吳海峰, 張 春, 張玉亭, 葉 鵬, 顧學紅

?

操作參數(shù)對NaA分子篩膜滲透汽化性能影響的實驗與模擬

吳海峰, 張 春, 張玉亭, 葉 鵬, 顧學紅

(南京工業(yè)大學 化學化工學院, 材料化學工程國家重點實驗室, 江蘇 南京 210009)

采用串聯(lián)傳質(zhì)阻力模型探討乙醇/水混合組分在中空纖維NaA分子篩膜內(nèi)的滲透行為，其中混合組分在NaA分子篩膜層的滲透行為采用普遍化Maxwell-Stefan方程進行描述，而混合組分在中空纖維支撐體層的滲透行為則采用努森、黏性流混合擴散模型進行描述。通過該模型考察了進料溫度、水含量等操作參數(shù)對中空纖維NaA分子篩膜乙醇脫水滲透性能的影響。結(jié)果表明，通量隨著溫度與進料水含量的增加而增大，而滲透側(cè)壓強的影響與之相反；滲透側(cè)壓強高于1 kPa時，水組分在膜層與支撐層中間側(cè)壓強增加明顯。

NaA分子篩膜；中空纖維；分子模擬；傳質(zhì)模型；滲透汽化

1 前 言

滲透汽化(Pervaporation，PV)是一種新型膜分離技術(shù)，具有高效節(jié)能、操作方便、過程易于控制等特點，在有機溶劑分離與純化方面具有廣闊的應用前景，是21世紀最有前途的高新技術(shù)之一[1]。NaA分子篩膜具有較高的滲透通量、優(yōu)異的水優(yōu)先選擇性和良好的熱化學穩(wěn)定性，可用于有機溶劑脫水的滲透汽化分離，是近年研究的熱點[2~5]。滲透汽化過程中膜層與支撐體層傳質(zhì)機理差別較大，并且進料和滲透側(cè)操作在不同的壓力環(huán)境，使得該分離過程異常復雜，因而目前研究還主要停留在實驗方面，制約了該技術(shù)的發(fā)展。陳鎮(zhèn)等[6]推導并回歸了水中脫除VOC的PDMS/PS復合膜滲透汽化串連傳質(zhì)阻力模型，并將計算結(jié)果與實驗結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)模型具有較好的精度。Yang等[7]采用分子模擬方法模擬了乙醇/水在分子篩中吸附和擴散行為，并利用文獻推導的計算公式，預測了303 K時水和乙醇純組分在silicalite分子篩膜上的滲透性。Pera-Titus等[8]將Maxwell-Stefan(MS)理論應用于描述NaA分子篩膜的乙醇/水滲透汽化分離過程，采用吸附擴散機理對傳質(zhì)過程進行了解釋。本課題組在前期研究工作[9,10]中運用分子模擬方法研究了乙醇/水、乙二醇/水體系中單組分及混合組分在NaA分子篩中的吸附-擴散行為，并且基于Fick定律推導了純組分在分子篩膜中的滲透模型。Farooq和Sato等人[11,12]研究發(fā)現(xiàn)支撐體層對組分滲透傳質(zhì)過程有著顯著的影響，支撐體傳質(zhì)阻力減小有利于膜滲透通量的提高。Kapteijin等[13]基于大量實驗數(shù)據(jù)模擬計算了管式支撐體層在滲透汽化總傳質(zhì)過程中的影響，揭示了組分與支撐體間傳質(zhì)機理及壓降分布，并證明組分在多孔載體中主要以努森擴散為主。近年來，研究者采用中空纖維陶瓷支撐體制備NaA分子篩膜，獲得了高的滲透通量和裝填密度[14]。Shao等[15]在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的中空纖維支撐體上合成了NaA分子篩膜，揭示出支撐體結(jié)構(gòu)差異對膜滲透通量影響顯著。NaA分子篩膜的傳質(zhì)與膜層和支撐體的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，揭示兩層間匹配關(guān)系并優(yōu)化過程操作參數(shù)，對推動中空纖維分子篩膜的實際應用具有重要的意義。

本文針對中空纖維NaA分子篩膜用于乙醇/水的分離，擬構(gòu)建整體傳質(zhì)數(shù)學模型，以普遍化MS方程描述分子篩膜層的傳質(zhì)行為，并以努森擴散和黏性流傳遞混合傳質(zhì)描述中空纖維支撐體中的傳質(zhì)行為。通過該數(shù)學模型定量認識中空纖維載體結(jié)構(gòu)對膜滲透通量的影響，并進一步考察操作溫度、滲透側(cè)壓強和進料濃度等操作參數(shù)對中空纖維NaA分子篩膜傳質(zhì)的影響，期望為中空纖維分子篩膜的工業(yè)放大提供參考。

2 數(shù)學模型

采用普遍化MS方程描述分子篩膜層中多組分滲透過程，其一般表達式如下[16]：

通過熱力學系數(shù)Γ建立化學位梯度與表面覆蓋率梯度之間的關(guān)系，如式(2)和式(3)所示：

假設吸附組分的表面覆蓋率θ符合擴展Langmuir吸附模型，則有：

鑒于分子篩孔道為高規(guī)整連通的結(jié)構(gòu)，普遍化MS方程中互擴散系數(shù)可以認為趨于無窮大，而分子表面擴散系數(shù)(D)可以通過分子模擬結(jié)合愛因斯坦方程獲得[17]：

對于乙醇/水混合組分的滲透汽化過程，假設如下：(1)乙醇和水組分在NaA分子篩膜中的傳質(zhì)屬速率控制步驟；(2)水組分在NaA分子篩中有極強的優(yōu)先吸附性；(3)乙醇/水混合組分在NaA分子篩中飽和吸附量(M)由分子模擬計算獲得。基于以上各式，可獲得水和乙醇在NaA分子篩層滲透通量計算公式:

2.2 支撐體層傳質(zhì)模型

中空纖維載體假設為混合均質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)，由于載體側(cè)操作在真空條件下，組分在支撐體中主要以努森擴散和黏性流擴散為主，努森擴散通量計算式如式(8)所示：

黏性流通量計算式如式(9)所示：

基于式(8)與(9)，推導得到支撐體層乙醇、水滲透通量計算式如下：

依據(jù)串聯(lián)阻力模型，分子篩膜層的滲透速率與支撐體層滲透速率相等，膜層滲透通量與支撐體層滲透通量滿足：w,mout=w,s(out-inn)/ln(out/inn)、e,mout=e,s(out-inn)/ln(out/inn)。分別聯(lián)立式(6)和(10)；(7)和(11)，采用插值法可計算獲得水和乙醇的滲透通量。

3 實驗與分析方法

采用滲透汽化膜分離裝置對中空纖維NaA分子篩膜分離性能進行表征。以水和乙醇(分析純，西隴化工股份有限公司)配制成不同濃度的混合物作為原料液，經(jīng)恒溫水浴槽加熱至一定溫度后通過磁力泵輸送至膜組件，膜的另一側(cè)采用真空抽吸的方式使?jié)B透組分透過中空纖維NaA分子篩膜，繼而通過液氮環(huán)境中的冷阱捕集。原料液和滲透液組成由氣相色譜儀(SP6890，山東魯南瑞虹化工儀器有限公司)進行測定，檢測器為熱導池檢測器(TCD)，色譜柱為Porapak-Q填充柱。

陶瓷中空纖維支撐體孔隙率和曲折因子通過自動壓汞儀(PoreMater GT60，QUANTACHROME，USA)測得，支撐體孔徑由泡壓裝置(實驗室自制)測得。

4 結(jié)果與討論

4.1 乙醇/水混合組分在NaA分子篩膜中的吸附與擴散

4.1.1 吸附參數(shù)的計算

采用巨正則系綜蒙特卡洛方法模擬乙醇/水混合組分在NaA分子篩中的吸附行為，揭示乙醇/水混合組分在NaA分子篩中的吸附特性，進而獲得滲透模型中模擬所需吸附參數(shù)。圖1為348 K時不同進料水含量下乙醇/水混合組分在NaA分子篩中的吸附等溫線。在各自分逸度下，混合組分中乙醇和水組分在NaA分子篩中的吸附量均小于各自純組分狀態(tài)下的吸附量，隨著組分逸度的增大，水的吸附量先緩慢增加，而后呈急劇上升趨勢。利用圖1獲得的水和乙醇吸附量值，關(guān)聯(lián)式(4)獲得不同濃度和溫度下水和乙醇組分在NaA分子篩中吸附平衡常數(shù)w和e，如表1所示。吸附平衡常數(shù)隨溫度增大而減小，隨進料濃度變化較小，計算獲得348 K時水的吸附平衡常數(shù)為(4.48±0.3)×10-4Pa-1。

表1 298~373 K時不同濃度下水和乙醇的吸附等溫線擴展Langmuir模型擬合參數(shù)

Table 1 Fitting results using the extend Langmuir model for water and ethanol mixtures at 298~373 K

Ki / 10-4Pa-1 Water content/ %(wt)298 K323 K348 K373 K KwKeKwKeKwKeKwKe 524.80.638.40.194.480.061.740.02 2517.71.238.080.484.120.331.680.05 5011.81.378.080.524.230.361.180.11 9012.61.638.951.34.950.711.680.21

圖1 不同濃度的乙醇/水混合組分在NaA分子篩中吸附等溫線

4.1.2 擴散參數(shù)的計算

采用平衡態(tài)分子動力學方法模擬乙醇/水混合組分在NaA分子篩中的擴散行為。圖2為348 K溫度下不同濃度的乙醇/水混合組分在NaA分子篩中的擴散均方位移(MSD)。從圖中可以看出混合組分中水的MSD值均小于純水組分的MSD值，而混合組分中乙醇的MSD值均大于純乙醇組分的MSD值。這說明混合組分在分子篩中擴散時，組分間的相互作用會顯著影響到他們的擴散行為。利用圖2獲得的水和乙醇MSD值，關(guān)聯(lián)式(5)獲得不同濃度和溫度下水和乙醇組分在NaA分子篩中w和e，結(jié)果如表2所示。表2中乙醇和水組分自擴散系數(shù)隨水含量變化存在一定波動，主要與分子模擬的計算方法有關(guān)[18]。該分子模擬過程中，由于不同濃度下吸附的水和乙醇分子均較少，計算獲得的w和e接近無限稀釋狀態(tài)下的擴散系數(shù)w(0)和e(0)。

圖2 不同濃度的乙醇/水混合組分在NaA分子篩中擴散均方位移曲線

表2 298~373 K時不同濃度下乙醇/水混合組分在NaA分子篩中的自擴散系數(shù)

4.2 不同操作參數(shù)對滲透汽化性能的影響

基于分子模擬獲得的吸附和擴散參數(shù)，通過式(6)和(10)；(7)和(11)計算出不同操作參數(shù)條件下的中空纖維NaA分子篩膜中水和乙醇的滲透通量，用于計算的中空纖維NaA分子篩膜微結(jié)構(gòu)參數(shù)(孔隙率、曲折因子、孔徑)由實驗測得，而NaA分子篩密度由文獻[8]中獲得，如表3所示。

表3 模型相關(guān)參數(shù)取值

4.2.1 進料溫度的影響

基于模型計算水通量與溫度之間的Arrhenius關(guān)系如圖3所示，進料水含量為5 %(wt)。為了驗證模型的可靠性，圖中給出了相應條件下滲透汽化實驗結(jié)果。可以看出，模擬與實驗的水通量均隨溫度升高而不斷增大。這是因為，進料溫度的升高，水組分逸度增大，水在分子篩中吸附量不斷升高，同時水的擴散系數(shù)也在不斷增大(如表2所示)。模擬得到的水通量約是實驗值3倍，兩者間的差異主要是由于實際過程中分子篩層的晶間缺陷，及中空纖維支撐體包含海綿層和指狀孔，而模擬計算的水通量是基于完美無缺陷的分子篩層和混合均質(zhì)的支撐體層。根據(jù)圖3結(jié)果，基于模型和實驗獲得的水滲透活化能分別為34和44.7 kJ×mol-1，二者與文獻報道結(jié)果接近[8,19]，模型計算結(jié)果相對較低可能原因是實驗中水分子在NaA分子篩膜中滲透過程尚未處于完全的平衡狀態(tài)。

圖3 水通量模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的Arrhenius曲線

Fig.3 Arrhenius curves for simulated and experimental water fluxes

4.2.2 進料濃度的影響

圖4和5分別為進料濃度對中空纖維NaA分子篩膜水通量和乙醇通量的影響結(jié)果。隨進料水含量的增加，348 K時水通量的實驗值與模擬值均呈增大趨勢，而乙醇的通量呈減小趨勢。由于NaA分子篩膜的滲透服從吸附-擴散機理，在一定溫度下，隨著料液乙醇濃度降低和水含量的增大，NaA分子篩膜表面的水吸附量不斷增加，導致膜的水通量增大。當進料水含量增加到一定水平后，分子篩膜的水吸附量趨于飽和，膜的滲透通量趨于平緩。從圖中可以看出，在較高進料水含量下，膜的水通量隨溫度的增長趨勢較為明顯。這是由于溫度升高帶來膜吸附系數(shù)減小，膜表面水吸附量需要在較高的進料濃度下才能達到飽和吸附。由于溫度升高有利于組分在膜孔內(nèi)的擴散，因此，盡管同樣處于飽和吸附，高溫操作亦能夠提高膜滲透通量。從圖4中還可以看出，通過模擬計算得到的水純組分通量隨著溫度升高而不斷增大，這種變化趨勢與本課題組前期研究工作[9]獲得的實驗結(jié)果一致，這是由于純組份飽和蒸汽壓隨著溫度的升高而不斷增大。圖6為對應圖4和圖5中不同溫度和進料濃度下乙醇/水混合組分的分離因子?？梢钥闯?，分離因子隨水含量增大呈減小趨勢。該計算結(jié)果與文獻報道[8]類似，這主要是因為當水含量高于一定值時，膜進料水吸附量趨于穩(wěn)定，而帶來滲透側(cè)分離組分變化較小。由圖4可以看出，分離因子的模擬值低于實驗值，這可能是因為模擬過程中水吸附量低于實際值而帶來所計算的乙醇滲透通量偏大。

圖 4 不同溫度時進料濃度對水通量的影響

圖 5 不同溫度時進料濃度對乙醇通量的影響

圖 6 不同溫度時進料濃度對分離因子的影響

4.2.3 滲透側(cè)壓強的影響

圖7為不同支撐層厚度下，計算獲得348 K下乙醇/水混合組分在進料水含量為5%(wt)時水通量隨滲透側(cè)壓強的變化關(guān)系?？梢钥闯觯S著滲透側(cè)壓強的升高，水通量逐漸減小，這與跨膜傳質(zhì)推動力的減少有關(guān)。另一方面，隨著支撐體厚度的減少，水通量相應增加，表明支撐體的傳質(zhì)阻力對滲透通量存在一定的影響。然而，在較低的滲透側(cè)壓強下，支撐體厚度對水通量的影響變得十分顯著。這是因為，對于滲透汽化過程，由于滲透側(cè)壓強的減少，分子的平均自由程增加，導致支撐體孔道中分子與壁面碰撞頻率增加，支撐體結(jié)構(gòu)對水的傳質(zhì)影響增強。在滲透側(cè)壓強為0.3 kPa的實驗條件下，考察進料水含量為10%(wt)時水通量隨支撐體厚度變化的情況，結(jié)果表明，隨著支撐體厚度從2 mm降低到0.4 mm，水通量從3.06 kg×m2×h-1上升至6.84 kg×m2×h-1。由圖7可以看出，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好。為了進一步揭示支撐體傳質(zhì)阻力的影響，模型進一步研究了不同滲透側(cè)壓強下水組分在中空纖維膜斷面壓降分布，如圖8所示，膜層和支撐層相關(guān)參數(shù)如表3所示，進料水含量為5%(wt)，溫度為348 K?？梢钥闯?，在較高的滲透側(cè)壓強下，支撐體中水分壓的壓降較小，表明膜傳質(zhì)阻力主要集中在分子篩膜層。然而，模擬結(jié)果顯示，當滲透側(cè)壓強降低到1 kPa時，支撐體中水分壓壓降明顯提高，表明其傳質(zhì)阻力對水通量產(chǎn)生明顯影響。此時，采取措施降低支撐體的傳質(zhì)阻力對提高膜滲透通量將產(chǎn)生顯著影響。對于中空纖維分子篩膜，在減小支撐體厚度的同時，優(yōu)化載體的孔徑分布、孔隙率等結(jié)構(gòu)參數(shù)有望進一步提高膜滲透通量。

圖7 不同滲透壓強下支撐體深度對水通號的影響

圖8 不同滲透側(cè)壓強下水在中空纖維NaA分子篩膜中的壓降分布

5 結(jié) 論

本文采用普遍化MS方程和努森、黏性流混合擴散方程，構(gòu)建了中空纖維NaA分子篩膜的整體傳質(zhì)模型，并用于乙醇/水的滲透汽化過程模擬。該模型能很好地反映操作參數(shù)對滲透通量的影響規(guī)律，研究顯示增加進料水含量、提高操作溫度及減小滲透側(cè)壓強可以提高水通量。模擬發(fā)現(xiàn)，滲透汽化過程中支撐體傳質(zhì)阻力對水滲透通量產(chǎn)生影響，滲透側(cè)壓強低于1 kPa時，該影響更為顯著。研究結(jié)果證實了采用中空纖維支撐體制備的分子篩膜能夠顯著提高膜滲透通量。本模型計算的滲透通量高于實驗過程所獲得的滲透通量，可能與實際過程中分子篩層的晶間缺陷，以及模型假設支撐體為混合均質(zhì)層有關(guān)。為了進一步優(yōu)化中空纖維支撐體的結(jié)構(gòu)，在后續(xù)工作中，數(shù)學模型還需要考慮載體的孔徑分布對膜滲透通量的影響。

符號說明：

Bo? 黏性流擴散系數(shù)，m2×h-1Γij? 熱力學因子 dp? 孔徑，mμ? 化學勢，kJ×mol-1 Dij? MS互擴散系數(shù)，m2×h-1ρ? 密度，kg×m-3 Div? MS自擴散系數(shù)，m2×h-1τ? 曲折因子 DKn? 努森擴散系數(shù)，m2×h-1上標 l? 半徑，mf? 進料側(cè) J? 滲透通量，kg×m2×h-1int? 膜層/支撐體層界面處 K? 吸附平衡常數(shù)，Pa-1p? 滲透側(cè) Kn? 努森擴散系數(shù)，m2×h-1下標 N? 擴散分子數(shù)e ? 乙醇 ? 平均壓強，Painn? 支撐體內(nèi)徑，m q? 吸附量，mol×kg-1m? 分子篩層 qM? 飽和吸附量，mol×kg-1out? 支撐體外徑，m r? 位移，ms? 支撐體層 δ? 厚度，mt? 乙醇+水 ε? 孔隙率Vis? 黏性流 η? 黏度，Pa×sw? 水 θ? 覆蓋率z? 分子篩層

[1] Bruggen B V D, Luis P. Pervaporation as a tool in chemical engineering: a new era? [J]. Curr Opin Chem Eng, 2014, 4: 47-53.

[2] DONG Qiang (董強), HUANG Pei (黃培), XU Nan-ping (徐南平),. Influence of substrates on the development of NaA type zeolite membranes (支撐體材料對NaA型沸石分子篩膜形成的影響) [J]. J Chem Eng of Chinese Univ(高?；瘜W工程學報), 2001, 15(2): 179-182.

[3] Morigami Y, Kondo M, Abe J,. The first large-scale pervaporation plant using tubular-type module with zeolite NaA membrane [J]. Sep Purif Technol, 2001, 25(1-3): 251-260.

[4] Yu C L, Liu Y M, Chen G L,. Pervaporation dehydration of isopropanol from pharmaceutical industry by NaA zeolite membrane [J]. Chin J Chem Eng, 2011, 19(6): 904-910.

[5] Richter H, Voigt I, Kuhnert T. Dewatering of ethanol by pervaporation and vapour permeation with industrial scale NaA-membranes [J]. Desalination, 2006, 199(1-3): 92-93.

[6] CHEN Zhen (陳鎮(zhèn)), LIU Jia-qi (劉家祺). Study on the PV mass transfer model of removal of VOCs from water (水中脫除VOC滲透汽化傳質(zhì)模型的研究) [J]. J Chem Eng of Chinese Univ (高?；瘜W工程學報), 2004, 18(1): 7-12.

[7] Yang J Z, Liu Q L, Wang H T. Analyzing adsorption and diffusion behaviors of ethanol/water through silicalite membranes by molecular simulation [J]. J Membr Sci, 2007, 291(1-2): 1-9.

[8] Pera-Titus M, Llorens J, Tejero J,. Description of the pervaporation dehydration performance of A-type zeolite membranes: a modeling approach based on the Maxwell-Stefan theory [J]. Catal Today, 2006, 118(1-2): 73-84.

[9] Guo S Y, Yu C L, Gu X H,. Simulation of adsorption, diffusion, and permeability of water and ethanol in NaA zeolite membranes [J]. J Membr Sci, 2011, 376(1-2): 40-49.

[10] YANG Long (楊龍), LIU Yan-mei (劉艷梅), ZHANG Yu-ting (張玉亭),. Molecular simulation on adsorption and diffusion of water/ethylene glycol through NaA zeolite (乙二醇/水在NaA分子篩中吸附擴散行為的模擬) [J]. Journal of Nanjing Tech University (Natural Science Edition) (南京工業(yè)大學學報(自然科學版)), 2014, 36(3): 62-67.

[11] Farooq S, Karimi I A. Modeling support resistance in zeolite membranes [J]. J Membr Sci, 2001, 186(1): 109-121.

[12] Sato K, Sugimoto K, Nakane T. Preparation of higher flux NaA zeolite membrane on asymmetric porous support and permeation behavior at higher temperatures up to 145℃ in vapor permeation [J]. J Membr Sci, 2008, 307(2): 181-195.

[13] de Bruijn F T, Sun L, Olujic Z,. Influence of the support layer on the flux limitation in pervaporation [J]. J Membr Sci, 2003, 223(1-2): 141-156.

[14] Wang Z B, Ge Q Q, Shao J,. High performance zeolite LTA pervaporation membranes on ceramic hollow fibers by dipcoating-wiping seed deposition [J]. J Am Chem Soc, 2009, 131(20): 6940-6911.

[15] Shao J, Zhan Z Y, Li J G,. Zeolite NaA membranes supported on alumina hollow fibers: effect of support resistances on pervaporation performance [J]. J Membr Sci, 2014, 451: 10-17.

[16] Krishna R, Wesseling J A. The Maxwell-Stefan approach to mass transfer [J]. Chem Eng Sci, 1997, 52(6): 861-911.

[17] Leppajarvi T, Malinen I, Korelskiy D,. Maxwell-Stefan modeling of ethanol and water unary pervaporation through a high-silica MFI zeolite membrane [J]. Ind Eng Chem Res, 2014, 53(1): 323-332.

[18] Wenisnk E J W, Hoffmann A C, Maaren P J,. Dynamic properties of water/alcohol mixtures studied by computer simulation [J]. J Chem Phys, 2003, 119(14): 7308-7317.

[19] Okamoto K, Kita H, Horii K,. Zeolite NaA membrane: preparation, single-gas permeation, and pervaporation and vapor permeation of water/organic liquid mixtures [J]. Ind Eng Chem Res, 2001, 40(1):163-175.

WU Hai-feng, ZHANG Chun, ZHANG Yu-ting, YE Peng, GU Xue-hong

(State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering, College of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 210009, China)

A series-resistance mass transfer model was used to study pervaporation (PV) permeation of ethanol/water mixtures through hollow fiber supported NaA membranes. The permeation of the mixture through the zeolite membrane layer was described by a generalized Maxwell-Stefan equation, while the permeation of the mixture through the hollow fiber support was described by a combined Knudsen diffusion and viscous flow modelThe water flux increases with the increase of operating temperature and feed water content, but it decreases with the increase of operating pressure at permeate side. The water adsorption on the membrane side is saturated under high feed water contents, which results in little variation of water flux as a function of feed water content. When the permeate pressure is above 1 kPa, water pressure increases notably at the interface between the zeolite and support layers.

NaA zeolite membrane; hollow fiber; molecular simulation; transport model; pervaporation

1003-9015(2016)01-0033-07

TQ 028.8

A

10.3969/j.issn.1003-9015.2016.01.006

2015-01-29；

2015-05-16。

國家自然科學基金 (21222602，21176117)；江蘇省杰出青年基金 (BK20122040)；江蘇省自然科學基金青年基金 (BK20130915)；江蘇省“六大人才高峰”項目；江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目。

吳海峰(1989-)，男，江蘇淮安人，南京工業(yè)大學碩士生。通訊聯(lián)系人：顧學紅，E-mail：xhgu@njtech.edu.cn