最新MOFs简介环境科学食品科学工程科技专业资料.ppt18

MOFs具有合成方法多样、比表面积大、孔道和 化学性质可调等优点。
由于其这些特点，该材料主要应用于催化、传 感、药物输送和分离分析等领域
Furukawa H, Cordova KE, [J]. Science, 2013, 341(6149): 1230444. Dhakshinamoorthy A, Asiric AM, Garcia H. [J]. Chem Commun, 2014, 50: 12800-12814. Dai H, Xia B, Wen L, et al. [J]. Appl Catal B-Environ, 2015, 165: 57-62. He L, Liu Y, Liu J, et al. [J]. Angew Chem Int Ed, 2013, 52: 3741-3745.
发光金属-有机骨架材料
发光材料在荧光灯、等离子平板显示、光开关、发光二极 管以及荧光探针等许多领域的应用使其成为近十几年来国际前 沿的研究热点。设计和开发具有长寿命、低能耗、高效率的发 光材料是众多物理和化学家所追求的目标。
金属-有机骨架配合物( MOF) 的易功能化和结构可裁剪的 特性以及在光、电、磁方面的优良性能使它们在分离、吸附、 催化、光电、传感和生物医药等许多领域显现出了其巨大的应 用价值和开发前景。作为一种新型的多功能分子基材料，它们 的发光性能以及在发光材料方面所体现出的潜在的应用价值也 引起了相当大的关注。
分子分离
MOFs材料孔径大小和孔道表面可调控的MOFs材料， 这可以用于分子分离。2006年，Chen等人报道了一个 微孔材料MOF-508，由于它的孔道大小形状具有分离烷 烃的能力，因此，MOF-508首次成为气相分离柱填充材 料的MOFs
药物缓释

金属-有机骨架薄膜
MOFs 沉淀在Al2O3、SiO2 及碳基底上
MOFs 沉淀在自组装有机单层 ( SAM) 修饰的 基底上
MOFs 的分步层层液相外延生长
纳米级金属-有机骨架材料
以块状材料形式存在的金属-有机骨架的宏观固 态性质制约了它们在溶液中的行为，限制了它们的应 用领域，如生物学领域的药物储藏和缓释、生物成像 及气态信号分子的传输等。因此，通过缩减此类材料 的尺寸至次微米甚至纳米级不仅扩大了应用范围，而 且为金属-有机骨架开辟了一个新的领域，即纳米级配 位聚合物( nanoscale coordination polymers，NCPs)
金属离子 Co2+
有机配体 H3L
5-（苯甲酸-4-甲氧 基）间苯二甲酸
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化
MOFs 材料的不饱和金属位点作为Lewis acid sites可 以用作催化中心，目前已应用到氰基化反应、烃类、醇 类的氧化反应、Diels-Alder 反应、酯化反应、偶联反 应等多种反应。
气体吸附与存储
氢气作为一种理想的高效清洁能源，它不仅燃烧 效率高而且清洁无污染受到了人们的青睐，由于 MOFs 材料的特殊孔道结构，被认为是潜在的储氢材 料。
相对于传统的C-18 硅胶颗粒、碳纳米管和石墨烯等材料, MOFs 材料具有一些优越的结构特点可以使其在萃取分离中的应用潜力更广 阔: 多孔结构的大比表面积使富集吸附的接触点增多; 多孔结构更利 于目标物在MOFs 材料表面吸附; 可以通过优化有机配体结构提高萃取 选择性;可以通过π-π作用、范德华力、氢键作用与目标分子作用,从 而提高吸附效果。当其萃取有机物时, 因MOFs 比表面积大, 吸附容量 高, 萃取完成后将萃取相洗脱, 即可实现痕量目标化合物的萃取分离。 目前在萃取分离中应用最多的是具有水稳定性、溶剂稳定性和热稳定 性好的MOFs 材料, 如ZIFs 系列和MILs 系列。

例如，2005年Hyungphil Chun等人采用Zn2+与4,4’- 联吡 啶和对苯二甲酸等合成了一系列的金属有机骨架材料。
4 两种羧酸混合配体MOFs 两种羧酸作为混合配体共同参与配位是新颖结构合成的 又一个新思路。目前，在混合羧酸 MOFs的合成方面已经有初 步的发展。以两种羧酸作为混合有机配体的最早的报道是 Chen等，他们在醋酸锌、H2BDC 和H3BTC 的N,N’- 二甲基甲 酰胺、乙醇、氯苯的混合溶液中，160℃的条件下，合成了含 有两种羧酸配体的骨架Zn3·BDC·2BTC。
3制备方法溶剂热法mof5自组装膜基底au设备简单对合成条件敏感自组装层影响膜性能15制备方法晶种法把晶体的成核和生长过程分离开更好地控制晶体的生长和膜的微结构16制备方法晶种法mof晶种磷锌矿晶体合成晶膜制备功能化三维表面成膜选择性催化paolofalcaro等人发现纳米结构的磷锌矿微粒具有促使mof5成核的特殊功能基于这样一个发现他们采用磷锌矿为晶种制备mof5在17晶体合成晶膜制备和晶体功能化方面均展现出了独特的优势
2 含羧基有机配体MOFs
芳香羧酸作为有机配体的主要优点是形成的聚合物孔径大 ，热稳定性高和易形成SBU结构，能够有效地防止网络的互相贯 通。最近几年，羧酸作配体的骨架得到大量合成。其中以对苯 二甲酸（H2BDC）和均苯三甲酸（H2BTC）为配体的居多。
美国密歇根大学以Yaghi为首的材料设计与研究小组以Zn（ NO3）2·4H2O与对苯二甲酸在N,N’- 二乙基甲酰胺（DEF）溶剂 中，于85~105℃下合成出系类微孔结构。
红球—O 绿球—Br 黑球—C 蓝色多面体—Zn 黄 色— van der Waals spheres that would be in the cavities without touching the frameworks

食品工程实践概述
食品工程实践的定义
食品工程实践是将理论知识应用于实际生产过程中，以提高生产效 率、优化产品质量和降低生产成本的过程。
食品工程实践的重要性
随着食品工业的快速发展，食品工程实践在保障食品安全、提升产 品质量、降低生产成本等方面发挥着越来越重要的作用。
食品工程实践的主要内容
包括工艺流程设计、设备选型与配置、生产过程控制、品质管理等 方面的实践操作。
《食品工程》PPT课件
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目录
• 食品工程概述 • 食品加工技术 • 食品工程原理 • 食品工程实践 • 未来食品工程展望
01
食品工程概述
食品工程的定义与特点
总结词：基本概念
详细描述：食品工程是应用工程学原理和方法来解决食品加工、保存和运输中的 问题的学科。它具有跨学科性、应用性、系统性的特点，涉及到物理学、化学、 生物学、机械工程等多个领域。
02
食品加工技术
食品加工原理
1 2
3
食品加工原理概述
食品加工是以农、畜、禽、水产品等为原料，经过物理、化 学和生物等方法，将原料转化为可食用产品的过程。
食品加工目的
通过食品加工，可以延长食品的保质期，提高食品的品质和 安全性，满足人们对食品的需求。
食品加工基本要求
食品加工应遵循安全、卫生、营养、方便和经济的原则，确 保食品的质量和安全。
挑战三
如何降低生产成本？
解决方案三
通过精细化管理和资源合理配置，降低能耗和原材料消 耗，提高资源利用效率。
05
未来食品工程展望
未来食品工程的发展趋势
可持续发展
随着环保意识的提高，未来食品 工程将更加注重可持续发展，减

环
境
系
统
环境要素的特性
最差（小）限制律：
整体环境的质量，不能由环境诸要素的平均状态决定，而是
受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制。
等值性：
是指各个环境要素，无论它们本身在规模上或数量上如何的
不相同，但只要是一个独立的要素，那么对于环境质量的限
制作用并无质的差别。
整体性大于个体和：
从产业革命到1984年发现南极臭氧空洞止，又称近代
城市环境问题阶段。
（3）全球性环境问题，即当代环境问题阶段。
这一阶段的核心是“全球变暖”、“臭氧层破坏”和
“酸沉降”三大全球性大气环境问题。
三个阶段的核心问题：
①.“第一次浪潮”的环境问题：土地
人口的大量增加；原始植被的大量破坏
②.“第二次浪潮”的环境问题：环境污染
在这种背景下，建立将环境对食品安全的影响作
为一个独立范畴加以研究的学科——食品环境学
食品环境学概述
食品环境学是食品科学、环境科学和社会科学相
互交叉的一门新兴学科。揭示了食品与环境之间
的相互影响，相互依存的内在规律
食品环境目前没有一个权威的概念，可以从食品
原料的生产环境和食品加工环境两个方面去理解
题，它主要是指地震、洪捞、干旱、滑坡等自然灾害问题
人祸：由人类活动引起的为次生环境问题，也叫第二环境
问题，它又分为环境污染和生态环境破坏两类。
• 人为环境问题一般可分为两类：
• 一是不合理开发利用自然资源，超出环境承载力，
形成生态环境质量恶化或自然资源枯竭等现象，即
生态环境破坏问题；
• 二是人口激增、城市化和工农业高速发展引起的环
政治、工业、农业、科技等全部领域中；

特点： ●毒性作用大，易引起人们的注意。 ●在水体中不能为微生物降解，只能产生各种形态间 的相互转化以及分散和富积—在水中进行迁移。
26
⑷生物指标
污水的细菌污染指标 生物污染物主要是指废水中的致病性微生物，它包 括致病细菌、病虫卵和病毒。未污染的天然水中 细菌含量很低，当城市污水、垃圾淋溶水、医院 污水等排入后将带入各种病原微生物。 水源一旦受到病原微生物的污染，就有可能引起介 水传染病的传播或流行。如生活污水中可能会有 能引起肝炎、伤寒、霍乱、痢疾、脑炎的病毒和 细菌以及蛔虫卵和钩虫卵等。生物污染物污染的 特点是数量大，分布广，存活时间长，繁殖速度 快。
我国几大淡水湖泊出现了严重的富营养化。
我国淮河等流域出现的污染，已给两岸人民带来
生存威胁。
除非采取全国性的统一的大规模的控制与治理污
染行动，否则，我国的水质还会进一步恶化，带 来不可逆转的毁灭性效应。
7
水质评价标准： 通常国家GB3838-2002标准
GB3838-2002标准的水质分类及水域功能
烷烃、苯系物、酚类、萘类、卤代烃、酯类、 多环芳烃、含氮化合物等100种
烷烃、烯烃、芳香烃、多环芳烃、醇、酮、 酯、酚、含氮、硫杂原子化合物等74种
卤代烃、醇、醛、酮、农药、多环芳烃等 175种
烷烃、烯烃、醇、酮、酸、酯、胺类、氮杂 环化合物、有机氯农药等241种
24
2002年：
“三湖”水质变化趋势
quality classes
status
Ⅰ
主要适用于源头水、国家自然保护区
主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、
Ⅱ
珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵
场等
主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、