曹兵

时间:2021-03-01阅读次数:384

曹兵教授  博士生导师

办公地址

北京化工大学东校区综合楼409

电子邮箱

bcao@mail.buct.edu.cn


联系电话

13911030331/010-64413857

学术兼职

全国分离膜标准化技术委员会委员

人才项目

2007年入选教育部新世纪优秀人才计划


招生专业及研究方向

招生专业:环境工程、环境科学与技术、材料科学与工程

研究方向:

1、新型水处理膜材料的研究

针对超滤、纳滤及渗透汽化膜应用,主要以聚酰亚胺、PVDF、聚乙烯醇及石墨烯为基础材料,设计并开发平板、管式及中空纤维膜材料的制备方法并研究其结构-性能的关系。

2、新型膜组器与系统的研究开发

针对平板、管式及中空纤维膜的应用,研究开发新型膜组器及系统的设计与制备方法。

3、膜应用技术研究

利用开发的新型膜材料,研究开发垃圾渗滤液、化工、煤炭等行业高污染废水的处理技术;海水、反渗透浓水等高盐废水的脱盐技术;化学、制药等领域的物质分离技术。 

个人经历

1987年北京化工大学化学工程专业本科毕业后,从事化工物性数据库的研究开发工作。1992年赴日本东京工业大学留学,1993年攻读硕士学位开始进行膜科学与应用研究。1994年与日本综研化学株式会社合作进行膜法蛋白质分离方面的研究,工作于1996年完成,取得的成果由上述公司联合其他企业在日本北海道实现工业化。1996年开始博士阶段学习,把研究方向确定为了膜制备研究,通过对分离目标的物理化学特性分析,设计并合成的新型分离材料,然后根据分离操作对膜性能的要求,进行材料加工和膜制备的研究,在世界上首次成功开发了用于乙苯/苯乙烯分离用的高分子膜,由于在膜方面的研究成果获得日本“青年优秀研究奖”。1999年顺利取得博士学位并留校(东京工业大学化学工程系)担任助理教授工作。通过对膜制备的研究,认识到即使膜材料的性能优秀,但实际使用中通常不能达到预想的效果(一般只能达到50-60%左右),必须进行膜应用方式,也即膜组器和应用系统(与其他分离过程耦合)的开发设计研究。于2000年开始在美国路易斯安娜州立大学进行博士后的研究工作。通过对分离过程中同时进行的传质、传热、动量传递的研究,进行模型设计、数学模拟和试验验证,建立了完整的螺旋卷式膜组器的传质分离模型和设备设计方法,为此类膜的应用奠定了基础。2002年10月担任中国蓝星(集团)公司的膜专业公司的技术中心主任,负责膜产品的开发、生产及规模应用的研究开发工作。作为项目负责人主持过多项国家、北京市科研项目。针对膜分离在水资源有效利用和污水回用中的应用,开展了中空纤维超滤膜的开发工作,包括膜材料配方的开发及完善;利用纺丝原理制备中空纤维膜工艺技术的完成;组器形式的开发定型;中空纤维超滤膜成型产品的制备工艺技术等。先后主持完成了聚丙烯腈中空纤维超滤膜的工业化生产技术的研发,2004年建成了一条年产30万平米的生产线;同时设计开发了该产品的组器形式和应用系统,2005年底完成了首个大规模应用(日处理7000吨)实例。2006年回到北京化工大学,主要进行新型功能膜材料的设计、制备与应用的研究开发工作。


教育经历:

1983年-1987年,北京化工学院,化学工程,获学士学位

1992年-1999年,东京工业大学,化学工程,获硕士、博士学位

1999年-2001年,东京工业大学,化学工程系,教师

2000年-2002年,路易斯安娜州立大学,化学工程系,博士后


工作经历:

1987年-1992年,北京化工学院,计算机及应用系,助教

2002年-2006年,中国蓝星集团中蓝膜技术有限公司,技术中心主任

2006年-至今,北京化工大学,教授

科研项目

2007年入选教育部新世纪优秀人才计划;作为项目负责人主持国家科技支撑计划、国家自然科学基金、教育部重大研究项目以及企业课题多项。在国内外学术期刊发表论文120余篇,其中被SCI收录80篇,授权专利5项。

学术成就

(1) Caili Zhang,’Bing Cao,’Pei Li ,Thermal oxidative crosslinking of phenolphthalein-based cardo polyimides with enhanced gas permeability and selectivity. Journal of Membrane Science,2018,546:90-99

(2) Yuan Li,’ Bing Cao,’Pei Li, Fabrication of PMDA-ODA hollow fibers with regular cross-section morphologies and study on the formation mechanism.Journal of Membrane Science,2017,544:1-11

(3) CailiZhang,’PeiLi,’Bing Cao, Effects of the side groups of the spirobichroman-based diamines on the chain packing and gas separation properties of the polyimides.Journal of Membrane Science,2017,530:176-184

(4) Caili Zhang,’ Pei Li,’Bing Cao,Decarboxylation crosslinking of polyimides with high CO2/CH4 separation performance and plasticization resistance.Journal of Membrane Science,2017,528:206-216

(5) Rui Zhang,’ Bin Liang,’ Ting Qu,’Bing Cao,’ Pei Li, High-performance sulfosuccinic acid crosslinked PVA composite pervaporation membrane for desalination. Environmental Technology, 2017(3):1-9.

(6)   Zhang, C.; Li, P.; Cao, B., ElectrospunMicrofibrous Membranes Based on PIM-1/POSS with High Oil Wettability for Separation of Oil-Water Mixtures and Cleanup of Oil Soluble Contaminants. Ind. Eng. Chem. Res.2015, 54, 8772-8781.

(7)   Xu, T.; Meng, Q.; Shen, T.; Cao, B., Facile synthesis of submillimeter sized graphene oxide by a novel method. RSC Adv.2015, 5, 73737-73741.

(8)   Wang, J.; Jia, P.; Pan, K.; Cao, B., Functionalization of polyacrylonitrile nanofiber mat via surface-initiated atom transfer radical polymerization for copper ions removal from aqueous solution. Desalin. Water Treat.2015, 54, 2856-2867.

(9)   Tian, G.; Liu, L.; Meng, Q.; Cao, B., Facile synthesis of laminated graphene for advanced supercapacitor electrode material via simultaneous reduction and N-doping. J. Power Sources.2015, 274, 851-861.

(10)   Pan, K.; Li, H.; Liang, B.; Qi, G.; Cao, B., Synthesis of well-defined responsive membranes with fixable solvent responsiveness. Polym. Int.2015, 64, 138-145.

(11)   Liu, Y.; Cao, B.; Jia, P.; An, J.; Luo, C.; Ma, L.; Chang, J.; Pan, K., Layer-by-Layer Surface Molecular Imprinting on Polyacrylonitrile Nanofiber Mats. J. Phys. Chem. A.2015, 119, 6661-6667.

(12)   Liang, B.; Zhan, W.; Qi, G.; Lin, S.; Nan, Q.; Liu, Y.; Cao, B.; Pan, K., High performance graphene oxide/polyacrylonitrile composite pervaporation membranes for desalination applications. J. Mater. Chem. A.2015, 3, 5140-5147.

(13)   Khalid, B.; Meng, Q. H.; Cao, B., A non-enzymatic thermally reduced Cu nanoparticle based graphene-resorcinol benzaldehyde glucose sensor. Mater. Res. Innovations.2015, 19, 91-96.

(14)   Wang, J.; Luo, C.; Qi, G.; Pan, K.; Cao, B., Mechanism study of selective heavy metal ion removal with polypyrrole-functionalized polyacrylonitrile nanofiber mats. Appl. Surf. Sci.2014, 316, 245-250.

(15) Qu, T.; Pan, K.; Li, L.; Liang, B.; Wang, L.; Cao, B., Influence of Ultrasonication Conditions on the Structure and Performance of Poly(vinylidene fluoride) Membranes Prepared by the Phase Inversion Method. Ind. Eng. Chem. Res.2014, 53, 8228-8234.

招生需求

勤奋,踏实,认真,负责,有团队精神,热烈欢迎对分离膜感兴趣的同学加入我们的

所属团队或实验室网页介绍

 https://membrane.buct.edu.cn/

北京化工大学膜科学与工程研究室,是化工行业膜工程技术研究中心的依托单位。研究室现有成员5人,其中教授2人,研究员1人,副教授1人,讲师1人。研究室拥有一支高水平的科研队伍,有30余名研究生参与研究工作,同时吸收博士后和进修人员参与实验室的研究工作,并积极开展与国内外的大学、科研机构以及公司、企业的合作关系。研究室以有机高分子膜技术研究为核心,以为国家资源、能源、环境、卫生和传统产业技术改造服务为目标,从化工、材料等多学科角度对分离膜的制备技术、成套装备和应用技术进行深入的研究与开发,推动我国膜分离整体技术水平的提高,实现产业化。研究室同时开展与膜技术有关的化工技术的研究工作,尤其是燃料电池、膜催化反应和膜过程与其它化工过程集成的研究工作。研究室致力于培养高素质的研究人员,发表高质量的研究论文,开发有自主知识产权的专利技术。实验室拥有气、液体膜组器评价系统、膜通量测试、气相色谱、液相色谱、离子色谱、渗透凝胶色谱、红外光谱、压汞仪、表面接触角等一系列膜材料制备及性能评价装置,具有完善的实验和科研条件,既可以从事膜科学与技术方面的基础研究工作,也可承担工业应用的前期工作。研究室目前的研究方向主要包括,分离膜的制备与表征、气体分离、液体分离、膜材料的分子结构设计、目标导向的膜结构设计、膜应用过程设计、膜过程模拟与仿真、燃料电池与固体电解质、电吸附、功能纳米纤维、重金属离子吸附等。自成立以来,研究室先后承担了国家自然科学基金、科技部、教育部、北京市等一系列省部级科学基金项目,发表国内国际论文100余篇,为我国膜科学与技术的发展做出了贡献。

主要研究方向: 

1.  渗透汽化法在海水淡化、分离中的应用

2.  面向应用过程的膜材料与组器设计

3.  新型自具微孔材料在吸附和膜分离中的应用

4.  室温离子液体在烟道气捕获中的研究

5.  功能纳米纤维的制备与应用

6.  新型碳材料

7.  燃料电池系统

8.  电化学合成

9.  药物控制释放