создается в условиях товарного хозяйства, может выступать объектом собственности и обмена,
однако подобные ограничения относятся только к специфическим ее видам и оставляют широкие возможности для распро-
странения базовой информации, на основе которой и генерируется новое знание. Более того, само право собственности на
информацию предусматривает формирование условий и гарантий ее максимального распространения, поскольку именно
это служит источником доходов собственника такого права. Потребление информации тождественно производству нового
знания, что приводит к замене в экономике знаний редкости ресурсов их распространением, и позволяет утверждать, что
распространение информации тождественно ее самовозрастанию. [2, C.83]
Распространенность и фактическая неограниченность информации создает сложности стоимостной оценки как ее
самой, так и продуктов, в создании которых она играет доминирующую роль. Таким образом, с возрастанием значения
информационных благ постепенно создается ситуация, при которой невозможно определить ни общественные, ни даже
индивидуальные усилия и затраты, вложенные в тот или иной продукт. [1,C.87]
Важной чертой как производства, так и потребления информации и знаний выступает тот факт, что эти процессы являются
субъект – субъектными. Это означает, что информация, потенциально доступная большому количеству людей, реально усваивает-
ся лишь их небольшою частью. Потребление информации не ограничивает ее использование другими членами общества, однако
этот процесс обуславливается наличием у каждого конкретного человека специфических способностей, специальных знаний и
умений. Такое свойство информации называют избирательностью, которая в последние годы стала объектом пристального вни-
мания социологов и экономистов, так как информация представляет собою наиболее демократический источник власти, который
доступен всем и не монополизирован. Однако, в то же время, информация выступает и наименее демократическим фактором
производства, так как доступ к ней не означает владение. [1, C.112] Специфика личностных качеств человека, его мировоззре-
ние, условия развития, психологические характеристики, способность к систематизации, память и уровень интеллекта являются
главными факторами, ограничивающими возможности пользования этим ресурсом. Кроме этого, исследователи отмечают, что
информация, не зависимо от того, что имеет характер общественного блага, должна рассматриваться как благо уникальное, так как
не существует такого занния, которое не было бы персонифицированным. [3, C.46]
Анализ новых явлений хозяйственной деятельности свидетельствует об интенсивном размытии ранее четко
формализированных основ обмена, неэффективности стоимостных регуляторов общественного производства и неспосо-
бности известных до этого рыночных закономерностей объяснить новые хозяйственные процессы.
Известно, что товарное производство предусматривает разделение труда, то есть — субъекты хозяйствования создают про-
дукт, который характеризуется потребительской стоимостью. Рыночное хозяйство возникает на таком этапе развития товар-
ного производства, когда принципы товарного обмена распространяются не только на большую часть потребительских благ,
но и на все главные условия и ресурсы производства. Таким образом, целью рыночного хозяйства, в отличие от товарного
производства, становится максимизация присвоенной стоимости.
В свою очередь, размытость закономерностей рыночного хозяйства и воссоздание на новом уровне, системы отношений
товарного производства как инструмента перераспределения потребительских стоимостей является важнейшим признаком
постэкономической трансформации, которая означает, что преодоление рыночного хозяйства не означает устранения товар-
ного производства.
Главными факторами производства постиндустриального общества становятся информация и знания, их истин-
ная ценность проявляется исключительно в условиях максимально интенсивного обмена. Однако при этом, в силу как
неограниченных возможностей доступа к информации, так и ее влияния на творческих личностей, над процессом обмена
перестает довлеть его эквивалентный стоимостный характер. В новых условиях люди стремятся максимизировать потреби-
тельскую стоимость и полезность информации, которые остаются полностью субъективными. Таким образом, становление
постиндустриального общества предусматривает переход от рыночного хозяйства к новой форме товарного производства,
от объективной стоимости к субъективной полезности.
Специфическим признаком модификации отношений обмена является деструкция стоимостных отношений как со стороны
производства, так и со стороны потребления. Первым условием, необходимым для стоимостной оценки тех или иных товаров и
услуг, выступает повторяемость производственного процесса и возможность воспроизводства продукта, что и определяет воз-
можность квалификации затрат на его производство. Вторым условием является возможность применения стоимостных оценок
к факторам производства, то есть, — их воспроизводство. Таким образом, в полной мере поддаются стоимостным оценкам лишь
воспроизводимые блага, созданные при помощи воспроизводимых факторов производства. [1, C.143]
Тем временем, постиндустриальная хозяйственная система, которая базируется на использовании новых производственных
ресурсов, создается на основе сотрудников нового типа. Превращение знаний и информации в непосредственную произво-
дительную силу делает невозможным квантификацию затрат производства и труда в информационном секторе.
Исследователи уже сегодня отмечают снижение субъективной полезности продуктов массового производства. Тем самым
усложняется определение стоимости как объективной категории. Если ранее, в индустриальном обществе, индивидуальные
потребности в материальных благах, сталкиваясь с ограниченностью их предложения, создавали и поддерживали состояние
рыночного равновесия, то сегодня потребности нового типа, которые формируются на основе стремления личности к само-
реализации, не могут быть усреднены таким образом, чтобы при взаимодействии с усредненными затратами определять
пропорции обмена. То есть, новое содержание полезности заключается не столько в универсальной потребительской стои-
мости продукта, сколько в его высоко индивидуализированной символичной ценности (sign-in value). [1, C. 172]
Феномен символической ценности, хотя и определяется как одна из форм проявления полезности, рассматривается бо-
лее сущностно и глобально. Развивая комплексное понимание символической ценности как категории, которая не только
логически, но и исторически заменяет потребительскую и меновую стоимость в качестве главного мотива производства,
иссследователи определяют три стадии в процессе становлення стоимостных отношений по признаку доминирования той
или иной субстанции на каждой из них: натуральную, товарную и структурную – и отмечают возможность формирования
основ четвертой.
Следует обратить внимание на то, что в той мере, в которой деятельность работника интеллектуальной сферы создает
неквантификационные затраты производства, индивидуализированное статусное потребление, в котором человек выражает
Crystal Vue O2O2 6 Линз
BrucesarSL 21. 09.2019
Компания в Самаре помогает начать свой бизнес он-лайн, который сегодня охватывает в свои возможности стратегию, продвижение, взаимоотношения с клиентами и настройку процессов, рекламу, исследование рынка, повышение узнаваемости бренда, которые бы связывали он-лайн-дело с офлайн-услугами. Больше 45 организаций работают с нашей компанией. Наши сотрудники проводят: Содержание. Систематическое создание нового содержания дает возможность занимать наиболее высочайшие позиции, давая поисковым системам намного больше страниц в интересах индексирования, а посетителям — намного больше факторов для перехода на ваш собственный онлайн-проект. Исследование ключевых слов. Определяем главные определения и первостепенные слова, которые ваша основная посетители применяет с целью поиска услуг, продуктов и тем, сопряженных с вашей интернет компанией. Локальное SEO. Оптимизация наполнения на месте. После формирования перечня целевых основных слов оптимизируем страницы будущего web-сайта, чтобы сосредоточиться вокруг этих определений. Поисковая оптимизация(Seo): используем карты сайта,адаптивный дизайн и структурированные данные,скорость сайта, дабы поднять ваш личный показатель. Формирование гиперссылок. Yandex придает огромное ценность web-сайтам с разнообразными ссылочками на них.
[size=6][url=https://samarawebstudio.ru/]Дизайн сайта[/url][/size]
Высокая зарплата, высокая должность, высокая ответственность — для самых амбициозных соискателей Superjob отобрал самые дорогие вакансии месяца! Попробовать свои силы можно в Москве, Санкт-Петербурге, Владивостоке, Волгограде, Воронеже, Екатеринбурге, Казани, Краснодаре, Красноярске, Нижнем Новгороде, Новосибирске, Омске, Перми, Ростове-на-Дону, Самаре, Уфе, Хабаровске, Челябинске и других городах. Если вы только начинаете свою карьеру, то на эти вакансии нужно обратить особое внимание, чтобы знать, к чему стремиться! Читать статью »
На данный момент мы несомненно помогли многим компаниям в таких областях как: компьютеры информационные технологии онлайн-банкинг туризм и отдых недвижимость мебель, бытовая техника розничная торговля. Нашим работникам удалось продажи, увеличить их трафик, реорганизовать процессы, улучшить связь. Приглашаем вас лично к партнерству с нашей компанией. Продвинем ваш собственный портал в ТОП Яндекс и google.
Режим работы и контакты — Научная библиотека
Библиотека находится в Горно-металлургическом корпусе (ГМК)
• Библиотека открыта каждый день, кроме государственных праздников. Выходной день — воскресенье.
• Время работы читальных залов и абонементов — с 8. 30 до 17.30 с понедельника по пятницу.
• Время работы читальных залов в офисах 176 и 265 с 8.30 до 20.00 с понедельника по пятницу и с 10.00 до 17.00 в субботу.
• Во время сеанса читальный зал в кабинете 269 также работает с 8.30 до 20.00.
Расположение и режим работы абонементов и читальных залов
Абонемент, читальные залы | Шкаф | Телефон | График работы |
1 этаж | из 8.С 30 до 17.30, перерыв 13.00-14.00, Суббота выходной | ||
Подписка на литературу на русском языке для студентов бакалавриата | 187 | 257-71-30 (73-10) | |
Подписка на литературу на русском языке для студентов старших курсов, магистрантов, докторантов и сотрудников | 174 | ||
Подписка на научную литературу | 172 | 257-71-30 (73-10) | |
Подписка художественной литературы | 183 | 257-71-30 (73-36) | |
Читальный зал редких книг и диссертаций | 177 | ||
Читальный зал периодических изданий | 176 | из 8. 30 до 20.00, без перерыва, в субботу — с 10.00 до 17.00 | |
2 этаж | с 8.30 до 17.30, перерыв 13.00 — 14.00, суббота выходной | ||
Подписка на казахскую литературу для студентов младших курсов | 266 | 257-71-30 (73-56) | |
Подписка на литературу на казахском языке для студентов старших курсов, магистрантов, докторантов и сотрудников | 271 | 257-71-30 (73-29) | |
Подписка на ИИТТ | 264 | 257-71-30 (73-32) | |
Подписка на иностранную литературу | 270 | 257-71-30 (73-55) | |
Читальный зал | 268 | ||
Читальный зал | 273 | ||
Читальный зал | 269 | ||
Зал электронных ресурсов | 265 | из 8. 30 до 20.00, без перерыва, в субботу — с 10.00 до 17.00 |
Отделения | Услуги | Шкаф | Телефон | График работы |
1 этаж | из 8.С 30 до 17.30, перерыв 13.00 — 14.00, Суббота выходной | |||
Отдел обслуживания клиентов | Оформление, консультации по работе с электронным каталогом, выпуску книг на дом, обслуживание в читальных залах и др. | 174 | (7224) | |
Отдел комплектования и научной обработки | Приобретение литературы, выполнение заказов отделов. | 191 | 257-71-30 (71-30) | |
2 этаж | ||||
Информационно-аналитический отдел | Формирование баз данных, консультирование, организация тренингов, вебинаров и др. | 260 | (7331) |
Позиция | Полное наименование | Корпус | Телефон | E- почта |
Директор | Узбаева Багдат Жумашевна | 179 | 257-71-08 (7108) | bagdat_u @ mail. ru |
Заместитель директора | Даулетова Жанат Койбагаровна | 181 | 292-23-80 (7330) | |
Начальник отдела комплектования и научной обработки | Даулетова Жанат Койбагаровна | 191 | 257-71-30 (7130) | жанат[email protected] |
Заведующий сектором каталогизации | Акимжанова Мейрмагуль Шарипхановна | 185 | 257-71-30 (7336) | |
Начальник отдела книгохранилища | Жакиянова Нургуль Сапархановна | 174а | 257-71-30 (7224) | Жакиянова1966 @ mail.ru |
Начальник информационно-аналитического отдела | Шабанбаева Эльмира Насретдиновна | 260 | 292-09-75 (7331) | eli. [email protected] |
Начальник сервисной службы | Оразгулова Дарья Сахановна | 174 | 257-71-30 (7224) | daria-66 @ mail.ru |
Электронный адрес библиотеки — libr @ ntu. кг
Реализация мелкочешуйчатых мембран из оксида графена для сверхбыстрой нанофильтрации органических растворителей в зависимости от размера
ВВЕДЕНИЕ
Одной из наиболее распространенных проблем, с которыми сталкивается фармацевтическая промышленность, являются отходы органических растворителей ( 1 ). Органические растворители в настоящее время составляют ~ 80% отходов, образующихся в типичном фармацевтическом процессе, и ~ 56% материалов, необходимых для производства активных фармацевтических ингредиентов ( 1 , 2 ).Большой объем отработанных растворителей требует их отделения и регенерации, что может составлять от 40 до 80% совокупных капитальных и эксплуатационных затрат ( 3 , 4 ). Следовательно, фармацевтической промышленности необходимо внедрять более эффективные технологии для удовлетворения энергетических и экономических требований разделения и регенерации отработанных органических растворителей. Мембранная технология предлагает несколько конкурентных преимуществ по сравнению с традиционными процессами разделения, которые включают энергоэффективность, экономичность, надежную конструкцию процесса и небольшую занимаемую площадь на предприятии ( 5 ).Для достижения этих преимуществ разработка высокоэффективных мембран для нанофильтрации органических растворителей (OSN) считается стратегическим направлением. В последнее время мембранно-селективные скин-слои, созданные из двумерных материалов на основе графена, выглядят многообещающими, поскольку однослойный графен имеет самое низкое возможное сопротивление переносу, учитывая его моноатомную толщину ( 6 , 7 ). Кроме того, нанолисты из оксида графена (GO) легко обрабатываются в растворе, что позволяет легко преобразовывать их в ламинированные мембраны с поверхностными сетками с низким коэффициентом трения. Эта архитектура способствует сверхбыстрому переносу молекул воды в пределах настраиваемого промежутка между слоями, который действует как четко определенные наноканалы, обеспечивая, таким образом, точное молекулярное просеивание ( 8 , 9 ). Кроме того, регулируемые физико-химические свойства GO наделяют мембраны на основе GO большой универсальностью для множества различных применений мембран ( 10 — 12 ).
По сравнению с более широко применяемыми жидкофазными мембранными процессами, такими как обратный осмос, OSN является относительно новой технологией, которая часто известна как устойчивая к растворителям нанофильтрация (SRNF) ( 13 — 17 ).Подлежащие разделению растворенные вещества обычно имеют молекулярную массу (MW) от 200 до 2000 Да ( 3 ). Обычно также сообщается о более узком диапазоне между 200 и 1000 Да ( 13 ). С точки зрения стабильности мембраны, мембраны на основе GO имеют большее значение для OSN, чем для очистки воды. Это потому, что они гидрофильны, что делает их очень чувствительными к набуханию и последующему разрушению мембраны в присутствии воды ( 18 ). Мембраны GO демонстрируют более высокую мембранную стабильность во многих органических растворителях ( 19 ).Проницаемость для органических растворителей не всегда может иметь заметное преимущество перед существующими устойчивыми к растворителям полимерными мембранами ( 20 ). Чтобы получить более высокую проницаемость, Huang et al. ( 21 ) синтезировал сольватированный восстановленный GO (S-rGO) и продемонстрировал ламинированную мембрану толщиной 18 нм с проницаемостью для метанола, близкой к 80 литрам · м −2 час −1 бар −1 . Недавно Ян и др. ( 22 ) также изготовил ультратонкую (8 нм) мембрану с селективным слоем на основе крупночешуйчатого GO (LFGO) с поперечными размерами от 10 до 20 мкм.Хотя мембрана состояла из высокослоистого ОГ с точными свойствами молекулярного сита, проницаемость для метанола была низкой, всего лишь ~ 10 литров на метр -2 час -1 бар -1 . Таким образом, мы подготовили более толстый селективный слой (~ 70 нм) для повышения стабильности мембраны, но включили две дополнительные стратегии проектирования, чтобы максимизировать разделяющую способность наших мембран на основе GO: (i) контроль поперечных размеров нанолистов GO и (ii) катионный контроль. сшивание и интеркаляция.Механизм разделения за мембранами GO определяется в первую очередь длиной или извилистостью путей переноса и расстоянием между слоями между нанолистами ( 8 , 22 , 23 ). Наша мотивация состоит в том, чтобы продемонстрировать высокопроизводительные сверхбыстрые OSN путем настройки расстояния между слоями GO в мембране для создания более коротких и менее извилистых путей за счет управления поперечными размерами нанолистов GO (рис. 1A).
Рис. 1 Зависимость ламинатов на основе GO от размера, контролируемая поперечным размером нанолистов GO.( A ) Схематическое изображение, показывающее ключевую стратегию, использованную в этой работе. Катионы La 3+ (синие сферы), вставленные между нанолистами GO, обеспечивают проникновение метанола (C, черный; H, белый; O, красный), но исключают молекулы растворенных веществ (желтая сфера). Молекула метанола следует менее извилистому и более короткому пути (фиолетовый) для случая SFGO, что приводит к более быстрому переносу через мембрану GO. Использование LFGO представляет собой более извилистый и длинный путь (красный), что приводит к более низкой проницаемости для метанола.( B ) Профили распределения поперечных размеров SFGO и LFGO, как обозначено их площадью поверхности. Профили были составлены из более чем 500 различных изображений АСМ. ( C и D ) Топографии АСМ, показывающие высотные изображения нанолистов SFGO и LFGO, используемых в этой работе.
Здесь для изготовления мембран методом фильтрации под давлением использовались два типа нанолистов GO, мелкочешуйчатый GO (SFGO) и LFGO. Чтобы повысить технологичность SFGO через мембрану, мы специально разработали ультратонкую мембрану SFGO, сшитую ионами трехвалентного лантана (III), чтобы создать химически стабильную мембрану SFGO (SFGO-La 3+ ). La 3+ выбран из-за его исключительной сшивающей (координационной) способности ( 24 ). Большой ионный радиус La 3+ делает его подходящей прокладкой для настройки межслоевого расстояния в мембранах GO ( 24 ). Обе мембраны SFGO-La 3+ и La 3+ –сшитые LFGO (LFGO-La 3+ ) оценивали на их проницаемость с использованием до девяти различных типов растворителей. Что еще более важно, разделение мембран осуществлялось с использованием пяти различных органических красителей, растворенных в воде, метаноле и других более жестких органических растворителях.Долговременную стабильность мембран оценивали при двух различных гидродинамических напряжениях, вызванных тупиковой и поперечной фильтрацией, с результатами моделирования, подтверждающими эффективность сшивки катионами La 3+ и образование термодинамически выгодные сети нанолистов SFGO. Эти стабильные сети не могут быть легко реализованы другими катионами, такими как Co 2+ .
РЕЗУЛЬТАТЫ
Синтез ультратонких мембран SFGO-La
3+ и LFGO-La 3+Нанолисты GO, использованные в данном исследовании, были получены с помощью модифицированного метода Хаммерса ( 25 ).Чтобы добиться контроля поперечных размеров, нанолисты GO были подвергнуты определенной продолжительности обработки ультразвуком с последующим центрифугированием на разных скоростях (см. Материалы и методы). Полученные в результате расслоенные однослойные SFGO и LFGO (рис. S1, A и B) показали разницу в поперечных размерах в несколько раз. Соответственно, SFGO имеет площадь моды 0,03 мкм 2 с узким распределением по размерам, в то время как LFGO имеет относительно более широкое распределение с площадью моды в диапазоне 0.От 43 до 0,51 мкм 2 (рис.1, B — D). Самый непосредственный эффект, вызванный большой разницей в поперечных размерах, очевиден при изготовлении ультратонких мембран. В качестве подложки мембраны был выбран нейлоновый субстрат с размером пор 0,2 мкм из-за его устойчивости к растворителям, широкой коммерческой доступности и небольшого размера пор, обычно доступных на рынке. Безупречный слой селективной оболочки из LFGO легко собирался поверх нейлоновой подложки. Изображения, полученные с помощью автоэмиссионного сканирующего электронного микроскопа (FESEM), показывают, что LFGO образовывал однородный и гомогенный ламинат на подложке (рис.2А). Однако укладку гомогенного ламината для SFGO выполнить было труднее, учитывая, что его поперечный размер был в основном меньше, чем размер пор подложки (рис. 1B). Лишь небольшая часть SFGO с поперечными размерами больше, чем поры, успешно удерживалась на подложке в локализованных областях, но этих областей было недостаточно, чтобы обеспечить распространение в полностью однородный ламинат (рис. 2B).
Рис. 2 Характеристики мембраны.( A — C ) Изображения FESEM, сравнивающие морфологию верхней поверхности исходных мембран LFGO и SFGO с таковой мембраны SFGO-La 3+ (белые шкалы, 1 мкм).Вставки: изображения FESEM нижележащих нейлоновых подложек (черные масштабные полосы, 1 мкм). Неполное формирование ламината мембраны SFGO, как показано на (B), подтверждается сходной морфологией поверхности и подложки. Только небольшие участки субстрата покрыты SFGO, как показано желтой стрелкой. ( D и E ) Оптические изображения мембраны SFGO-La 3+ , демонстрирующие изгиб мембраны, потенциально допускающие надежное обращение. Масштабные линейки 1 см. Фото: Лина Ни, NTU, Сингапур.( F и G ) Изображения FESEM, сравнивающие морфологию поперечного сечения мембран SFGO-La 3+ и LFGO-La 3+ соответственно. Толщина ламинатов SFGO-La 3+ и LFGO-La 3+ геометрически оценивается как ~ 70 нм, как показано желтыми стрелками и линиями. Масштабные линейки, 200 нм. ( H и I ) Картирование EDX-элементов лантана на верхней поверхности мембраны SFGO-La 3+ , демонстрирующее четко однородное распределение интеркалированных катионов La 3+ . Шкала 10 мкм.
Таким образом, для изготовления мембран с прочными селективными слоями SFGO, мы использовали катионную сшивку La 3+ для стабилизации нанолистов SFGO с целью получения сети сшитых SFGO, которая достаточно велика, чтобы образовать непрерывный ламинат на подложку. Используя ту же загрузку 14,4 мкг / см -2 в качестве сравнительной первичной мембраны LFGO, непрерывный и однородный ламинат SFGO-La 3+ был успешно нанесен на нейлоновую подложку с помощью фильтрации под давлением (рис.2С). Визуально полученная мембрана SFGO-La 3+ демонстрирует однородную поверхность с гладкой отделкой, а ее механическая гибкость предполагает высокий потенциал для надежного обращения с мембраной (рис. 2, D и E). На уровне микроструктуры изображения FESEM также выявляют непрерывную морфологию поверхности, аналогичную исходной мембране LFGO (рис. 2, A и C). Кроме того, морфология поперечного сечения мембраны SFGO-La 3+ показывает однородную толщину ~ 70 нм, что сопоставимо с толщиной мембраны LFGO-La 3+ (рис. 2, F и G), а также профиль высоты, который был измерен с помощью атомно-силовой микроскопии (AFM; рис. 1C). Энергодисперсионный рентгеновский анализ (EDX) дополнительно подтверждает, что катионы La 3+ гомогенно диспергированы в мембране SFGO-La 3+ (рис. 2, H и I). Соответственно, на основе этой накопленной информации рассчитано, что путь диффузии мембраны SFGO-La 3+ в> 4,2 раза короче, чем у мембраны LFGO-La 3+ , что свидетельствует об успехе нашей Стратегия использования контроля боковых размеров GO для создания более короткого пути транспортировки для быстрого проникновения растворителя (примечание S1).Собственные дефекты в нанолистах GO являются обычным явлением, которые также могут влиять на проницаемость GO-мембраны, учитывая возможность транс-листового потока через точечные дефекты ( 26 , 27 ). Этот результат наблюдал Сарасват и др. с использованием нанолистов GO с разницей в поперечных размерах на два порядка ( 26 ). Однако разница в поперечных размерах между SFGO и LGFO составляет всего <4 раз, и, таким образом, мы считаем, что влияние внутренних дефектов менее значимо по сравнению с воздействием бокового размера.
Затем, чтобы подтвердить координационную силу La 3+ , мы сравниваем его с ранее изученным двухвалентным ионом кобальта (II) Co 2+ , который был признан перспективным для контроля межслоевого расстояния GO ( 23 , 28 ). Как SFGO, так и LFGO агрегировались почти сразу после добавления катионов La 3+ к суспензиям (рис. S2, A и B). Однако агрегации с Co 2+ не происходило, что продемонстрировано прозрачными суспензиями SFGO- и LFGO-Co 2+ после добавления Co 2+ (рис.S2, C и D). Мы связываем это с сильной координационной способностью катионов La 3+ , которая способствует быстрому сшиванию SFGO с образованием сетей SFGO-La 3+ , которые достаточно велики, чтобы казаться видимыми. Чтобы избежать дефектов, возникающих из-за этих больших сетей, мы выполнили дополнительную обработку ультразвуком, чтобы получить четкую дисперсию более мелких сетей SFGO-La 3+ для изготовления мембран. Тщательно контролируя продолжительность обработки ультразвуком (см. Материалы и методы), более мелкие сети SFGO-La 3+ сохраняли стабильную дисперсию без заметной агрегации в течение до 1 часа (рис.S2, E и F). В то же время сетки SFGO-La 3+ были достаточно большими, чтобы позволить мембранную обработку путем гомогенного осаждения на нейлоновой подложке, прежде чем постепенно проявлялись признаки повторной агрегации. По сравнению с катионным сшиванием La 3+ дисперсия SFGO-Co 2+ оказалась стабильной в течение> 5 часов (рис. S2, G и H). Однако из-за более слабой координационной способности Co 2+ ( 29 ) SFGO-Co 2+ не смог создать достаточно большие сети, чтобы сформировать непрерывный ламинат на нейлоновой подложке (рис. S3).
Характеристики OSN
Эффективность разделения OSN мембраны SFGO-La 3+ была оценена путем тупиковой фильтрации при давлении 1 бар из-за легкости и простоты метода. Сначала мы оценили проницаемость воды и различных обычных органических растворителей (рис. 3А). Как правило, проницаемость мембраны SFGO-La 3+ показала преобладающую зависимость от вязкости растворителя. Зависимость была проиллюстрирована уравнением Хагена-Пуазейля (примечание S2), которое показало почти обратно пропорциональное уменьшение проницаемости по мере увеличения вязкости (рис.S4 и таблица S1). Этот результат соответствует результатам из предыдущих отчетов ( 21 , 30 ). Кроме того, было обнаружено, что молекулярный размер растворителей оказывает значительное влияние. Например, несмотря на схожую вязкость, ацетонитрил показал более высокую проницаемость по сравнению с ацетоном, учитывая его меньший молекулярный размер (таблица S1). Эти результаты предполагают, что наш SFGO-La 3+ имеет мембранную целостность, эквивалентную целостности непрерывной нанопленки ( 30 ). Затем мы оценили проницаемость мембраны LFGO-La 3+ . Проницаемость мембраны LFGO-La 3+ продемонстрировала аналогичную тенденцию, причем каждый оцениваемый растворитель показал более низкую проницаемость, чем его аналог SFGO-La 3+ (фиг. 3A). Особый интерес представляет значительно более низкая проницаемость мембраны LFGO-La 3+ по отношению к ацетону, ацетонитрилу и метанолу, что, как полагают, связано с высокой полярностью и низкой вязкостью растворителей, как показано в таблице S1 ( 22 , 31 ).В дальнейшем в данном исследовании мы выбрали метанол в качестве модельного органического растворителя, поскольку он широко используется в фармацевтической промышленности ( 32 , 33 ). Более того, метанол может растворять многие органические красители, что позволяет проводить последующие оценки селективности мембраны.
Рис. 3 Характеристики OSN наших мембран GO.( A ) Проницаемость чистой воды и различных чистых органических растворителей через мембраны SFGO-La 3+ и LFGO-La 3+ в зависимости от их вязкости. Обнаружено, что проницаемость обратно пропорциональна вязкости растворителей, что указывает на то, что проницаемость через мембраны GO регулируется потоком Хагена-Пуазейля. ( B ) Сравнение проницаемости чистого метанола и воды через первичную мембрану LFGO, а также мембраны LFGO-Co 2+ , LFGO-La 3+ и SFGO-La 3+ . Примечательно, что мембрана SFGO-La 3+ демонстрирует на порядок более высокую проницаемость для чистого метанола по сравнению с другими мембранами.(От C до F ) Характеристики разделения мембран SFGO-La 3+ и LFGO-La 3+ , продемонстрированные различными растворами 10 ppm, содержащими органические красители с разным зарядом и молекулярной массой в воде или метанол (подробности см. в таблице S2). Эффект зависимости от размера здесь подтверждается более высокой проницаемостью для метанола мембраны SFGO-La 3+ , чем у аналога LFGO-La 3+ при высокой селективности мембраны. Вставки: оптические изображения, показывающие цвета растворов красителей до и после процесса NF.Планки погрешностей для некоторых точек данных не видны из-за небольших экспериментальных ошибок. Фото: Лина Ни, NTU, Сингапур.
Успех нашей стратегии четко отражается в сверхбыстрой проницаемости для чистого метанола наших мембран GO. Мембрана SFGO-La 3+ показала проницаемость для чистого метанола до 2,7 раз выше, чем мембрана LFGO-La 3+ (рис. 3B). Кроме того, для мембраны SFGO-La 3+ наблюдалась на порядок более высокая проницаемость по сравнению с LFGO-Co 2+ и исходными мембранами LFGO.Эта общая тенденция аналогичным образом наблюдалась при использовании воды в качестве растворителя, но с другой степенью увеличения проницаемости из-за более высокой вязкости воды (рис. 3B). Мы связываем более высокую метанольную проницаемость мембраны SFGO-La 3+ с более короткими и менее извилистыми путями транспорта, образованными SFGO, при этом менее вязкий метанол демонстрирует более быстрый перенос в увеличенном межслоевом интервале La 3+ –кросс. -связанные мембраны GO (рис. 1А). Чтобы проверить наше утверждение, мы дополнительно оценили селективность мембраны, чтобы предоставить доказательства того, что сверхбыстрая проницаемость метанола не была результатом дефектов мембраны.Пять органических красителей с разным зарядом и молекулярной массой, включая метиловый оранжевый (MO; 327,33 г · моль -1 ), кристаллический фиолетовый (CV; 407,98 г · моль -1 ), кислый фуксин (AF; 585,53 г · моль -1 ). ), кислотный красный 94 (AR; 1017,63 г моль -1 ) и алциановый синий (AB; 1298,86 г моль -1 ) — растворяли в метаноле и воде для измерения селективности (подробные сведения об органических красителях см. в таблице S2. ). Когда в качестве растворителя использовалась вода, мембраны SFGO-La 3+ и LFGO-La 3+ продемонстрировали водопроницаемость ~ 30 и 24 литра м -2 час -1 бар -1 , соответственно, что сопровождалось показателем отклонения более 95% (рис. 3, В и Г). Эти результаты хорошо согласуются с данными в литературе ( 10 , 34 ), предполагая, что качество и целостность наших мембран сопоставимы с современными современными мембранами для нанофильтрации (NF) на основе графена.
Что еще более важно, когда метанол использовался в качестве растворителя для нанесения OSN, наша мембрана SFGO-La 3+ показала превосходную степень отторжения, превышающую 95%, для красителей с большей молекулярной массой, таких как AF и AR. В частности, AB дал отклонение почти на 100% (рис.3E). Однако из-за их более низких MW, MO и CV показали значительно более низкий уровень отклонения — 43 и 9%, соответственно (рис. 3E). Скорость отклонения отрицательно заряженной МО была заметно выше, несмотря на то, что она имела более низкую молекулярную массу 327 г моль -1 по сравнению с таковой у положительно заряженного CV при 408 г моль -1 (таблица S2). Вероятно, это результат электростатического отталкивания между отрицательно заряженными растворенными веществами и поверхностью мембраны, учитывая, что мембрана SFGO-La 3+ также проявляла отрицательный заряд в широком диапазоне pH от 3 до 9 (рис. S5). Таким образом, мембрана SFGO-La 3+ , по-видимому, исключает отрицательно заряженный краситель посредством исключения Доннана ниже молекулярной массы 586 г моль -1 . Выше этого порогового значения MW эффект молекулярного просеивания становится более доминирующим по сравнению с исключением по Доннану, что подтверждается высокими показателями отклонения AF, AR и AB, независимо от их электрических зарядов. Точно так же эффект молекулярного просеивания также был очевиден из результатов отторжения мембраны LFGO-La 3+ , показав показатели значительно выше 97% для более крупных красителей AF, AR и AB (рис.3F).
Обращает на себя внимание более низкая проницаемость для растворителей мембраны SFGO-La 3+ при подаче растворов красителей (рис. 3E) по сравнению с чистыми растворителями (рис. 3, A и B). Как правило, растворы красителей имеют более низкую, чем ожидалось, проницаемость из-за концентрационной поляризации (CP), что является обычным явлением, когда растворенные вещества накапливаются на поверхности мембраны, что приводит к падению движущей силы ( 10 , 35 ). В этом исследовании CP вызывал падение метанольной проницаемости мембраны SFGO-La 3+ на ~ 12%, достигая среднего значения ~ 100 литров м -2 часов -1 бар -1 , когда оценивая различные растворы красителей (рис.3E). Несмотря на это, проницаемость для метанола (из растворов красителей) мембраны SFGO-La 3+ (рис. 3E) оставалась в 2,6 раза выше, чем проницаемость для чистого метанола мембраны LFGO-La 3+ (рис. 3B). ). Более того, если мы сравним характеристики отделения раствора красителя, мембрана SFGO-La 3+ демонстрирует метанольную проницаемость до 2,9 раз выше, чем мембрана LFGO-La 3+ при аналогичных скоростях отвода красителя (таблица S3). Для дальнейшего повышения эффективности разделения мы провели оценку фильтрации с поперечным потоком на мембране SFGO-La 3+ с использованием раствора красителя AF.Из-за сдвига, создаваемого гидродинамикой поперечного потока на поверхности мембраны, CP снижается, что приводит к увеличению проницаемости воды и метанола на 28 и 41% соответственно по сравнению с результатами, полученными при тупиковой фильтрации (таблица S3). Степень удаления AF в воде и метаноле также примерно равна почти 100 и 96% соответственно (рис. S6). Эти результаты не только демонстрируют, что наши тупиковые результаты являются репрезентативными для результатов поперечного потока при более низкой проницаемости, но также подтверждают нашу предыдущую гипотезу о том, что мембрана SFGO-La 3+ предлагает более короткий и менее извилистый путь для транспорта растворителя, и увеличенное расстояние между слоями за счет интеркаляции La 3+ дополнительно усиливает сверхбыструю проницаемость для растворителя без снижения селективности мембраны.
Сверхбыстрая проницаемость для растворителей наглядно продемонстрирована простым тестированием производительности (таблица S3). Наша мембрана SFGO-La 3+ показала проницаемость для метанола, которая, по крайней мере, в 1,3 раза выше, чем у современных мембран на основе GO и rGO для применения в OSN, при оценке растворов красителей ( 21 , 22 , 36 , 37 ). Кроме того, с проницаемостью метанола до 2,6 раз при сопоставимой, если не лучшей, селективности мембраны, чем у интеркалированной GO-мембраны Mg 2+ (GO-Mg 2+ ) ( 22 ), положительный эффект привел к по La 3+ интеркаляция легко различима.Помимо мембран на основе графена, наша мембрана SFGO-La 3+ также демонстрирует конкурентоспособные характеристики OSN среди других типов мембран, которые включают полимерные нанопленки с внутренней микропористостью ( 30 , 38 ), на основе наноматериалов (тонкие — пленка) композитные мембраны ( 37 , 39 , 40 ) и функционализированные мембраны из нитрида бора (таблица S3) ( 41 ). Вместе наша стратегия использования SFGO с интеркаляцией и сшивкой La 3+ эффективна для создания непрерывных и надежных селективных слоев на основе GO и доставки среди наиболее эффективных мембран, устойчивых к растворителям, о которых в настоящее время сообщается.
Характеристика мембраны
Для дальнейшего обоснования нашей интерпретации рабочих характеристик, сшивка La 3+ селективного слоя GO была исследована более глубоко. Во-первых, рамановскую спектроскопию использовали для подтверждения неизменного химического состояния и структурной целостности SFGO после сшивки La 3+ (рис. S7A). Затем была проведена оценка дифракции рентгеновских лучей (XRD) для изучения изменения расстояния d мембраны SFGO-La 3+ (рис.4А). Расстояние между исходной мембраной GO в сухом состоянии d составляло 8,2 Å (рис. S7B), что соответствует ранее заявленным значениям ( 18 , 42 ). Как и ожидалось, расстояние d для мембран SFGO-La 3+ и LFGO-La 3+ увеличивалось до 8,8 Å с катионной интеркаляцией (фиг. 4A и фиг. S7B). Увеличение расстояния d не соответствует ионному радиусу La 3+ (~ 1,16 Å) ( 43 ), потому что нанолисты GO гибкие, а расстояние между слоями имеет тенденцию сужаться в областях без La. 3+ интеркаляция, оставляя только немного увеличенный интервал d ( 44 ).Во влажном состоянии мембрана SFGO-La 3+ набухала в разной степени в зависимости от используемых растворителей (рис. 4A). Примечательно, что расстояние d для мембраны SFGO-La 3+ увеличилось до 9,0 и 9,2 Å для мембран, смоченных водой и метанолом, соответственно. Минимальное увеличение расстояния d от 0,2 до 0,4 Å типично для сшитых амином мембран GO, как показали несколько исследований ( 42 , 45 ). Это показывает, что сшивание La 3+ может создавать эффект, сравнимый с сопротивлением растяжению, демонстрируемым аминовыми сшивающими агентами ( 45 ).Кроме того, модуляция интервала d (в пределах ~ 1,0 Å) наблюдалась для всех оцениваемых растворителей (рис. 4A). Это увеличение расстояния d меньше, чем размер самих молекул растворителя, что указывает на то, что количество интеркаляции растворителя никогда не превышает одного монослоя ( 46 ). Следовательно, чрезмерное набухание мембраны SFGO-La 3+ в различных органических растворителях сильно смягчается сшивкой La 3+ (фиг. 4A). Кроме того, благодаря уменьшению набухания наша мембрана SFGO-La 3+ может использоваться с другими более агрессивными органическими растворителями.Проницаемость диметилформамида (ДМФ) и ацетона составляла ~ 35 и ~ 126 литров на м -2 час -1 бар -1 , соответственно, с коэффициентами отклонения AF, AR и AB, как правило, выше> 95%, аналогично к выступлениям в воде (рис. S8). Эти результаты предполагают, что увеличенное расстояние d между наноканалами помогает снизить сопротивление мембраны, что особенно очевидно для менее вязких растворителей, таких как ацетон и метанол. Незначительное увеличение расстояния d означает, что микроструктура мембраны остается неизменной, что приводит к высокому отклонению органических красителей.Однако, поскольку это увеличение ограничено, мы полагаем, что преобладающая причина сверхбыстрой проницаемости растворителя все еще проистекает из настройки поперечного размера ГО для получения более коротких и менее извилистых путей переноса молекул растворителя.
Рис. 4. Физико-химические свойства и стабильность мембраны SFGO-La 3+ .( A ) Рентгенограммы мембраны SFGO-La 3+ , показывающие сдвиг пика (002) и расстояния между слоями между нанолистами SFGO при сушке, а также в воде и множестве органических растворителей.Несмотря на этот сдвиг, изменение расстояния между слоями (исключая собственную толщину SFGO) составляет не более ~ 1,0 Å, что свидетельствует об интеркаляции монослоя молекулами растворителя и уменьшении набухания за счет сшивки La 3+ . ( B и C ) Данные XPS, показывающие обзорное сканирование мембраны SFGO-La 3+ перед оценкой рабочих характеристик и пики La3d с Δ E , равным 3,4 эВ (выделены желтым цветом), что характерно для карбонат лантана. ( D ) FTIR-спектры с появлением новых полос поглощения при 668, 740 и 818 см -1 (выделено красным) спектра SFGO-La 3+ . Полоса при 668 см -1 указывает на наличие колебаний решетки La─O. Кроме того, сдвиги и изменения полос (выделены синим) подтверждают координацию La 3+ с кислородсодержащими функциональными группами SFGO. ( E ) Стабильность мембраны SFGO-La 3+ при длительном сжимающем напряжении 3 бар приложенного давления, что демонстрируется стабильной проницаемостью для метанола и высокой степенью подавления AF> 95% в течение до 72 часы. Вставка: оптическое изображение, показывающее цвет раствора AF до и после процесса NF через 72 часа.Фото: Лина Ни, NTU, Сингапур. ( F ) Стабильность мембраны SFGO-La 3+ мембраны в течение до 24 часов при индуцированном потоком напряжении сдвига, обусловленном гидродинамикой поперечного потока со скоростью 1400 мл мин -1 . Визуальное сравнение оптических изображений позволяет предположить, что целостность мембраны не нарушена после оценки поперечного потока. Фото: Лина Ни, NTU, Сингапур. ( G ) Неповрежденная целостность после оценки поперечного потока также подтверждается долговременной стабильностью поперечного потока мембраны SFGO-La 3+ , что демонстрируется стабильной водопроницаемостью и высокой степенью отторжения МО> 90% на срок до 24 часов.Вставка: оптическое изображение, показывающее цвет раствора МО до и после процесса NF через 24 часа. Фото: Лина Ни, NTU, Сингапур.
Затем мы проанализировали химию поверхности мембраны SFGO-La 3+ с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), чтобы раскрыть происхождение сшивки La 3+ . Как показано на фиг. 4В, мембрана SFGO-La 3+ перед оценкой характеристик показывала четкие пики La3d и La4d, что позволяет предположить, что катионы La 3+ успешно координировались в сверхтонком ламинате GO.Рассчитанное атомное отношение La / C составляет 1,7 ± 0,1%, что сопоставимо с таковым для интеркалированной мембраны GO из Al 3+ ( 47 ). Деконволюция пика La3d 5/2 показывает пики при энергиях связи 833,2 и 836,6 эВ. Примечательно, что разница в энергии Δ E величиной 3,4 эВ уникальна для карбоната лантана (рис. 4C) ( 48 , 49 ), что позволяет предположить, что La 3+ , возможно, сшивается катионными связями. координация с отрицательно заряженными карбоксилатными группами нанолистов GO.Чтобы дополнительно подтвердить это с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), спектр SFGO-La 3+ показал дополнительные полосы поглощения между 668 и 818 см -1 , которые соответствуют характеристическим полосам гидратированного карбоната лантана (рис. 4D) ( 50 , 51 ). В частности, полоса при 668 см -1 , вероятно, связана с колебаниями решетки La─O ( 51 ). Кроме того, сдвиги и изменения полос наблюдались после сшивания с La 3+ .Эти полосы связаны с валентными колебаниями C─O (1042 см −1 ), C─O─H (1334 и 1451 см −1 ) и C = O (1730 см −1 ) (рис. 4D) ( 52 ). Это наблюдение предоставляет четкие доказательства в поддержку нашего утверждения о том, что сшивание La 3+ происходит за счет сильной катионной координации с кислородсодержащими функциональными группами нанолистов GO. Координация была настолько надежной, что XPS обеспечил аналогичное атомное отношение La / C 1,6 ± 0,2% даже после ~ 24-часовой гидродинамической оценки поперечного потока (рис.S9).
Стабильность мембраны
Актуальной проблемой чистого SFGO является его потенциальная нестабильность по сравнению с LFGO, как уже обсуждалось в предыдущем разделе. Здесь мы предполагаем убедительную стабильность нашей мембраны SFGO-La 3+ благодаря сильной координации La 3+ . Для подтверждения стабильности мембраны были исследованы характеристики OSN и механическая стабильность. Долговременную стабильность работы мембраны SFGO-La 3+ оценивали методом тупиковой оценки с использованием метанола под давлением 3 бар. Как показано на фиг. 4E, рабочие характеристики мембраны поддерживали стабильную сверхбыструю проницаемость для метанола> 100 литров м -2 часов -1 бар -1 в течение до 24 часов. Проницаемость начала снижаться с течением времени, но поддерживалась на уровне> 86 литров м -2 часов -1 бар -1 в течение 72-часового периода. Мы связываем падение проницаемости с уплотнением пластинчатой микроструктуры мембраны SFGO-La 3+ из-за более высокого приложенного давления, как обычно сообщается в литературе ( 26 ).Тем не менее, уровень отклонения AF постоянно был> 95% на протяжении всего теста оценки стабильности. Для долгосрочных операций OSN это наблюдение означает, что наша мембрана SFGO-La 3+ обладает соответствующей и необходимой стабильностью мембраны для работы в условиях непрерывного сжимающего напряжения, вызванного приложенным давлением.
После этого мы оценили механическую стабильность нашей мембраны в двух различных гидродинамических условиях. Сначала мембрану погрузили и в метанол, и в воду, чтобы оценить ее долговременную способность к набуханию и стабильность, что является обычным протоколом, используемым в академических исследованиях для демонстрации стабильности мембран на основе ГО ( 10 , 47 ).Благодаря сильному сшиванию La 3+ наша мембрана SFGO-La 3+ продемонстрировала ожидаемо хорошую стабильность в воде и метаноле с ограниченным набуханием мембраны, о чем свидетельствует ее целостность через 30 дней (рис. S10, A. и Б). Однако это установившееся гидродинамическое состояние не является репрезентативным для практических приложений. Следовательно, мы подвергли мембрану нестационарному поперечному гидродинамическому напряжению. Ранее мембрана SFGO-La 3+ была способна противостоять вызванному потоком сдвигу со скоростью 100 мл мин -1 во время оценок поперечного потока.Здесь мы увеличили скорость перетока до 1400 мл мин -1 . Эта скорость эквивалентна скорости поперечного потока 1,56 м / с -1 и числу Рейнольдса 3119, которое является переходным между ламинарным и турбулентным потоком (примечание S3) ( 53 ). Примечательно, что мембрана SFGO-La 3+ выдерживала такую высокую скорость поперечного потока до ~ 24 часов без каких-либо видимых признаков повреждения (рис. 4F). Эта стабильность также была продемонстрирована стабильной водопроницаемостью и высокой степенью отторжения МО> 90% в течение до 24 часов, что указывает на прочную целостность мембраны при высоком гидродинамическом напряжении сдвига (рис.4G). Напротив, исходная мембрана из LFGO без сшивки La 3+ показала плохую стабильность в условиях гидродинамики поперечного потока. Это подтверждается гораздо более низкой степенью отторжения МО, составляющей 41%, после 24-часовой оценки поперечного потока по сравнению со степенью отторжения> 90%, продемонстрированной сшитыми GO-мембранами La 3+ (рис. S10C). Таким образом, мы демонстрируем, что наша мембрана SFGO-La 3+ имеет гораздо более высокую способность выдерживать постоянное сжимающее напряжение и нестационарную гидродинамику, возникающую в реальных условиях эксплуатации OSN. Мы связываем это с координацией La 3+ , которая не только превращает отдельные SFGO в более обширную сеть поперечно-сшитых SFGO, но также контролирует межслоевое расстояние, химически скрепляя SFGO вместе, что делает их менее восприимчивыми к сдвигу, вызванному потоком на участке поверхность мембраны и ползание под действием гидравлического давления.
ОБСУЖДЕНИЕ
В этом исследовании сверхбыстрая проницаемость мембраны SFGO реализуется за счет эффекта зависимости от размера, основанного на более коротком и менее извилистом пути в сочетании с увеличенным расстоянием между слоями для быстрого транспорта молекул растворителя.Таким образом, достигается хорошая селективность мембраны по отношению к органическим красителям и потенциальная долговременная стабильность мембраны в реальных гидродинамических условиях. Эти желательные свойства обеспечиваются сшивкой La 3+ нанолистов GO с небольшими поперечными размерами, которая играет важную роль в стабилизации мембраны для создания прочного и конформного селективного слоя, необходимого для обеспечения выдающихся характеристик мембраны для приложений OSN. На основе спектроскопических данных мы связали источник сшивки La 3+ с координационными связями, образованными между катионами и кислородсодержащими функциональными группами нанолистов SFGO.Сравнительные ионы металлов, такие как Co 2+ , о которых сообщалось ранее, оказались неэффективными. Чтобы получить более полное представление о сшивании La 3+ , мы также с помощью вычислений исследовали движущую силу предложенных координационных связей. Сначала были проведены расчеты теории функционала плотности (DFT), чтобы понять взаимодействия между SFGO и катионами La 3+ . Мы сконструировали систему SFGO-La 3+ с двумя катионами La 3+ , зажатыми между двумя хлопьями SFGO в периодическом ящике с явными молекулами воды (см.Материалы и методы; рис.5А). Оптимизация структуры предполагает, что гидратированные катионы La 3+ координируются с карбоксильными группами на краю, а также с гидроксильными и эпоксидными группами на верхней и нижней поверхностях чешуек SFGO, образуя обширную сеть SFGO, как предполагалось ранее (рис. 5A). . Этот вывод дополнительно подтверждается расчетом плотности деформационного заряда, который показывает, что богатые электронами наивысшие занятые молекулярные орбитали (ВЗМО) кислородсодержащих групп SFGO ориентированы в сторону электронодефицитных пустых 5d-орбиталей La 3+. катионов, способствующих переносу электронов между двумя объектами (рис.5Б). Этот результат подразумевает, что электроны способны к обширной делокализации в сети SFGO-La 3+ , чтобы придать дополнительную стабильность координационным связям La─O.
Рис. 5 Теоретическое моделирование системы SFGO-La 3+ .( A ) Иллюстрация геометрически оптимизированной модельной системы SFGO-La 3+ , используемой в моделировании DFT, где синие, белые и красные сферы представляют катионы La 3+ , а также H и Атомы O молекул воды соответственно.Коричневые и оранжевые сферы представляют собой атомы C и O нанолистов SFGO соответственно. Черная сплошная линия указывает периодический прямоугольник, использованный в моделировании, внутри которого две хлопья SFGO взаимодействуют с двумя катионами La 3+ через эпоксидные, гидроксильные и карбонильные функциональные группы. ( B ) Плотность деформационного заряда системы SFGO-La 3+ , где голубые и фиолетовые орбитали представляют собой богатые электронами и дефицитные электронами области, соответственно. На основании того, что электроны свободно перемещаются внутри хлопьев SFGO, потенциально может быть реализована обширная делокализация электронов по сети SFGO-La 3+ .( C ) Полная энергия как функция времени на основе моделирования FPMD SFGO-La 3+ при 298 K. ( D ) Сравнительная система SFGO-Co 2+ при 298 K. Вставки: снимки модели на таймфреймах 0,5, 7,5 и 15 пс. Пурпурные сферы представляют катионы Co 2+ в системе SFGO-Co 2+ .
Чтобы предложить более интуитивную демонстрацию стабильности сшивки La 3+ , мы провели моделирование молекулярной динамики из первых принципов (FPMD) на системе SFGO-La 3+ при 298 К. Как показано на рис. 5C, моментальные снимки с последовательными временными интервалами 0,5, 7,5 и 15 пс показывают, что структурная целостность и расстояние между слоями системы SFGO-La 3+ остаются почти неизменными в ходе моделирования, хотя некоторые наблюдалось небольшое геометрическое искажение координационной связи. Примечательно, что полная энергия системы быстро уменьшается в течение первых 0,5 пс образования связи La─O (рис. 5C), а затем продолжает развиваться в более стабильную конфигурацию, достигая конечной полной энергии -6.23 эВ на атом при 15 пс. Такую стабильность нелегко воспроизвести с использованием катионов металлов, отличных от La 3+ . Например, мы провели такое же моделирование FPMD на системе SFGO-Co 2+ (рис. S11) и обнаружили, что верхний катион Co 2+ не был надежно сшит с нанолистами SFGO. В течение 15 пс катион Co 2+ , по-видимому, переместился от нижней координированной чешуйки SFGO к расположенной над ней и попытался выйти из предусмотренного периодического ящика (рис. 5D). Динамическое состояние системы SFGO-Co 2+ предполагает, что делокализация электронов не может распространяться за пределы дискретных связей Co─O, что приводит к менее стабильным координационным связям Co─O по сравнению с аналогом La─O. Этот вывод подтверждается более высокой полной энергией системы SFGO-Co 2+ при -6,16 эВ на атом при 15 пс (рис. 5D). Оглядываясь назад, можно сказать, что результаты моделирования согласуются с нашими экспериментальными выводами и учитывают наблюдение, что менее стабильные сети SFGO-Co 2+ недостаточно велики, чтобы сформировать непрерывный однородный избирательный слой.
Таким образом, мы успешно реализуем эффект зависимости от размера, используя термодинамически выгодные сети нанолистов SFGO для мембранных приложений OSN или SRNF. Сильная интеркаляция и сшивание La 3+ обеспечивает прочные, тонкие и непрерывные мембраны SFGO-La 3+ с проницаемостью для метанола на порядок выше, чем у исходной мембраны LFGO, что сопровождается высокой селективностью в отношении ряда органические красители. Мы связываем сверхбыструю проницаемость с более коротким и менее извилистым путем транспортировки, а также с увеличенным межслоевым интервалом мембраны SFGO-La 3+ .Высокая селективность является результатом эффекта исключения Доннана для отрицательно заряженных растворенных веществ с молекулярной массой ниже 586 г / моль -1 и комбинированного эффекта исключения Доннана и молекулярного сита для растворенных веществ с молекулярной массой выше этой. Для потенциально реалистичных операций стабильность мембраны, возникающая из-за сильного сшивания La 3+ , обеспечивает надежность и долговременные характеристики мембраны для обработки нестационарной гидродинамики, такой как вызванное потоком сдвиг и сжимающее напряжение под действием приложенного гидравлического давления.Сильная сшивка La 3+ является результатом координационных связей, образованных между катионами La 3+ и кислородсодержащими функциональными группами нанолистов SFGO. Обширная делокализация электронов внутри сетей SFGO-La 3+ дополнительно усиливает связи La─O, придавая стабильность, которую нелегко воспроизвести с помощью катионов других металлов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Синтез ГО
ГО был синтезирован модифицированным методом Хаммерса ( 25 ).Хлопья графита (1,2 г, 99% углерода и -325 меш; Sigma-Aldrich) диспергировали в серной кислоте (60 мл, от 95,0 до 98,0%) при комнатной температуре при перемешивании магнитной мешалкой. Перманганат калия (7,2 г,> 99%) постепенно добавляли к раствору в течение 10 минут, чтобы избежать превышения температуры выше 25 ° C. После 15 мин перемешивания добавляли азотную кислоту (1,3 мл,> 90,0%). Полученную смесь выдерживали при 35 ° C в течение 2 часов, используя масляную баню. После этого к смеси осторожно очень медленно добавляли деионизированную (ДИ) воду (120 мл), при этом при добавлении происходило бурное вскипание.Затем температуру масляной бани повышали до 100 ° C и поддерживали при этой температуре в течение 0,5 часа. Светло-коричневую суспензию разбавляли дополнительным количеством деионизированной воды (300 мл) и оставляли реагировать в течение дополнительных 0,5 часа. Затем суспензию переносили на ледяную баню. Примерно через 0,5 часа смесь обрабатывали перекисью водорода (12 мл, 30%) и перемешивали в течение 0,5 часа. Наконец, смесь собирали и несколько раз промывали деионизированной водой до тех пор, пока pH не стал от 6 до 7. Конечный продукт подвергался диализу в течение 24 часов для удаления ионов металлов и остаточной кислоты.Приготовленную суспензию ГО использовали для изготовления мембран.
Приготовление мембран GO
Все мембраны GO были приготовлены методом фильтрации под давлением на нейлоновые субстраты (фильтры Millipore диаметром 47 мм с размером пор 0,2 мкм). Для получения однородных и гомогенных мембран исходную суспензию GO разбавляли до концентрации 0,01 мг / мл -1 перед приготовлением мембраны. Процедуру сшивания проводили путем добавления по каплям 2 мл 0.01 M La (NO 3 ) 3 или Co (NO 3 ) 2 в 200 мл разбавленной суспензии GO при интенсивном магнитном перемешивании. Поскольку раствор La 3+ -сшитого GO начал агломерировать вскоре после сшивания, суспензию сшитого La 3+ -GO обрабатывали ультразвуком в бане с ледяной водой в течение 1 часа, а затем сразу использовали для подготовка мембраны. После обработки ультразвуком суспензия сшитого ГО La 3+ оставалась стабильной на протяжении всего процесса приготовления мембраны.Сравнительные первичные мембраны GO без присутствия ионов металлов были приготовлены с использованием разбавленных суспензий GO. Все мембраны были приготовлены с использованием одинаковой загрузки GO 0,144 г м -2 , а затем высушены в эксикаторе при комнатной температуре в течение 24 часов перед оценкой характеристик или характеристикой.
Два типа нанолистов GO, SFGO и LFGO, были использованы для приготовления мембран для настоящего исследования. Эти нанолисты GO различались своими поперечными размерами, которые контролировались посредством отшелушивания с помощью ультразвука и центробежного разделения.Для приготовления SFGO полученные нанолисты GO обрабатывали ультразвуком (750 Вт) на бане с ледяной водой в течение 2 часов и затем центрифугировали три раза при 12000 об / мин в течение 10 минут. Поскольку нанолисты GO с меньшими поперечными размерами были легче, они оставались в супернатанте, в то время как более крупные хлопья осаждались. Таким образом, супернатант собирали и использовали для приготовления мембран SFGO. Для LFGO суспензия GO была расслоена 5-минутной обработкой ультразвуком, а затем центрифугирована при 3000 об / мин в течение 10 минут для отделения нерасширенных нанолистов GO.Затем супернатант GO центрифугировали при 12000 об / мин, чтобы отделить маленькие нанолисты GO от больших. На этом этапе осадок был собран и повторно диспергирован в воде как LFGO для изготовления мембраны.
Определение характеристик
АСМ (АСМ Asylum Research Cypher S в режиме визуализации переменного тока) использовался для измерения поперечного размера и толщины подготовленных нанолистов GO. Распределение по поперечному размеру нанолистов SFGO и LFGO было получено путем анализа более 500 образцов каждый.FESEM (JEOL JSM-7600F) использовался для изображения морфологии поверхности и толщины мембран GO при напряжении 5 кВ. EDX-спектроскопия была выполнена для картирования элемента La в мембранах GO. Концентрацию органических красителей в исходном растворе и растворах пермеата получали с помощью спектроскопии в ультрафиолетовой и видимой (УФ-видимой) области с использованием спектрометра Shimadzu UV 2450 с галогенной лампой и дейтериевой лампой (от 200 до 900 нм). Порошковая дифракция рентгеновских лучей (PXRD) была измерена с использованием дифрактометра Bruker D2 PHASER с излучением Cu K α (λ = 1.5418 Å), работающие при 30 кВ и 10 мА. Данные были собраны в диапазоне 2θ от 5 ° до 15 °. Из-за неровной поверхности нейлоновой подложки и беспорядка в мембранах, вызванного интеркалированием ионов La 3+ или Co 2+ , интенсивность сигнала была очень слабой. Следовательно, результаты XRD, представленные в этой работе, были получены отдельно от толстых отдельно стоящих мембран GO. Спектрофотометр PerkinElmer FTIR использовали для характеристики функциональных групп, присутствующих в мембранах, в диапазоне волновых чисел от 400 до 2000 см -1 .Электрокинетический анализатор (SurPASS 3, Anton Paar, Австрия) использовался для количественной оценки поверхностного заряда мембраны SFGO-La 3+ по потенциалу потока в диапазоне pH от 3 до 9 с использованием ячейки с регулируемым зазором размером 20 мм × 10 мм. Структурная целостность SFGO-La 3+ была охарактеризована с помощью конфокального рамановского микроскопа XploRA PLUS (HORIBA Scientific, Япония) с использованием лазера с длиной волны 532 нм. Химический состав мембраны SFGO-La 3+ был количественно определен с помощью XPS на Kratos AXIS Supra, оборудованном автоматическим двойным анодом (Al / Ag K α ) монохроматическим источником рентгеновского излучения.
Оценка рабочих характеристик мембраны
Проницаемость растворителя и способность отвода через различные мембраны GO были измерены с использованием ячейки с мешалкой высокого давления (Sterlitech HP4750) при давлении 1 бар в режиме тупиковой фильтрации. Для каждой оценки производительности результаты представляли собой среднее значение данных, по крайней мере, для трех мембран со статистическими ошибками, рассчитанными на основе SD. Проницаемость воды и различных органических растворителей регистрировали только после того, как поток достигал стационарного состояния, которое обычно достигалось в пределах 0.5 часов от начала эксперимента. Проницаемость, P (литр м -2 час -1 бар -1 ), была рассчитана по формуле. 1P = VAtΔp (1) где V — объем (литры) собранного пермеата, A — эффективная площадь мембраны (м 2 ), t — время проникновения (часы) и ∆ p — гидравлическое давление (бар), применяемое для тупиковой фильтрации. Эффективная площадь мембраны для этих оценок составляла 8,04 см 2 .
Пять различных органических красителей, а именно MO, CV, AF, AR и AB (Sigma-Aldrich), растворяли каждый в воде, метаноле, ацетоне и ДМФ с получением растворов с концентрацией 10 ppm для оценки селективности мембраны. Степень отклонения органических красителей, R (%), была рассчитана по формуле. 2R = (1-CpCf) × 100% (2), где C p и C f — концентрация органических красителей в пермеате и исходном растворе, соответственно.Концентрации растворов красителей определяли количественно с помощью УФ-видимой спектроскопии.
Рабочие характеристики мембраны SFGO-La 3+ также были исследованы в режиме фильтрации с поперечным потоком. Скорость поперечного потока 100 мл мин. -1 подавали с использованием настольного шестеренчатого насоса (Fluid-o-Tech MKCS11S), и подаваемое давление поддерживали на уровне 1 бар. Мембрану предварительно кондиционировали уплотнением в течение 30 мин перед оценкой рабочих характеристик с использованием органического красителя AF, растворенного в воде или метаноле при концентрации 10 частей на миллион.
Оценка стабильности мембраны
Долговременную стабильность исследовали путем тупиковой фильтрации с использованием метанола через мембраны SFGO-La 3+ при прилагаемом давлении 3 бара в течение 72 часов. Механическую стабильность мембраны SFGO-La 3+ оценивали двумя методами. Сначала мембрану разрезали на более мелкие кусочки размером 1 см × 1 см и погружали в закрытые чашки Петри, наполненные водой и метанолом при 25 ° C. Целостность кусочков мембраны контролировали визуально в течение 30 дней.Во-вторых, стабильность мембраны была оценена в гидродинамике поперечного потока с использованием метода, описанного в нашей предыдущей работе ( 18 ). Исходные мембраны LFGO, LFGO-La 3+ и SFGO-La 3+ подвергали воздействию поперечного потока со скоростью до 1400 мл мин -1 с использованием самодельной ячейки поперечного потока. Шестеренчатый насос использовался для подачи деионизированной воды в ячейку, а фактический расход контролировался турбинным расходомером (FTB-1301). Мембраны первоначально подвергали воздействию низкой скорости поперечного потока 100 мл мин -1 .После этого последовало постепенное увеличение до достижения конечной максимальной скорости потока 1400 мл мин -1 , которая оставалась постоянной в течение 24 часов. Затем скорость потока была преобразована в число Рейнольдса, R e , которое является безразмерным значением, используемым для определения структуры потока, накладываемого на поверхности мембраны (примечание S3). После испытаний на поперечный поток селективность мембраны по отношению к МО была повторно исследована для оценки целостности мембран ГО. Эффективные площади мембраны, использованные в этом случае, были равны 3.0 см × 1,5 см.
Вычислительные параметры
Фундаментальный механизм системы SFGO-La 3+ был исследован с использованием ДПФ из первых принципов, реализованного в Венском пакете моделирования Ab initio (VASP) версии 5.4.4 ( 54 ). Обменно-корреляционная энергия моделировалась функциональным подходом Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) ( 55 ), в то время как ион-электронное взаимодействие рассматривалось с использованием подхода с волновым усилением проектора ( 56 ). Энергия отсечки 360 эВ и сетка Монкхорста-Пак размером 1 × 3 × 1 из k точек использовались как при геометрической оптимизации, так и при моделировании FPMD.Были протестированы более высокий предел энергии и более плотная выборка в точках k , и было обнаружено, что они не влияют на сшивание системы SFGO-La 3+ . Чтобы обеспечить более точное описание слабых взаимодействий, мы применили поправки Ван-дер-Ваальса D3 Гримма во всех вычислительных системах ( 57 ). Использовались спиновая поляризация и размытие по Гауссу 0,1 эВ, а порог сходимости энергии был установлен как 5 · 10 -5 эВ. Ансамбль NVT ( N, — количество частиц, V — объем, а T — температура) был принят в наших расчетах FPMD, где длительность времени была установлена равной 15 пс, с шагом по времени 1.0 фс. Температура поддерживалась на уровне 298 К с помощью метода Нозе-Гувера ( 58 ). Следует отметить, что системы МД находились в равновесии начиная с ~ 7 пс.
Вычислительные модели
Система SFGO-La 3+ была смоделирована с двумя катионами La 3+ , зажатыми между двумя хлопьями GO в периодической коробке. Эффект растворителя воды был подробно рассмотрен путем заполнения контейнера 46 молекулами воды. Для построения хлопья GO были впервые определены оптимальные параметры решетки первичной элементарной ячейки графена ( a = b = 2.46 Å), с последующим добавлением функциональных групп на хлопье графеновой суперячейки (три повторяющихся единицы и край кресла) на основе модели Лерфа-Клиновского ( 59 ). Размер элементарной ячейки в направлениях x и y составлял 20,50 и 8,52 Å соответственно. Значение, используемое для начального расстояния между слоями мембраны SFGO-La 3+ , было экспериментально получено из наших результатов XRD при 8,8 Å (рис. 4A). Для визуализации мы использовали код визуализации для электронного и структурного анализа (VESTA) ( 60 ).Та же вычислительная модель была также повторена для системы SFGO-Co 2+ в качестве сравнения.
Благодарности: T.-H.B. благодарит KAIST за финансовую поддержку. К.З. и Ю.В. Выражаем благодарность за финансовую поддержку Наньянского института исследований окружающей среды и водных ресурсов (Основной фонд) Наньянского технологического университета, Сингапур. Источник финансирования: Работа финансировалась трастовым фондом GSK-EDB (ИП: T.-H.B.). Автор: Л.Н. задумал и спланировал эксперименты.J.L. и L.N. осуществил синтез материалов. L.N., Y.H., K.G. и H.E.K. проведена характеристика мембраны. Ю.В. и К.З. провели моделирование молекулярной динамики. L.N., K.G., M.D.G. и T.-H.B. проанализировал данные и стал соавтором статьи. Все авторы обсудили результаты и прокомментировали рукопись. Конкурирующие интересы: Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в этом документе, представлены в документе и / или дополнительных материалах.Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть запрошены у авторов.
Архив без категорий — Carico Macdonald Kil & Benz LLP
Полная статья:
https://newsroom.cnb.com/en/personal-finance/financial-planning/tax-assessments-on-california-homes.html
24 февраля 2021 г.
Во многих штатах рассчитать налог на недвижимость довольно просто: это простое уравнение вашей оценочной стоимости недвижимости и установленной налоговой ставки.Но в Калифорнии налоги на собственность намного сложнее.
За последние десятилетия было принято множество законов, которые обязывают собственность…
Узнать больше
Споры о наследовании после смерти одного из родителей слишком распространены даже в самых благополучных семьях. Споры могут потратить сотни тысяч долларов на гонорары адвокатов и разрушить когда-то здоровые отношения между братьями и сестрами.К счастью, споры часто предсказуемы, и их можно избежать при тщательном планировании.
Крис Карико, партнер Carico Macdonald Kil & Benz LLP, обсуждает советы по составлению и планированию…
Узнать большеСпоры о наследовании после смерти одного из родителей слишком распространены даже для самых благополучных семей. Споры могут потратить сотни тысяч долларов на гонорары адвокатов и разрушить когда-то здоровые отношения между братьями и сестрами.К счастью, споры часто предсказуемы, и их можно избежать при тщательном планировании.
Присоединяйтесь к нам в следующую среду, , 23 сентября, в 5:30 , Крис Карико обсуждает советы по составлению и планированию, которые минимизируют шансы возникновения споров о наследовании.
Вебинар…
Узнать большеЭль-Сегундо, Калифорния, США, 17 августа 2020 г. — Carico Macdonald Kil & Benz, LLP рада сообщить, что два ее юриста, Кристофер Д.Карико и William G. Benz были включены в издание 2021 года журнала The Best Lawyers in America . Оба адвоката получили награду в категории «Судебные разбирательства — трасты и имущество». Крис Карико также получил награду в категории «Trusts & Estates». Так как это было первое…
Узнать больше1 ноября st , U.S. News & World Report и Best Lawyers опубликовали Девятое издание рейтинга «Лучшие юридические фирмы».
Мы рады сообщить, что Carico Macdonald Kil & Benz LLP была включена в эту элитную и чрезвычайно впечатляющую группу юридических фирм. Наша бутик-фирма в Саут-Бэй занимает первое место в Лос-Анджелесе по Закону о доверительном управлении и имуществе.
Carico Macdonald Kil & Benz LLP также является одной из двух фирм…
Узнать большеКристофер Д.Карико, эсквайр * и Гольназ Яздчи, эсквайр. **
Перепечатано с разрешения Коллегии адвокатов штата Калифорния, Секция трастов и имений, из тома 21, выпуск 4 (2015 г.) из California Trusts and Estates Quarterly.
I. ВВЕДЕНИЕ
Большинство оспариваемых трастовых разбирательств разрешаются до суда, часто в результате успешного посредничества между…
Узнать большеBook_forweb — Технологический университет Наньян
IEEE-CICS 2013 Nabendu Chaki, Unive
IEEE-CIDM 2013 Eyke Huellermeier, U
IEEE-CIDM 2013 IEEE-SSCI 2013: Tech
IEEE-CIDUE 2013 IEEE-SSCI 2013: Tec
IEEE-CIES 2013 Technology, Hong Kon
IEEE-CIFEr 2013 IEEE-SSCI 2013: Tec
IEEE-CIFEr 2013 IEEE-SSCI 2013: Tec
IEEE-CIMI 2013 IEEE-SSCI 2013: Tech
IEEE-CIMSIVP 2013 IEEE-SSCI 2013: T
IEEE-CIRAT 2013 IEEE-SSCI 2013: Tec
IEEE-CISCHED 2013 IEEE-SSCI 2013: T
Сопредседатели IEEE-CIVTS 2013 Dipti S
IEEE-EAIS 2013 IEEE-SSCI 2013: Tech
IEEE-FOCI 2013 IEEE-SSCI 2013: Tech
IEEE-GEFS 2013 IEEE-SSCI 2013: Tech
IEEE-IA 2013 IEEE-SSCI 2013: Techni
IEEE-ICES 2013 IEEE-SSCI 2013: Tech
IEEE-MCDM 2013 IEEE-SSCI 2013: Tech
IEEE-RIISS 2013 Donggui Han, Wuhan
IEEE-SDE 2013 IEEE-SSCI 2013: Techn
Сопредседатель IEEE-SIS 2013 Yuhui Shi
IEEE-SIS 2013 IEEE-SSCI 2013: Techn
IEEE-T2FUZZ 2013 IEEE-SSCI 2013: Te
Баракати, С.Masoud 59 Barlow, Mich
Donati, Alessandro 90 Dong, Fei 83
Jeschke, Sabina 67 Ji, TY 67 Ji,
Maduranga, DAK 38 Maeda, Yoich
Pitas, Ioannis 41 PiteI ‘, Ján 45
Takenawa, Satoru 86 Talau, Marcos 4
Чжань, Ян 67 Чжань, Чжи-Хуэй 69, 91
Колев, Денис 74 Крейнович, Владик
Примечания
Деятельность участников Focus on biologi
Генеральный председатель: Стивен Корнс (США) P
www.tandfonline.com/r/compsci om / r /
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ — ppt видео онлайн скачать
Презентация на тему: «КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» — стенограмма презентации:
ins [data-ad-slot = «4502451947»] {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14> ins: not ([data-ad-slot = «4502451947»]) {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14 {width: 250px;}} @media (max-width: 500 пикселей) {# place_14 {width: 120px;}} ]]> 1 КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
TEMPUS DOQUP Обязанности и возможности для внутреннего обеспечения качества в казахстанских университетах Баку, сентябрь 2013 г. КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ К.И.САТПАЕВ
2 Темпус DOQUP Казахстанские университеты-партнеры
Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева, Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Казахская головная архитектурно-строительная академия, Казахский университет мировых языков и международных отношений
3 Глобальное измерение: Болонский процесс в высшем образовании
3 приоритета: система 3 цикла (бакалавр — магистр — доктор философии) Обеспечение качества Признание квалификаций и периодов обучения Бакалавр (4 года обучения) — 46 программ магистратуры (1,5-2 лет обучения) — 50 программ PhD (от 3 лет) — 24 программ) 8
4 КазНТУ: Институты Институт архитектуры и строительства Институт высоких технологий и устойчивого развития Институт экономики и бизнеса Институт геологии и нефти и газа им.Турысова военно-учебный институт металлургического машиностроения и горный институт им. О. Байконурова Институт автоматики и связи IT институт Институт дистанционного обучения Международный институт последипломного образования «Excellence PolyTech» Институт машиностроения 5
5 КазНТУ: руководитель инженерного образования
Один из 9 национальных университетов из более чем 100 вузов (включая государственные, частные и полугосударственные) в Казахстане (со специальным финансированием и статусом) Наибольшее количество государственных стипендиатов (более 70%) ) Институциональная аккредитация Национальным центром аккредитации Казахстана (Аккредитация 21 инженерной программы (член Международной ассоциации университетов (Сотрудничество с около 350 национальными и транснациональными компаниями электронного мира: университетский веб-сайт, электронный университет, информационные киоски, образовательный портал, электронная почта). система мониторинга обучающихся, языковая программа EduSoft, электронная библиотека, электронные ресурсы «Elsevier» 9
6 Достижения КазНТУ — первый вуз в Казахстане разработал и внедрил: Внедрение системы перевода зачетных единиц. Расчет нагрузки преподавателей в кредитах, а не в часах. Онлайн-вебинар, охват — студенты 1-го цикла. Обновление системы доступа для студентов и преподавателей (Learning Management System ) Разработка результатов обучения студентов в соответствии с их компетенциями по специальностям, а не по курсам Комитеты для эффективного и действенного внедрения кредитной системы 9
7 Департамент по академическим вопросам: комитеты
Рабочая нагрузка и планирование Совет по специальностям по программам обучения (+ работодатели) Совет консультантов
8 21 аккредитованная программа на получение степени
Аккредитация: 21 аккредитованная программа на получение степени — Автоматизация и управление — Материаловедение и технология новых материалов — Геология и разведка полезных ископаемых — Горное дело — Нефтяная инженерия ГЕРМАНИЯ — Металлургическая инженерия — Компьютерные науки и разработка программного обеспечения — Геодезия и картография — Машиностроение Транспорт, транспортное машиностроение Приборостроение — Электротехника — Радиотехника, электроника и телекоммуникации — Химическая инженерия неорганических веществ Химическая инженерия органических веществ Полиграфия — Техническая физика Технологические машины и оборудование Строительная техника — Безопасность жизни и труда — Стандартизация, метрология и Сертификация США РОССИЯ 10
9 КазНТУ: Национальная аккредитация
10
10 Международная аккредитация
Электротехника Машиностроение Геодезия и картография Вычислительная техника и программное обеспечение Техническая физика Примечание: этикетка EUR-ACE® признана в 16 странах Европы
11 более 100 вузов мира
партнер КазНТУ — более 100 вузов мира
12 Университетское отраслевое партнерство (400 компаний)
15
13 Концепция обеспечения качества инженерного образования
Определение содержания программ бакалавриата и магистратуры Профиль инженеров Профессиональные компетенции Программные комитеты Организация учебного процесса на основе не факультетов, а программ Улучшение систем при приеме, Программные комитеты, сотрудничество между университетами и промышленностью, студенты Опрос, Опрос выпускников, Опрос работодателей, Обзор рынка Уровень владения английским языком для учителей и студентов
Страница не найдена | MIT
Перейти к содержанию ↓- Образование
- Исследовательская работа
- Инновации
- Прием + помощь
- Студенческая жизнь
- Новости
- Выпускников
- О Массачусетском технологическом институте
- Подробнее ↓
- Прием + помощь
- Студенческая жизнь
- Новости
- Выпускников
- О Массачусетском технологическом институте
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов
Предложения или отзывы?
«Умные города будущего» (FSC) — 3-е издание
Важное примечание:
IEREK придерживается жесткой политики в отношении плагиата.Мы считаем, что копирование / использование идей и работ других авторов без разрешения и упоминания является мошенничеством.
Наблюдательный комитет и сотрудников IEREK имеют право отклонить статью во время ее рецензирования на основании того, что статья подверглась незначительному или серьезному плагиату.
Дублирование любого содержания приведет к отказу газеты по жалобе жертвы плагиата.
Мы просим авторов соблюдать следующие шаги / инструкции, чтобы принять участие в международной конференции « Future Smart Cities 3 rd Edition» и опубликовать свои статьи…
Шаг 1. Подача тезисов
— Автор (исследователь) должен отправить файл тезисов (резюме статьи) через нашу онлайн-систему до истечения крайнего срока подачи тезисов.
— Объем представленных тезисов не должен превышать 300 слов.
— В аннотации должны быть четко указаны цель, результаты и выводы работы, которые будут описаны в заключительной статье.
— Из тем конференции следует выбрать наиболее актуальную для доклада тему.
— Файл тезисов должен включать полное имя автора, адрес электронной почты, ученое звание и место работы.
— Файл тезисов должен включать полное имя соавтора, адрес электронной почты, ученое звание и место работы. (если есть)
— Автор может использовать / загрузить шаблон для написания тезисов, чтобы соответственно отправить файл тезисов (пожалуйста, загрузите по приведенной ниже ссылке).
Шаг 2: Обзор тезисов
— Как только тезисы будут отправлены в соответствии с указанными инструкциями, они будут отправлены на доработку членами нашего научного комитета, автор получит обратную связь с тезисами и дальнейшие действия по электронной почте в течение максимум 2 недель с даты подачи тезисов.
— Как только тезисы будут приняты, автор получит уведомление о принятии тезисов по электронной почте, в котором будет указано, что тезисы приняты, и приступить к подаче полной / краткой статьи.
Шаг 3. Подача статьи
— Автор должен отправить полную / краткую статью, написанную на шаблоне письма, через нашу онлайн-систему до крайнего срока подачи статьи (пожалуйста, загрузите шаблон письма по приведенной ниже ссылке).
— Полная / краткая статья должна быть написана на английском языке, поскольку это официальный язык конференции « Future Smart Cities 3 rd Edition».
— Полный бумажный файл не должен превышать 12 страниц, а короткий документ не должен превышать 5 страниц.
— В полном тексте статьи должны быть указаны основные рассматриваемые вопросы, потенциальная значимость работы, теоретический и методологический подходы, основные выводы, выводы, последствия и соответствующие научные ссылки.
— В краткой статье должны быть четко указаны основные вопросы, методологический подход, основные выводы, выводы и соответствующие научные ссылки.
— Полная / краткая статья должна соответствовать теме конференции и быть оригинальной, поскольку мы не принимаем исследовательские работы с уровнем сходства более 20%.
Шаг 4: Базовый обзор статьи
— После того, как полная / краткая статья представлена в соответствии с указанными инструкциями, она передается на рассмотрение рецензентам научного комитета в соответствии с пересмотренной СОП IEREK (процесс двойного слепого анализа).
— Автор получит бумажный отзыв и следующий шаг по электронной почте в течение месяца, максимум с даты подачи статьи.
Примечание:
На этом этапе проверки исследовательская работа будет оцениваться на основе ее оригинальности, структуры и относительности к теме конференции. Если статья будет одобрена одним рецензентом, автору будет отправлено уведомление о предварительном принятии статьи.
Шаг 5: Платеж
— Как только статья будет принята, автор будет проинформирован об уплате конференции взносов , чтобы ее можно было отправить еще 2 членам научного комитета, чтобы предоставить автору комментарии / заметки, которые могут улучшить бумагу и доведите ее до предела.
— Как только платеж будет подтвержден и успешно проведен, с нашей стороны могут быть выданы соответствующие официальные документы, такие как бумажное письмо о приеме и пригласительное письмо.
Шаг 6: Заключительный обзор статьи
— Статья будет отправлена на рассмотрение еще 2 членам научного комитета в соответствии с пересмотренной СОП IEREK (двойной слепой процесс). Комментарии / примечания рецензентов будут отправлены автору для внесения соответствующих изменений в текст статьи.Затем пришлите нам окончательный вариант статьи.
Загрузки
Инструкции по подаче коротких статей: Авторы, которые хотят подавать короткие статьи, должны быть проинформированы о том, что структура короткой статьи должна содержать ее аннотацию, ключевые слова, введение, формулировки проблемы и гипотетическое решение, а также дальнейшие исследования, которые они проведут, когда они хотят расширить свою статью для публикации в Интернете. Короткая плата за публикацию не дает возможности получить какую-либо скидку, независимо от того, какие авторы были ранее опубликованы в IEREK, или автор является одним из научного комитета IEREK или представителем одного из принимающих университетов.Короткая статья публикуется только в сборнике материалов конференции и не будет иметь возможности быть опубликованной в Интернете в Springer или журналах IEREK, если автор не расширит свою работу до полной статьи и не уплатит запрошенный гонорар.
.