膜科學技術實用教程

本書以膜及膜分離為基礎，主要介紹了膜與膜分離組件、反滲透、納濾、超濾、微濾、透析等膜技術以及它們的種類、原理、性能、製備等內容，涉及到環境保護、生物、醫藥、輕工、食品、電子、紡織、冶金等領域。本書注重基礎理論，力求內容翔實，條理清晰，提供較強的參考價值。本書適用於材料科學與工程、高分子材料、化學工程、環境工程等專業的師生及技術人員。

第一章 概論1

第一節 分離膜及膜分離過程1

一、分離膜及膜分離1

二、膜分離過程的特點1

三、膜及膜分離過程的分類3

第二節 膜科學技術的發展概況7

一、世界膜科學技術的發展概況7

二、我國膜科學技術的發展概況8

三、膜科學技術的未來9

參考文獻10

第二章 分離膜與膜分離組件11

第一節 分離膜的種類11

一、高分子膜11

二、無機膜13

第二節 分離膜的製備14

一、均質對稱膜的製備14

二、非對稱膜的製備17

三、複合膜製備工藝24

四、無機膜製備工藝27

第三節 膜的分離特性29

一、直接觀測法29

二、間接法32

第四節 膜分離組件及其設計43

一、管式膜組件43

二、中空纖維膜組件45

三、板框式膜組件46

四、螺旋卷繞式膜組件47

五、特殊膜組件49

參考文獻51

第三章 反滲透53

第一節 概述53

一、反滲透技術發展概況53

二、反滲透膜分離原理53

三、反滲透膜分離過程特點54

第二節 反滲透過程傳質機理54

一、溶解擴散理論54

二、優先吸附-毛細孔流理論55

三、氫鍵理論56

四、擴散-細孔流理論57

五、自由體積理論57

第三節 反滲透膜材料和分類58

第四節 反滲透膜的製備59

一、相轉化法59

二、複合法60

三、纖維素及其衍生物膜的製備和成膜機理63

第五節 反滲透膜組件及裝置72

一、板框式反滲透膜組件72

二、管式反滲透膜組件73

三、螺旋式反滲透膜組件73

四、中空纖維式反滲透膜組件74

五、槽條式反滲透裝置75

第六節 反滲透的應用77

一、海水脫鹽77

二、苦鹹水淡化77

三、超純水生產78

四、工業污水的處理78

五、食品工業用水79

六、油水乳液的分離79

參考文獻80

第四章 納濾81

第一節 概述81

一、納濾膜的發展概況81

二、納濾膜的特點82

第二節 納濾膜的傳質機理及模型83

一、納濾膜的傳質機理83

二、納濾膜的傳質模型85

第三節 納濾膜的製備方法86

一、轉化法87

二、共混法87

三、複合法88

四、荷電化法90

五、納濾膜的主要商品91

第四節 納濾裝置94

第五節 納濾膜的污染及清洗94

一、無機污染94

二、有機污染94

三、微生物污染95

第六節 納濾膜的應用96

一、飲用水製備96

二、小分子有機物的回收或去除97

三、工業廢水處理97

四、製藥業中的應用98

五、石油開採與提煉中的應用98

六、食品加工中的應用99

參考文獻100

第五章 超濾101

第一節 概述101

第二節 超濾的基本理論102

一、超濾的基本原理102

二、超濾的基本傳質理論103

第三節 超濾膜的特性及製備方法108

一、超濾膜的特性108

二、超濾膜材料110

三、超濾膜的製備112

第四節 超濾裝置112

第五節 超濾膜的污染與清洗113

一、超濾膜的污染113

二、超濾膜污染的防治113

三、超濾膜的清洗114

第六節 超濾的應用116

一、工業廢水處理116

二、食品工業中的應用118

三、高純水的製備119

四、生物製藥領域的應用120

參考文獻120

第六章 微濾122

第一節 概述122

第二節 微濾123

一、微濾原理123

二、微孔濾膜的分離機理123

第三節 微孔濾膜及微濾裝置124

一、微孔濾膜的分類和結構124

二、微孔濾膜材料126

三、微孔濾膜的應用126

四、微孔濾膜的製備方法128

五、微孔濾膜的性能及測試方法128

六、微濾裝置129

第四節 微孔濾膜的污染與清洗130

第五節 微濾的應用131

一、電子工業131

二、醫藥衛生131

三、水處理132

四、海水淡化132

五、食品、飲料工業132

六、油田采出水處理133

參考文獻133

第七章 離子交換膜與電滲析135

第一節 電滲析基本原理135

一、電滲析的工作原理135

二、離子交換膜的選擇透過性137

三、電滲析過程的基本傳質方程138

第二節 離子交換膜的分類及組成141

一、離子交換膜的分類141

二、離子交換膜的組成142

第三節 離子交換膜的製備143

一、異相膜的製備143

二、半均相膜的製備144

三、均相膜的製備145

四、新型離子交換膜146

第四節 離子交換膜的主要性能147

一、交換容量147

二、含水量148

三、膜電阻149

四、選擇透過度149

第五節 電滲析器150

一、電滲析器的主要結構150

二、電滲析器的性能指標152

第六節 電滲析的脫鹽過程153

一、連續式脫鹽過程153

二、循環式脫鹽過程154

第七節 新型電滲析過程155

一、填充混合離子交換樹脂電滲析過程制高純水155

二、含離子交換膜的唐南滲析156

第八節 電滲析的應用157

一、水的純化157

二、海水、鹽泉滷水製鹽157

三、廢水處理158

四、脫除有機物中的鹽分158

參考文獻158

第八章 透析159

第一節 透析過程原理和特點160

一、透析過程原理和特點160

二、唐南膜平衡161

第二節 透析膜材料161

第三節 透析膜的性能和表徵165

一、傳質阻力165

二、溶質透過係數166

三、過濾係數167

四、含水率168

五、生物相容性168

第四節 透析膜組件設計169

一、纖維尺寸和數目169

二、流動形式171

三、殼側壓降171

四、膜組件設計171

第五節 透析的應用172

一、人工腎172

二、工業應用179

參考文獻181

第九章 氣體分離膜182

第一節 概述182

第二節 氣體分離膜材料183

一、高分子材料183

二、無機材料192

三、有機-無機集成材料194

第三節 氣體分離膜組件195

一、平板式膜組件195

二、螺旋卷式膜組件195

三、中空纖維式膜組件196

第四節 氣體分離膜的製備197

第五節 氣體膜分離的機理199

一、非多孔膜199

二、多孔膜201

第六節 氣體分離膜的應用203

一、H2的分離回收203

二、膜法富氧206

三、膜法富氮208

四、在天然氣工業中的應用209

五、有機廢氣的脫除212

六、氣體除濕213

參考文獻214

第十章 滲透汽化215

第一節 概述215

一、滲透汽化的發展概況215

二、滲透汽化的分類215

三、滲透汽化過程特點216

第二節 滲透汽化的基本理論217

一、滲透汽化的基本原理217

二、滲透汽化過程的分離性能218

三、滲透汽化過程傳遞機理219

四、影響滲透汽化過程的因素222

第三節 滲透汽化膜224

一、滲透汽化膜材料的選擇224

二、膜材料選擇性的預測226

三、滲透汽化膜228

第四節 膜組件及過程設計230

一、概述230

二、滲透汽化膜組件231

三、滲透汽化過程設計232

第五節 滲透汽化的應用236

一、有機溶劑脫水236

二、水中有機物的脫除237

三、有機/有機混合物的分離238

第六節 滲透汽化膜的展望239

參考文獻239

第十一章 親和膜241

第一節 親和膜分離基本原理241

第二節 親和膜的製備244

一、基質膜材料244

二、配基和基質材料的結合方法248

第三節 親和膜的應用250

一、親和膜用於生物大分子分離250

二、親和膜技術用於有機小分子對映體拆分251

三、親和膜技術用於貴重金屬離子分離252

第四節 親和膜分離模型和理論研究253

第五節 親和膜分離技術的展望255

參考文獻255

第十二章 智能膜257

第一節 智能膜的分類257

第二節 智能膜的合成方法258

一、物理方法258

二、化學方法259

第三節 智能膜的結構與性能261

一、分離膜結構與性能261

二、感測膜結構與性能270

第四節 智能膜的應用前景277

一、物質分離277

二、感應元件279

三、藥物釋放系統280

四、固定化酶282

第五節 發展中的智能膜284

一、LB膜284

二、分子自組裝膜288

三、納米自組裝複合膜291

四、具有可調納米孔道的高分子薄膜292

參考文獻292

第十三章 無機膜294

第一節 概述294

一、無機膜的發展概況294

二、無機膜的分類296

三、無機膜材料297

四、無機膜結構及組件300

第二節 無機膜的製備方法301

一、多孔無機膜的製備301

二、緻密膜的製備317

第三節 無機膜的分離機理322

一、無機膜中氣體傳遞特性與分離模型322

二、無機膜中液體傳遞特性與分離模型326

第四節 無機膜的應用326

一、在氣體分離中的應用326

二、在液體分離中的應用329

三、無機膜催化反應器336

參考文獻337

第十四章 新型膜分離技術339

第一節 膜萃取339

一、膜萃取過程339

二、膜萃取的特點339

三、膜萃取基本原理340

四、膜萃取過程的影響因素342

五、膜萃取過程的應用343

第二節 膜蒸餾344

一、膜蒸餾過程及分類344

二、膜蒸餾的特點345

三、膜蒸餾過程的傳質345

四、膜蒸餾的應用346

第三節 膜吸收347

一、膜吸收過程及分類347

二、膜吸收的特點348

三、膜吸收的傳質方程348

四、膜吸收的應用349

參考文獻349

膜科學技術實用教程安樹林 主編