本书共13章，以膜过程为主线，对各种主要膜过程所涉及的过程机理、膜材料种类和结构、膜制备方法和膜结构调控、膜组件种类和结构、膜过程设计及应用等进行了较为系统和全面的介绍。本书描述的膜过程面向分离纯化、化学反应、能量转化、控制释放、探测传感等众多领域，反映了膜科学与技术数十年来的重要发展。本书还结合目前膜科学与技术的研究现状与应用需求，对各种膜与膜过程存在的问题及发展前景进行了总结与展望。
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前言
第1章 概述 1
1.1 膜科学与技术发展历程 1
1.2 膜与膜过程 2
1.2.1 膜 2
1.2.2 膜过程 2
1.3 膜材料 3
1.3.1 无机膜材料 3
1.3.2 有机膜材料 5
1.3.3 混合基质膜材料 8
1.3.4 膜材料改性及新材料研发 8
1.4 膜结构 10
1.4.1 形态结构 10
1.4.2 结晶态和分子态结构 10
1.5 膜制备与膜改性 10
1.5.1 膜制备方法 10
1.5.2 膜改性方法 13
1.6 膜性能 14
1.6.1 渗透选择性能 14
1.6.2 耐污染性能 14
1.6.3 物理化学稳定性能 15
1.7 膜技术的应用 15
1.7.1 水处理领域 15
1.7.2 化工能源领域 17
1.7.3 生物医药领域 18
习题 19
参考文献 19
第2章 微滤 22
2.1 微滤过程特性 22
2.1.1 过程原理及特点 22
2.1.2 分离机理 22
2.1.3 操作模式 22
2.1.4 膜通量模型 23
2.1.5 膜结构表征手段 25
2.1.6 膜性能及评价 27
2.2 微滤膜材料及膜制备 28
2.2.1 膜材料 28
2.2.2 膜制备 29
2.3 微滤膜组件及装置 37
2.3.1 工业用大型膜组件 37
2.3.2 小型膜组件 40
2.3.3 微滤装置 40
2.4 微滤膜污染及控制 41
2.4.1 膜污染机理 41
2.4.2 膜污染控制策略 42
2.5 微滤性能强化措施 43
2.5.1 膜材料改性及膜改性 43
2.5.2 膜组件结构优化 43
2.5.3 操作条件优化 44
2.6 微滤技术应用 45
2.6.1 实验室应用 46
2.6.2 制药工业 46
2.6.3 电子工业 47
2.6.4 饮用水生产 48
2.6.5 污水处理 48
2.7 微滤技术存在的问题及发展前景 49
习题 51
参考文献 51
第3章 超滤 54
3.1 超滤过程特性 54
3.1.1 过程原理及特点 54
3.1.2 分离机理及膜通量模型 54
3.1.3 浓差极化 55
3.1.4 渗透压传质模型 56
3.1.5 膜结构及表征 57
3.1.6 膜性能及评价 57
3.2 超滤膜材料及膜制备 59
3.2.1 膜材料 59
3.2.2 有机膜制备 60
3.2.3 无机膜制备 61
3.3 超滤膜污染及控制 62
3.3.1 膜污染机理 62
3.3.2 膜污染控制策略 63
3.4 超滤膜组件及过程设计 65
3.4.1 膜组件 65
3.4.2 一级一段流程 66
3.4.3 一级多段流程 66
3.4.4 多级流程 66
3.5 超滤性能强化措施 67
3.5.1 膜材料改性及膜改性 67
3.5.2 膜组件结构优化 68
3.5.3 操作条件优化 69
3.6 超滤技术应用 70
3.6.1 药物分离 70
3.6.2 饮用水处理 70
3.6.3 生活污水和工业废水处理 71
3.6.4 食品工业 72
3.7 超滤技术存在的问题及发展前景 72
习题 72
参考文献 73
第4章 纳滤 75
4.1 纳滤膜特点及发展历程 75
4.2 纳滤分离机理及模型 76
4.2.1 中性溶质体系 77
4.2.2 电解质体系 79
4.3 纳滤膜材料及膜制备 83
4.3.1 有机膜材料 83
4.3.2 无机膜材料 86
4.3.3 无机-有机杂化类材料 86
4.3.4 膜制备 86
4.4 纳滤过程浓差极化与膜污染 89
4.4.1 浓差极化 89
4.4.2 膜污染机理和种类 89
4.4.3 膜污染控制策略 91
4.5 纳滤技术应用 92
4.5.1 粗染料纯化 92
4.5.2 高盐废水分盐 92
4.5.3 饮用水处理 93
4.5.4 污水深度处理与回用 94
4.5.5 活性药物成分浓缩 95
4.6 纳滤技术存在的问题及发展前景 96
习题 96
参考文献 97
第5章 反渗透 100
5.1 反渗透过程特性 100
5.1.1 过程原理及特点 100
5.1.2 分离机理及模型 101
5.1.3 膜结构及表征 104
5.1.4 膜性能及评价 105
5.2 反渗透膜材料及膜制备 108
5.2.1 膜材料 108
5.2.2 膜制备及装置 110
5.3 反渗透膜污染及控制 114
5.3.1 膜污染机理 114
5.3.2 膜污染防治措施 114
5.4 反渗透膜组件及装置 115
5.4.1 螺旋卷式膜组件 115
5.4.2 中空纤维式膜组件 116
5.4.3 碟管式膜组件 116
5.4.4 管式膜组件 116
5.4.5 膜装置配套设备 117
5.5 反渗透性能强化措施 118
5.5.1 膜材料改性及膜改性 118
5.5.2 膜组件结构优化 118
5.5.3 操作条件优化 119
5.6 反渗透膜过程设计 120
5.6.1 膜过程设计原则 120
5.6.2 膜过程设计步骤 121
5.6.3 膜过程设计方程与参数 123
5.7 反渗透技术应用 127
5.7.1 盐水(海水、苦咸水)淡化 127
5.7.2 工业废水与生活废水处理 128
5.7.3 锅炉补给水制备 129
5.7.4 超纯水制备 130
5.7.5 食品工业 130
5.7.6 医药卫生 130
5.7.7 舰船净水 131
5.7.8 家用净水 131
5.8 反渗透技术存在的问题及发展前景 131
习题 132
参考文献 133
第6章 正渗透 136
6.1 正渗透发展历程 136
6.2 正渗透过程原理及特点 136
6.2.1 过程原理 136
6.2.2 外浓差极化 138
6.2.3 内浓差极化 138
6.2.4 膜污染 140
6.3 正渗透膜结构及性能 140
6.3.1 膜结构参数 140
6.3.2 膜性能参数与测定 141
6.4 正渗透汲取液 141
6.4.1 无机汲取液 142
6.4.2 有机汲取液 142
6.4.3 挥发性汲取液 143
6.4.4 磁性汲取液 143
6.4.5 水凝胶 143
6.5 正渗透膜材料及膜制备方法 143
6.5.1 醋酸纤维素正渗透膜 144
6.5.2 聚酰胺薄层复合正渗透膜 144
6.5.3 聚苯并咪唑正渗透膜 145
6.5.4 其他正渗透膜材料 145
6.6 正渗透膜组件 145
6.6.1 板框式膜组件 146
6.6.2 卷式膜组件 146
6.6.3 管式膜组件 146
6.6.4 中空纤维式膜组件 146
6.6.5 正渗透水袋 146
6.7 正渗透膜过程的应用 147
6.7.1 淡化 147
6.7.2 浓缩 147
6.7.3 正渗透膜生物反应器 148
6.7.4 能源 148
6.8 正渗透技术存在的问题及发展前景 148
习题 148
参考文献 149
第7章 气体分离 151
7.1 气体分离膜发展历程 151
7.2 气体分离膜过程原理及特点 151
7.2.1 多孔膜分离机理 152
7.2.2 非多孔膜分离机理 155
7.3 气体分离膜结构及性能 159
7.3.1 膜结构及表征 159
7.3.2 膜性能评价 160
7.4 气体分离膜材料及膜制备 161
7.4.1 致密膜材料 162
7.4.2 多孔膜材料 163
7.4.3 混合基质膜材料 165
7.4.4 离子液体 166
7.4.5 膜制备工艺 167
7.5 气体分离膜组件及工业装置 168
7.5.1 膜组件 168
7.5.2 工业装置 169
7.6 气体分离膜污染和浓差极化 170
7.6.1 膜污染 170
7.6.2 浓差极化现象 170
7.6.3 浓差极化控制 172
7.7 气体分离膜过程设计 172
7.7.1 过程设计基础 172
7.7.2 一级一段过程 174
7.7.3 二级或二段过程 178
7.7.4 三级或三段过程 179
7.8 气体分离膜过程性能强化措施 179
7.8.1 膜材料改性及膜改性 179
7.8.2 操作条件优化 179
7.9 气体分离膜技术应用 181
7.9.1 空气富集氧或富集氮 181
7.9.2 天然气/沼气纯化 182
7.9.3 氢气富集 183
7.9.4 天然气富集氦气 183
7.9.5 挥发性有机化合物脱除与回收 184
7.9.6 烟道气二氧化碳捕集 184
7.10 气体分离膜技术存在的问题及发展前景 184
习题 186
参考文献 186
第8章 渗透蒸发 190
8.1 渗透蒸发发展历程及技术特点 190
8.2 渗透蒸发过程原理及传质模型 191
8.2.1 过程原理 191
8.2.2 传质机理及模型 192
8.3 渗透蒸发过程评价指标 194
8.4 渗透蒸发膜分类 196
8.4.1 优先透水膜 196
8.4.2 优先透有机物膜 197
8.4.3 有机物分离膜 197
8.4.4 无机膜 198
8.5 渗透蒸发膜制备 199
8.5.1 高分子复合膜制备 199
8.5.2 无机膜制备 200
8.6 渗透蒸发膜组件及过程设计 201
8.6.1 渗透蒸发膜组件 201
8.6.2 操作模式及基本工艺流程 202
8.6.3 操作条件与膜组件排布 203
8.7 渗透蒸发技术应用 205
8.7.1 有机溶剂脱水 206
8.7.2 有机混合物的分离 207
8.7.3 水中有机物脱除或回收 208
8.7.4 催化裂化汽油脱硫 208
8.7.5 渗透蒸发耦合分离技术 209
8.8 渗透蒸发技术存在的问题及发展前景 210
习题 210
参考文献 211
第9章 膜蒸馏 212
9.1 膜蒸馏发展历程 212
9.2 膜蒸馏过程原理与特点 213
9.2.1 过程原理 213
9.2.2 技术优势 214
9.2.3 操作类型 214
9.3 膜组件形式 216
9.4 膜蒸馏的热质传递机理 217
9.4.1 过程总热质传递 217
9.4.2 膜孔中热质传递 219
9.5 膜蒸馏膜制备 222
9.5.1 膜结构特性 222
9.5.2 膜材料 222
9.5.3 膜制备工艺 223
9.5.4 膜材料改性及膜改性 224
9.6 膜蒸馏的应用 225
9.6.1 脱盐纯化 225
9.6.2 废水处理 226
9.6.3 浓缩过程 226
9.6.4 其他领域 227
9.7 膜污染及其控制 227
9.7.1 膜污染机理 227
9.7.2 膜污染防治 228
9.8 膜蒸馏技术存在的问题及发展前景 230
习题 230
参考文献 231
第10章 离子交换膜与相关分离过程 234
10.1 离子交换膜特点及发展历程 234
10.2 离子交换膜分类 235
10.2.1 阳离子交换膜 236
10.2.2 阴离子交换膜 236
10.3 电渗析过程 237
10.4 电去离子过程 239
10.5 双极膜和双极膜过程 241
10.6 离子交换膜浓差渗析 242
10.6.1 扩散渗析 243
10.6.2 中和渗析 244
10.6.3 Donnan渗析 244
10.7 反向电渗析 245
10.8 离子交换膜技术存在的问题及发展前景 246
习题 247
参考文献 247
第11章 膜与先进化学电源 250
11.1 先进化学电源简介 250
11.2 锂离子电池 251
11.2.1 锂离子电池用膜的主要性能和评价 252
11.2.2 微孔隔膜 254
11.2.3 改性微孔膜 254
11.2.4 非织纤维膜 255
11.2.5 无机-有机复合膜 256
11.2.6 电解质膜 256
11.3 聚合物电解质膜燃料电池 257
11.3.1 燃料电池用膜的主要性能和评价 258
11.3.2 质子交换膜 261
11.3.3 碱性阴离子交换膜 268
11.4 存在的问题及发展前景 275
习题 276
参考文献 276
第12章 膜生物反应器 278
12.1 膜生物反应器类型及特点 278
12.1.1 三种膜生物反应器原理 278
12.1.2 发展历程 279
12.1.3 优缺点 281
12.2 膜生物反应器的膜和膜组件 282
12.2.1 膜生物反应器用膜 282
12.2.2 膜性能及表征 283
12.2.3 膜组件构型 284
12.3 膜生物反应器中的膜污染及控制 285
12.3.1 MBR中的膜污染 286
12.3.2 MABR中的膜污染 288
12.3.3 EMBR中的膜污染 290
12.4 膜生物反应器的应用 290
12.4.1 废水处理 290
12.4.2 废气处理 293
12.4.3 其他应用 294
12.5 膜生物反应器存在的问题及发展前景 294
12.5.1 MBR 294
12.5.2 MABR 295
12.5.3 EMBR 296
习题 296
参考文献 296
第13章 其他膜过程 299
13.1 渗析 299
13.1.1 渗析原理及特点 299
13.1.2 渗析技术应用 300
13.2 液膜 300
13.2.1 液膜特点及发展历程 300
13.2.2 基本类型 301
13.2.3 传质原理 302
13.2.4 液膜技术应用 304
13.3 膜接触器 304
13.3.1 一般特征和原理 304
13.3.2 膜吸收 305
13.3.3 膜气提 307
13.3.4 膜萃取 308
13.4 膜乳化 310
13.4.1 膜乳化原理 310
13.4.2 过程影响因素 311
13.4.3 膜乳化技术应用 312
13.5 膜结晶器 312
13.5.1 膜结晶器特点和原理 312
13.5.2 膜结晶器的成核动力学 313
13.5.3 膜结晶器应用 315
13.6 膜反应器 316
13.6.1 膜反应器基本类型 316
13.6.2 膜反应器应用 316
13.7 控制释放 319
13.7.1 控制释放简介 319
13.7.2 控制释放原理 320
13.7.3 控制释放系统分类 321
13.7.4 控制释放应用 322
13.8 膜传感器 323
13.8.1 膜传感器原理及特点 323
13.8.2 膜传感器应用 323
13.9 体外膜肺氧合及其设备 324
习题 324
参考文献 325
京公网安备 11010102004214号