《膜分離》重點介紹了我國膜分離領域的*研究、應用成果及產業(yè)化狀況，展示了現(xiàn)代膜分離技術的主要進展。書中針對微濾、超濾、納濾、反滲透、氣體分離、滲透蒸發(fā)、膜蒸餾等成熟的膜分離過程，講解了其分離原理與特點、膜的結構與性能、膜材料與膜制備方法、膜產品與膜工藝等，總結了這些膜過程的工業(yè)應用領域及*進展，并列舉了豐富的工程應用實例。同時還介紹了近年來新發(fā)展起來的膜過程，如膜生物反應器、燃料電池、儲能電池、智能膜等新型膜技術。
1.本書是十三五國家重點圖書、國家科學技術學術著作出版基金資助出版項目。2.本書作者都是我國膜科學技術領域內的知名專家和學者，其中有院士、教授，不少是新一代的學術帶頭人。書中融入了作者們多年來承擔國家及部委研究計劃所進行的科研工作的結晶，內容滲透著這些科學家多年的研究成果和汗水。讀者可以從書中了解到我國在這一領域所取得的創(chuàng)新性研究成果及豐富的工程實踐。
膜技術是一種新型高效的分離技術，是多學科交叉的產物，也是化學工程學科發(fā)展的新增長點。隨著經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和人民生活水平的提高，能源緊張、資源匱乏、環(huán)境污染等矛盾越來越突出，膜分離技術正是解決這些人類面臨的重大問題的新技術。與傳統(tǒng)的分離技術相比，由于它具有分離效率高、能耗低、操作方便、環(huán)境友好、便于與其他技術集成等優(yōu)點，因此成為近20年來發(fā)展最為迅速的分離技術之一。目前，膜分離技術的應用已涉及國民經(jīng)濟生產、科學研究以及國防建設等各領域，在我國被列為經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的高新技術之一。國家自六五到十二五期間，連續(xù)七個五年計劃把膜分離技術作為重點、重大項目進行支持，如國家重點基金項目，國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973）項目，國家攻關項目，國家高技術研究發(fā)展計劃（863）項目及重大產業(yè)化專項等。這些項目的基礎研究、產業(yè)化和工業(yè)應用示范等成果極大地推動了我國膜技術的發(fā)展及產業(yè)化應用。本書旨在展示現(xiàn)代膜分離技術的新進展，突出介紹我國在這一領域的最新研究、應用成果及產業(yè)化狀況。書中回顧了膜分離技術的發(fā)展歷程，綜述了膜技術的進展；論述了微濾、超濾、納濾、反滲透、氣體分離、滲透蒸發(fā)、膜蒸餾等成熟的膜過程，闡明了其過程的分離原理與特點，膜的結構與性能；介紹了膜材料、膜制備方法、膜產品及膜工藝等；總結了各種膜過程的工業(yè)應用領域及應用的最新進展，列舉了豐富的工程應用實例。除此以外，還介紹了近幾年來新發(fā)展起來的膜過程，如膜生物反應器、燃料電池、儲能電池、智能膜等。本書的作者都是我國膜科學技術領域內的知名專家和學者，其中有院士、教授，不少是新一代的學術帶頭人。他們大多數(shù)在膜科學技術各自的領域內已經(jīng)辛勤耕耘了三四十個春秋，為推動我國膜科學技術的進步，促進科技成果的轉化和膜產業(yè)的發(fā)展，做出了積極的貢獻。因此，本書融入了作者多年來承擔國家及部委研究計劃所進行科研工作的結晶，內容滲透著這些專家多年來的研究成果和汗水。讀者可以從書中了解到我國在這一領域所取得的創(chuàng)新性研究成果及豐富的工程實踐。 本書撰寫的過程中，力求兼顧內容的專業(yè)性、科學性、新穎性，突出其實用性。希望在傳播和普及膜科學技術知識，促進分離學科的發(fā)展，膜分離技術與傳統(tǒng)分離技術的耦合，加快化工分離技術的進步等方面起到積極的作用。本書的寫作人員分工如下：第1章孫本惠，第2、3章李建新，第4章張宇峰，第5章吳禮光，第6章秦振平，第7章陳翠仙，第8章吳庸烈、第9章徐又一，第10章衣寶廉，第11章王保國，第12章褚良銀。陳翠仙對全書進行了統(tǒng)稿和修訂，郭紅霞和秦培勇對全書進行了核校。這里要特別說明一下，在進行內容安排時，考慮到透析膜屬于超濾分離的范圍，為了避免內容上的重復，將透析拼入了超濾一章。本書是一部具有特色的應用技術著作，可供從事化工分離、水處理、環(huán)境工程等專業(yè)的研究人員、大專院校師生、工程技術人員、工藝操作人員、工程設計及服務人員學習和參考。由于參與撰寫的人員較多，寫作風格雖經(jīng)整合，但仍難免有疏漏之處，各種膜過程介紹的內容和深度很難完全統(tǒng)一，不適之處敬請指教。本書的出版得到我國膜生產及應用單位膜工程公司的熱情支持和幫助，是他們積極組織科技人員為本書提供資料、撰寫工程應用實例，在此表示衷心的感謝。感謝國家科學技術學術著作出版基金對本書出版的支持。特別感謝為本書提供資料及工程實例的研究和工程技術人員（名單按姓氏筆畫排序）：丁世州、王威、王建華、王新燕、江冠金、陳福泰、何水平、鄒健、沈菊李、張云嶺、張寶臣、張鵬霞、李娜、李賢輝、鄭曉紅、范益群、羅宗敏、林立剛、金焱、高建、徐徜徉、徐俊峰、郭文泰、陶元鑄、奚韶鋒、黃震宇、韓家心、韓賓兵、藍星光、譚永文、翟建文、戴海平。陳翠仙2016年6月
陳翠仙：教授，博士生導師，中國膜工業(yè)協(xié)會特聘專家，《膜科學與技術》雜志編委。近30年來致力于膜材料與膜分離科學研究，我國滲透汽化膜產業(yè)技術的開拓者和創(chuàng)始人之一。
第1章緒論
1.1引言001
1.2膜科學技術發(fā)展簡史001
1.3膜006
1.3.1膜的定義006
1.3.2膜的功能006
1.3.3分離膜的分類007
1.3.4分離膜的結構008
1.3.5分離膜的性能表征011
1.3.6分離膜的制備方法011
1.4膜分離過程011
1.4.1膜分離過程特點011
1.4.2商品化的膜分離過程012
1.4.3發(fā)展中的膜分離過程012
1.4.4集成膜過程013
1.5分離膜材料013
1.5.1膜材料分類及特點013
1.5.2成膜高聚物材料的結構014
1.5.3用于有機混合物分離的高聚物膜材料選擇與評價014
1.5.4常用的膜材料017
1.6膜技術的應用及展望018
1.6.1膜技術對全球經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的影響018
1.6.2膜產業(yè)及膜市場概況020
1.6.321世紀的膜科學與技術展望023
參考文獻024
第2章微濾
2.1微濾技術簡介026
2.1.1微濾分離原理及特點026
2.1.2微濾膜結構及其表征、測定方法028
2.1.3膜性能評價指標033
2.2微濾膜材料及膜過濾器034
2.2.1微濾膜材料034
2.2.2微濾膜的制備方法034
2.2.3微濾膜過濾器041
2.2.4國內外微濾膜產品簡介043
2.3微濾膜分離過程045
2.3.1操作方式045
2.3.2膜污染及控制047
2.4微濾技術的應用048
2.4.1微濾技術的應用領域及應用情況簡介049
2.4.2微濾技術的工程應用實例050
參考文獻055
第3章超濾
3.1超濾技術簡介056
3.1.1超濾分離原理及特點056
3.1.2國內外技術發(fā)展簡史057
3.1.3超濾膜的結構及其表征058
3.1.4膜性能評價指標058
3.2超濾膜及其組件060
3.2.1超濾膜材料060
3.2.2超濾膜的制備方法060
3.2.3超濾膜組件076
3.2.4國內外超濾膜產品簡介081
3.3超濾膜分離過程084
3.3.1操作方式084
3.3.2超濾膜污染及其控制084
3.4超濾膜技術的應用093
3.4.1超濾技術的應用領域及應用情況簡介093
3.4.2超濾技術的工程應用實例094
參考文獻106
第4章納濾
4.1納濾技術簡介114
4.1.1納濾分離原理及特點114
4.1.2納濾膜的結構及電學性能表征116
4.1.3納濾膜分離性能評價指標118
4.2納濾膜及組件119
4.2.1高分子復合納濾膜119
4.2.2高分子非對稱型納濾膜122
4.2.3無機納濾膜123
4.2.4納濾膜的表面修飾124
4.2.5納濾膜組件125
4.2.6國內外納濾膜組件產品簡介126
4.3納濾膜技術的應用128
4.3.1納濾技術的應用領域及應用情況簡介128
4.3.2納濾技術的工程應用實例129
參考文獻136
第5章反滲透
5.1反滲透技術簡介141
5.1.1反滲透分離原理及特點141
5.1.2國內外技術發(fā)展簡史143
5.1.3反滲透膜的結構及其表征143
5.1.4反滲透膜性能評價指標145
5.2反滲透膜及組件146
5.2.1反滲透復合膜146
5.2.2反滲透復合膜的制備方法148
5.2.3反滲透膜組件150
5.2.4國內外反滲透膜產品簡介151
5.3反滲透膜過程152
5.3.1反滲透工藝過程設計152
5.3.2濃差極化156
5.3.3反滲透的工藝操作方式156
5.3.4反滲透法進行海水淡化的經(jīng)濟性158
5.4反滲透技術的應用161
5.4.1反滲透技術的應用領域及應用情況簡介161
5.4.2反滲透技術的工程應用實例161
參考文獻172
第6章氣體分離
6.1氣體分離技術簡介176
6.1.1分離原理及特點176
6.1.2國內外技術發(fā)展簡史177
6.1.3膜性能評價指標177
6.2氣體分離膜及組件179
6.2.1氣體分離膜179
6.2.2氣體分離膜的制備方法182
6.2.3氣體分離膜組件183
6.2.4國內外氣體分離膜產品簡介185
6.3氣體分離技術的應用185
6.3.1氣體分離技術的應用領域及應用情況簡介185
6.3.2氣體分離技術在我國的工程應用實例187
參考文獻195
第7章滲透蒸發(fā)
7.1滲透蒸發(fā)技術簡介199
7.1.1分離原理及特點199
7.1.2國內外技術發(fā)展簡史203
7.1.3滲透蒸發(fā)膜材料的選擇原則206
7.1.4滲透蒸發(fā)膜性能評價指標207
7.2滲透蒸發(fā)膜及膜組件209
7.2.1高分子膜209
7.2.2無機膜216
7.2.3有機-無機雜化膜218
7.2.4國內外滲透蒸發(fā)商品膜產品簡介220
7.2.5滲透蒸發(fā)膜組件221
7.3滲透蒸發(fā)膜工藝流程及操作條件的確定224
7.3.1選擇適合的滲透蒸發(fā)膜224
7.3.2選擇工藝流程和操作方式225
7.3.3操作條件的確定230
7.3.4膜面積的確定232
7.4滲透蒸發(fā)技術的應用233
7.4.1有機溶劑脫水233
7.4.2水中脫除或回收有機物237
7.4.3有機混合物分離239
7.4.4FCC汽油脫硫239
7.4.5滲透蒸發(fā)和其他過程集成的應用240
7.5滲透蒸發(fā)在我國的工業(yè)應用實例241
7.5.1乙醇脫水制取無水乙醇242
7.5.2異丙醇脫水243
7.5.3無水叔丁醇生產245
7.5.4四氫呋喃脫水245
7.5.5甲苯脫水246
參考文獻247
第8章膜蒸餾
8.1膜蒸餾技術簡介263
8.1.1分離原理及特點263
8.1.2國內外技術發(fā)展簡史264
8.1.3膜蒸餾過程的傳質、傳熱265
8.2膜蒸餾用疏水性微孔膜266
8.2.1膜材料及膜的特性參數(shù)表征266
8.2.2疏水性微孔膜的制備及改性方法267
8.3膜蒸餾的操作方式及影響過程的因素268
8.3.1膜蒸餾的基本操作方式268
8.3.2與膜蒸餾相關的膜過程270
8.3.3影響膜蒸餾通量的因素271
8.3.4膜蒸餾應用研究要解決的技術問題276
8.3.5膜蒸餾的集成過程277
8.4膜蒸餾技術的應用279
8.4.1海水和苦咸水脫鹽制備飲用水279
8.4.2化學物質的濃縮和回收280
8.4.3膜蒸餾-結晶用于回收結晶產物280
8.4.4溶液中揮發(fā)性溶質的脫除和回收281
8.4.5果汁、液體食品的濃縮282
8.4.6廢水處理283
8.4.7水中無機離子的去除283
參考文獻284
第9章膜生物反應器
9.1膜生物反應器技術簡介294
9.1.1膜生物反應器原理及特點294
9.1.2國內外技術發(fā)展簡史295
9.1.3膜生物反應器的分類296
9.1.4膜生物反應器用膜的結構及其表征298
9.1.5膜性能評價指標299
9.2膜生物反應器用膜及膜組件300
9.2.1膜生物反應器對膜的結構及性能要求300
9.2.2MBR用膜的材料301
9.2.3膜生物反應器用膜組件和膜裝置302
9.3膜生物反應器膜污染及其控制304
9.3.1膜材料及膜結構、性能對膜污染的影響304
9.3.2污泥混合液特征對膜污染的影響307
9.3.3操作條件對膜污染的影響307
9.3.4減輕和控制膜污染的方法309
9.4膜生物反應器的應用311
9.4.1MBR的應用領域及應用情況簡介311
9.4.2膜生物反應器工程應用實例311
參考文獻317
第10章燃料電池用質子交換膜
10.1燃料電池技術簡介325
10.1.1燃料電池的工作原理326
10.1.2質子交換膜的主要性能評價指標327
10.2全氟磺酸質子交換膜331
10.2.1均質膜331
10.2.2增強復合膜335
10.2.3自增濕膜337
10.3非氟磺酸質子交換膜339
10.3.1均質膜339
10.3.2非氟質子交換膜材料的穩(wěn)定性342
10.3.3增強復合膜345
10.3.4自增濕膜347
10.4高溫質子交換膜347
10.4.1酸摻雜的聚苯并咪唑（PBI）膜348
10.4.2含氮雜環(huán)體系的質子交換膜350
10.4.3無機質子交換膜350
參考文獻352
第11章儲能電池膜
11.1儲能電池技術簡介357
11.1.1儲能電池的工作原理359
11.1.2儲能電池膜的主要性能評價指標及其表征362
11.2全氟磺酸類改性膜366
11.2.1Nafion/聚合物共混膜366
11.2.2Nafion/無機添加物雜化膜367
11.2.3Nafion表面改性368
11.3非全氟型質子傳導膜370
11.4新型納米尺度孔徑多孔膜及其應用開發(fā)372
參考文獻376
第12章智能膜
12.1智能膜技術簡介381
12.2智能膜材料及其工作原理382
12.2.1溫度響應型智能膜382
12.2.2pH響應型智能膜393
12.2.3光照響應型智能膜398
12.2.4葡萄糖濃度響應型智能膜398
12.2.5化學分子識別型智能膜400
12.3智能膜系統(tǒng)402
12.3.1智能平板膜402
12.3.2智能微囊膜402
12.4智能膜的應用411
12.4.1平板膜的應用實例411
12.4.2微囊膜的應用實例413
參考文獻415
索引425
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