基本介绍

研究方向

发表论文

产业化技术

English Version

 

 

 

说明: 说明: H:\images\TJ.Wang.jpg

 

王亭杰 教授 博士生导师

清华大学化学工程系
北京 100084

Tel: +86-10-62788993
Fax: +86-10-62772051
Email: wangtj@mail.tsinghua.edu.cn

 

 


 

 

研究方向

  颗粒表面包膜和修饰

   对颗粒表面进行无机包膜,改善颗粒表面特性,提高颗粒的功能性、耐候性、分散性、亲和性等。对颗粒表面进行有机修饰,赋予颗粒特殊的性能,通过颗粒表面反应,实现颗粒表面修饰,发挥颗粒的优良性能。研究包覆方法、过程规律、反应器设计和工程放大等,如超临界流体技术、液相和气相包覆技术、过程强化撞击流技术。研究体系有颜料颗粒、荧光颗粒、磁性颗粒、药物颗粒等。

  造粒和包膜缓控释

   化工产品和中间体熔融液的造粒成型过程,制备固态球形颗粒,提高产品性能,优化造粒方法。通过设计颗粒结构,对颗粒进行包膜,实现颗粒组分经膜层结构的控制释放,形成先进的造粒和包膜缓控释技术。研究造粒方法、工艺设计、过程优化、反应器和工程放大,如转鼓流化床造粒技术、熔融液球形造粒技术。研究体系有尿素、复合肥、石蜡、硫磺、橡胶助剂等。

  功能性颗粒制备

   制备功能性颗粒和复合颗粒,控制颗粒的颜色、粒径、表面、形貌等,提高颗粒的应用性能。研究制备方法、过程规律、工艺优化、工业放大。研究体系有打印机和复印机墨粉、电泳显示微胶囊等。

  颗粒流态化

   研究颗粒流动特性和能量传递规律,在反应、冷却、干燥、包覆、造粒等过程中,颗粒流动、混合和反应等基本规律。研究基础有振动流化床的流动特性、能量传递特性和振动流化床的造粒、输送等。

 

研究生招生

   颗粒工程学(或颗粒技术)是化工、化学、材料、物理等多学科的交叉领域,是创新思想活跃、发展迅速的新学科方向。化工产品或中间体有 65 %是颗粒形态,应用过程中对颗粒产品有各种性能要求,其研究课题均具有很高的学术价值和很强的应用背景,简介如下。

   颗粒表面无机包膜过程控制研究。 微米或纳米颗粒具有特殊性能,其性能发挥的关键是对颗粒的表面包膜,通过表面包膜改善颗粒的功能性、分散性、耐候性,如通过在颗粒悬浮液中滴加硫酸铝和氢氧化钠溶液在二氧化钛颗粒表面包覆一层连续致密的纳米水合氧化铝膜。研究内容包括颗粒表面特性和包膜环境对包膜过程的影响规律,对颗粒表面包膜形貌的控制方法。目标是揭示包膜过程知识,形成先进的包膜控制技术。

   颗粒表面的有机修饰研究。 颗粒表面的功能性有机修饰,是在颗粒表面通过反应接枝功能性高分子化合物,实现颗粒表面的各种特殊性能。如在超临界或液相条件下对氧化硅颗粒表面接枝硅烷偶联剂,改善氧化硅颗粒表面的亲油性和与聚合物的亲和性。研究内容包括颗粒表面修饰的关键影响因素和反应规律,实现单分子层修饰的方法。目标是揭示修饰过程规律,形成修饰颗粒独特的功能和修饰技术。

   包覆颗粒组分的控制缓释研究。 以化肥颗粒为例,植物对养分的吸收速率远低于化肥在土壤中的释放速率,化肥养分的利用率仅约为 30 %,带来严重的水资源污染。对化肥颗粒进行包膜(无机膜如硫磺,有机膜如树脂),以控制养分在土壤中的释放速率与植物吸收速率相匹配,能够最大限度地降低化肥养分的损失和污染,是可持续发展的关键技术。研究内容包括颗粒包覆方法、膜层结构设计和养分的释放规律。目标是揭示养分通过膜层的扩散过程规律和控制方法,形成颗粒包膜过程设计和包膜控释的先进技术。

饮用水除氟吸附剂、过程工艺和装置研究。研究吸附容量高、活性高、成本低、安全性好的新型除氟吸附剂制备工艺、改性方法及可规模化生产的颗粒化技术;研究形成颗粒吸附剂电强化除氟工艺和反应器,显著提高吸附效率和再生效率,大幅度降低再生耗水量,形成饮用水除氟电强化吸附和脱附再生技术;研究吸附除氟过程机制、设计新型除氟过程原理;研究饮用水中其他有害离子的脱除,实现安全饮水需求。

   电泳显示微胶囊颗粒制备过程研究。 悬浮液中的颗粒通常带有一定的电荷,或通过颗粒表面修饰使颗粒带有不同的电荷,带有不同符号电荷的黑白颗粒在矩阵电场作用下电泳移动,实现信号显示,是新一代电泳微胶囊显示技术,显示单元是亚微米或纳米颗粒,微胶囊为数十微米或百微米。研究内容包括颜料颗粒的表面包膜和修饰、含颜料颗粒悬浮液的微胶囊制备以及微胶囊显示性能的调制,目标是揭示颜料颗粒表面包覆过程规律和含颗粒悬浮液的微胶囊制备过程规律,形成电泳显示微胶囊制备技术。

   熔融液造粒方法和过程研究。 熔融液化工产品或中间体需要形成固态颗粒,熔融液由喷嘴因界面张力形成可控液滴,在介质中结晶移热形成固体颗粒,获得流动性能好和合格粒经的球形颗粒,如尿素、石蜡、硫磺等造粒。研究内容包括液滴成型过程和液滴在介质中的结晶移热过程规律和控制。目标是揭示液滴成型成和结晶过程规律,形成先进的熔融液造粒技术。

承担国家项目(部分)

  1. 国家自然科学基金项目,二氧化钛包膜层结构的耐候性机制和控制研究,No.21176134,2012.01-2015.12。
  2. 863科技计划,低成本分散式饮用水除氟材料及装备研制,2012AA062605,2012.01~2014.12。
  3. 国家自然科学基金项目,氧化物颗粒表面羟基特性调控及其在包覆、吸附中的作用,No.20906055,2010.01-2012.12。
  4. 863科技计划,复合包覆型铝基稀土金属氧化物高效除氟剂开发及应用研究,2007AA06Z319,2007.05~2010.11。
  5. 国家自然科学基金项目,聚合物乳液喷雾成膜的膜层缺陷和渗透性能研究,No.20876085,2009.01-2011.12。
  6. 国家自然科学基金项目,超临界流体环境下颗粒表面的化学修饰研究,No.20476051,2005.01-2007.12。
  7. 国家自然科学基金项目,RESS过程中高频脉动力场及对微粒合成与包覆的作用机制,No.29906004,2000.01-2002.12。
  8. 国家自然科学基金项目,振动波对气固流态化行为的作用机制研究,No.29776029,1998.01-2000.12。

研究获奖

  1. 中国石化联合会科技奖二等奖,2012。
  2. 第五届中国科协期刊优秀学术论文奖,2007。
  3. 国家教委科技进步基础类一等奖,1997。

 

联系信息:

清华大学化学工程系,王亭杰 教授

Tel: 10-62788993

Cell phone: 1365-1253-611