膜技术手册（第二版）

图书标准信息

• 作者 金万勤 主编；邓麦村
• 出版社 化学工业出版社
• 出版时间 2020-12
• 版次 2
• ISBN 9787122376640
• 定价 598.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 纯质纸
• 页数 1788页
• 字数 2.8千字

【内容简介】

膜技术是材料科学和过程工程科学等诸多学科交叉的新型分离技术，以其低能耗、高效率的特点，成为解决我国当前水资源、能源、环境、传统产业改造等国家重大战略需求问题的共性关键技术。
  《膜技术手册》是我国膜领域众多专家共同编写的经典工具书，第二版在*版基础上，着重针对膜技术在化工、石油化工、海水淡化、工业污水“零排放”、制药工业、食品工业等重要经济领域的关键应用，突出近年来膜技术领域在基础理论、研发创新、产业推广等方面所取得的成果，围绕膜与膜过程两个核心知识体系予以系统介绍。具体内容包括：导言，有机高分子膜，无机膜，有机-无机复合膜，膜分离中的传递过程，膜过程的极化现象和膜污染，膜器件，反渗透、正渗透和纳滤，超滤和微滤，渗析，离子交换膜过程，气体膜分离过程，气固分离膜，渗透汽化，液膜，膜反应器，膜接触器，控制释放微胶囊膜和智能膜，典型集成膜过程等。手册详细阐述了各种膜的定义、分类、制备、表征和应用；全面总结了各种膜过程的基础理论、工程设计计算方法、经验数据及其适用条件、典型的应用案例等。
  本版与*版相比在内容结构上做了较大的优化与调整，删去了亲和膜章，增加了有机-无机复合膜、气固分离膜和典型集成膜过程三章；在有关章节增加了正渗透、膜脱气、膜乳化、膜结晶、智能膜等内容；同时对其他各章在理论、过程和应用方面做了大量更新。下册书末附有缩略语表和索引，方便读者理解和查阅。
  本手册既重视基础，又兼顾前沿，内容系统丰富，可供化学工程、材料科学与工程、资源与环境工程等学科以及化工、石化、水处理、制药、食品等行业的技术人员参考阅读，同时也可作为高等院校相关专业的教学参考书。

【作者简介】

邓麦村，中国科学院秘书长，研究员，中国膜学会（筹）理事长，中国膜工业协会名誉理事长，曾任中国科学院大连化学物理研究所所长，膜技术国家工程研究中心主任。长期从事气体膜分离技术、渗透机理、制膜技术及膜过程研究，建成了我国首条具备多功能、应变能力强的气体膜分离器制造生产线，并形成完整的研究、生产、工程开发体系，使气体膜分离技术在多个行业获得广泛应用。多年来积极支持我国膜技术产业的规模化、规范化发展，推动膜科学界与产业界的深度结合，培养、引进了一批膜技术研发和工程化人才，为我国膜技术产业的发展做出了有益贡献。

金万勤，南京工业大学教授，材料化学工程国家重点实验室常务副主任，“973”计划项目首席科学家。主持“973”计划项目、国家自然科学基金重大项目等10余项科研项目，主要从事混合导体氧渗透膜、多孔陶瓷膜反应器、有机无机复合膜等应用基础研究，在Nature、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等化工、材料领域知名期刊上发表SCI论文250多篇，被引用9000多次。2014年至2017年连续4年入选爱思唯尔（Elsevier）中国高被引学者“化学工程”领域榜单。以第*完成人获得教育部自然科学奖二等奖和中国石油和化学工业联合会科技进步奖一等奖各一项。

【目录】

第1章导言

1.1膜和膜分离过程的特征2

1.2膜和膜过程的发展历史4

1.2.1膜科学技术发展史4

1.2.2我国膜科学技术发展概况5

1.3膜7

1.3.1材料和分类7

1.3.2主要制备方法9

1.3.2.1聚合物膜的制备9

1.3.2.2无机膜的制备10

1.3.3膜组件11

1.4膜分离过程12

1.4.1常用的膜分离过程12

1.4.1.1微孔过滤12

1.4.1.2超滤13

1.4.1.3反渗透14

1.4.1.4纳滤14

1.4.1.5渗析15

1.4.1.6电渗析15

1.4.1.7膜电解16

1.4.1.8膜传感器16

1.4.1.9膜法气体分离17

1.4.1.10渗透汽化18

1.4.1.11膜蒸馏18

1.4.1.12正渗透19

1.4.2发展中的新膜过程20

1.4.2.1膜萃取20

1.4.2.2膜结晶21

1.4.2.3促进传递22

1.4.2.4膜反应过程24

1.4.3膜分离与其他化工分离和反应过程的结合25

1.5应用总览25

1.6现状与展望29

1.6.1现状29

1.6.2展望30

参考文献32

第2章有机高分子膜

2.1高分子分离膜材料34

2.1.1天然高分子34

2.1.1.1再生纤维素（cellu）34

2.1.1.2硝酸纤维素（CN）36

2.1.1.3醋酸纤维素（CA）37

2.1.1.4乙基纤维素（EC）37

2.1.1.5纳米纤维素（NFC）38

2.1.1.6甲壳素39

2.1.1.7其他纤维素衍生物39

2.1.2芳杂环高分子39

2.1.2.1聚砜（PSF）39

2.1.2.2聚醚砜（PES）41

2.1.2.3聚醚酮（PEK）41

2.1.2.4聚酰胺（PA）42

2.1.2.5聚酰亚胺（PI）44

2.1.2.6其他芳杂环高分子45

2.1.3聚酯类46

2.1.3.1聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）46

2.1.3.2聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）47

2.1.3.3聚碳酸酯（PC）48

2.1.4聚烯烃48

2.1.4.1聚乙烯（PE）48

2.1.4.2聚丙烯（PP）49

2.1.4.3聚4-甲基-1-戊烯（PMP）50

2.1.5乙烯类聚合物50

2.1.5.1聚丙烯腈（PAN）51

2.1.5.2聚乙烯醇（PVA）52

2.1.5.3聚氯乙烯（PVC）52

2.1.5.4聚偏氯乙烯（PVDC）53

2.1.5.5聚偏氟乙烯（PVDF）53

2.1.5.6聚四氟乙烯（PTFE）53

2.1.6含硅聚合物54

2.1.6.1聚二甲基硅氧烷（PDMS）54

2.1.6.2聚三甲硅基丙炔（PTMSP）55

2.1.7聚电解质56

2.1.7.1阴离子聚合物56

2.1.7.2阳离子聚合物56

2.1.7.3两性离子聚合物58

2.1.7.4聚离子液体58

2.2有机高分子分离膜的制备59

2.2.1均质膜的制备59

2.2.1.1致密均质膜60

2.2.1.2多孔均质膜61

2.2.1.3离子交换膜68

2.2.2非对称膜的制备70

2.2.2.1相转化膜70

2.2.2.2复合膜94

2.3有机高分子分离膜的表征99

2.3.1膜的性能99

2.3.1.1膜的分离透过特性99

2.3.1.2膜的物化性能110

2.3.2膜的结构112

2.3.2.1膜的聚集态结构112

2.3.2.2膜的形态结构114

2.3.3膜的孔径与自由体积的测定118

2.3.3.1电子显微镜法118

2.3.3.2和界面性质相关的孔参数测定法123

2.3.3.3和流体力学性质相关的孔参数测定法127

2.3.3.4和筛分、截留效应相关的测定法130

2.3.3.5正电子湮灭测定法134

符号表137

参考文献139

第3章无机膜

3.1引言148

3.1.1概述148

3.1.2分类149

3.1.3结构149

3.2无机膜的结构与性能表征150

3.2.1概述150

3.2.2多孔无机膜孔结构的表征150

3.2.2.1静态法150

3.2.2.2动态测定技术153

3.2.2.3小结158

3.2.3无机膜材料性质表征159

3.2.3.1化学稳定性159

3.2.3.2表面性质160

3.2.3.3机械强度161

3.3无机膜的制备161

3.3.1概述161

3.3.2多孔支撑体的制备162

3.3.3非对称微滤膜的制备165

3.3.4湿化学法169

3.3.5溶胶-凝胶法171

3.3.5.1溶胶的制备171

3.3.5.2涂膜171

3.3.5.3凝胶膜的干燥与热处理174

3.3.6阳极氧化法178

3.3.7分相法179

3.3.8有机聚合物热分解法181

3.3.9多孔膜的改性181

3.3.10致密膜的制备182

3.3.10.1致密金属膜的制备183

3.3.10.2氧化物致密膜的制备184

3.3.11无机膜缺陷修复技术185

3.4无机膜组件及成套化装置186

3.4.1概述186

3.4.2膜元件186

3.4.3膜组件188

3.4.4过滤过程189

3.4.4.1错流过滤189

3.4.4.2操作方式189

3.4.4.3膜污染的控制及清洗方法191

3.5无机膜在分离和净化中的应用192

3.5.1在食品工业中的应用193

3.5.1.1在奶业中的应用193

3.5.1.2蛋白质的浓缩193

3.5.1.3果（蔬菜）汁澄清194

3.5.1.4饮用水的净化194

3.5.1.5酒的澄清过滤195

3.5.2在生物化工与医药工业中的应用196

3.5.2.1发酵液的过滤196

3.5.2.2血液制品的分离与纯化197

3.5.2.3中药提取与纯化197

3.5.3在环保工程中的应用199

3.5.3.1在含油废水处理中的应用200

3.5.3.2在废油过滤中的应用202

3.5.3.3在MBR中的应用202

3.5.3.4在其他废水处理中的应用203

3.5.4在化工与石油化工中的应用205

3.5.4.1陶瓷膜在润滑油脱蜡过程中的应用206

3.5.4.2无机膜在化工产品脱色中的应用206

3.5.4.3无机膜在催化剂回收中的应用206

3.5.5无机膜用于气体净化207

3.5.6无机膜用于气体分离207

3.6无机膜反应器209

3.6.1概述209

3.6.2无机膜催化反应器的结构及分类209

3.6.3无机催化膜反应器的主要应用210

3.6.4无机催化膜反应器的数学模拟212

3.6.5无机膜催化反应器工业化面临的问题和发展前景213

符号表213

参考文献214

第4章有机-无机复合膜

4.1有机-无机复合膜简介230

4.1.1有机-无机复合膜的概念与分类230

4.1.2有机-无机复合膜的主要特点230

4.2有机-无机复合膜材料231

4.2.1概述231

4.2.2填充剂的分类231

4.2.2.1按填充剂亲疏水性分类231

4.2.2.2按填充剂维度分类232

4.2.2.3按填充剂结构分类232

4.2.2.4其他分类233

4.3有机-无机复合膜的制备233

4.3.1物理共混法233

4.3.1.1填充剂尺寸234

4.3.1.2有机-无机界面形态234

4.3.1.3无机填充剂的团聚234

4.3.2溶胶-凝胶法234

4.3.3自组装法236

4.3.4界面聚合法237

4.3.5仿生矿化法238

4.3.6仿生黏合法239

4.3.7浸渍提拉法240

4.3.8其他方法240

4.4有机-无机复合膜界面结构调控与传质机理241

4.4.1复合膜界面形态241

4.4.1.1理想复合膜界面形态241

4.4.1.2非理想复合膜界面形态241

4.4.2界面结构调控244

4.4.2.1提高高分子链段柔性244

4.4.2.2增强界面相容性245

4.4.3传质机理与抑制trade-off效应机理246

4.4.3.1理想界面传质模型246

4.4.3.2非理想复合膜传质模型252

4.4.3.3有机-无机复合膜分离传质机理254

4.4.3.4抑制trade-off效应机理257

4.5有机-无机复合膜的应用259

4.5.1概述259

4.5.2气体分离259

4.5.2.1氢气富集259

4.5.2.2氧气或氮气富集260

4.5.2.3二氧化碳分离261

4.5.2.4烯烃/烷烃分离264

4.5.2.5气体除湿265

4.5.3渗透汽化265

4.5.3.1有机物脱水266

4.5.3.2水中有机物回收267

4.5.3.3有机物分离268

4.5.4水处理269

4.5.5电渗析270

4.5.6其他膜过程272

4.6展望272

符号表272

参考文献273

第5章膜分离中的传递过程

5.1引言292

5.2膜内传递过程292

5.2.1传递机理为基础的膜传递模型294

5.2.1.1气体分离微孔扩散模型294

5.2.1.2液体分离微孔扩散模型295

5.2.1.3表面力-孔流模型298

5.2.1.4溶解-扩散模型302

5.2.2非平衡热力学为基础的膜传递模型310

5.2.2.1非平衡热力学基本概念311

5.2.2.2非平衡热力学传递模型314

5.2.3膜内基本传质形式318

5.2.3.1三种膜内基本传质形式318

5.2.3.2以非平衡热力学定义基本传质形式319

5.2.4膜分离传递过程中的常用参数321

5.2.4.1渗透与渗透率321

5.2.4.2溶解度、溶解度参数、热力学耦合过程322

5.2.4.3扩散过程、扩散系数、扩散耦合过程332

5.3膜外传递过程345

5.3.1膜表面传质过程345

5.3.1.1浓差极化345

5.3.1.2凝胶层极化350

5.3.2传质过程的实验测定352

5.3.2.1强制流动的传质353

5.3.2.2自然对流传质系数354

5.3.3膜分离传递过程中的其他内容356

5.3.3.1温差极化356

5.3.3.2沿膜面流道的传递过程357

5.3.3.3提高传质过程的方法实例358

5.4计算机模拟在膜分离传递过程中的应用360

5.4.1计算流体力学在膜分离传递现象中的应用360

5.4.1.1计算流体力学的基本方法360

5.4.1.2CFD在膜过程传递现象研究中的应用361

5.4.2分子模拟技术在膜分离传递过程中的应用366

5.4.2.1蒙特卡罗分子模拟366

5.4.2.2分子动力学模拟367

符号表368

参考文献370

第6章膜过程的极化现象和膜污染

6.1概述380

6.2浓差极化380

6.2.1浓差极化的定义380

6.2.2浓差极化的危害及用途381

6.2.2.1浓差极化的危害381

6.2.2.2浓差极化的用途382

6.2.3浓差极化的在线监测方法382

6.2.3.1光学技术382

6.2.3.2核磁共振技术（NMR）382

6.2.3.3同位素标定技术383

6.2.3.4超声时域反射技术383

6.2.4浓差极化的控制方法383

6.2.4.1改善膜表面的流体力学条件383

6.2.4.2操作条件的优化386

6.3温差极化386

6.4膜污染387

6.4.1膜污染的定义387

6.4.2污染物的种类388

6.4.3膜污染的影响因素388

6.4.3.1粒子或溶质尺寸及形态389

6.4.3.2溶质与膜的相互作用389

6.4.3.3膜的结构与性质389

6.4.3.4溶液特性的影响390

6.4.3.5膜的物理特性390

6.4.3.6操作参数390

6.4.4膜污染的研究方法391

6.4.4.1膜污染的在线监测方法391

6.4.4.2膜污染的非在线监测方法393

6.4.5膜污染的数学模型393

6.4.5.1多孔膜393

6.4.5.2致密膜399

6.4.6膜污染的控制方法399

6.4.6.1料液预处理400

6.4.6.2膜材料的选择401

6.4.6.3膜孔径或截留分子量的选择402

6.4.6.4膜结构选择402

6.4.6.5膜表面改性402

6.4.6.6组件结构选择402

6.4.6.7溶液中盐浓度的控制403

6.4.6.8溶液温度的控制403

6.4.6.9溶质浓度、料液流速与压力的控制403

6.4.7膜清洗404

6.4.7.1要考虑的因素404

6.4.7.2清洗方法405

6.4.7.3清洗效果的表征406

6.4.7.4清洗模型407

符号表409

参考文献409

第7章膜器件

7.1膜器件分类414

7.1.1膜器件定义414

7.1.2膜器件的基本类型414

7.1.3构成膜器件的基本要素414

7.1.3.1膜415

7.1.3.2支撑物或连接物416

7.1.3.3流道417

7.1.3.4密封418

7.1.3.5外壳418

7.1.3.6外接口与连接419

7.2板框式419

7.2.1板框式膜组件的特点419

7.2.2系紧螺栓式膜组件423

7.2.3耐压容器式膜组件423

7.2.4褶叠式膜组件423

7.2.5碟片式膜组件424

7.2.5.1碟片式膜组件的特点425

7.2.5.2碟片（垫套）式膜组件的应用426

7.2.6浸没式膜组件427

7.3圆管式430

7.3.1圆管式膜组件的特点431

7.3.2内压型433

7.3.2.1内压型单管式433

7.3.2.2内压型管束式433

7.3.2.3薄层流道式434

7.3.3外压型434

7.3.3.1外压型单管式434

7.3.3.2外压型多管式435

7.3.3.3外压型槽棒式435

7.3.4无机膜组件435

7.4螺旋卷式437

7.4.1螺旋卷式膜组件的特点437

7.4.2螺旋卷式膜组件的结构438

7.4.3制造中应注意的问题440

7.4.3.1部件和材料的选择440

7.4.3.2膜材料的选择440

7.4.3.3黏结与密封441

7.4.3.4其他441

7.5中空纤维式442

7.5.1中空纤维式膜组件的特点443

7.5.2中空纤维式膜组件的排列方式443

7.5.2.1轴流型444

7.5.2.2径流型444

7.5.2.3纤维卷筒型444

7.5.2.4帘式型445

7.5.3中空纤维式膜组件的结构445

7.5.3.1单封头式445

7.5.3.2双封头式445

7.5.3.3可拆卸式446

7.5.3.4浸没式446

7.6电渗析器447

7.6.1电渗析器的结构类型448

7.6.2电渗析器的主要部件448

7.6.2.1隔板449

7.6.2.2隔板网450

7.6.2.3锁紧件451

7.6.2.4配水板（框）451

7.6.2.5保护框452

7.6.3电渗析器结构应具备的条件452

7.7实验室用膜设备452

7.7.1微滤和超滤装置452

7.7.1.1错流过滤器453

7.7.1.2陶瓷过滤元件和系统454

7.7.2反渗透/纳滤装置455

7.7.3气体渗透和无机膜反应器装置458

7.8膜器件设计中应考虑的主要因素459

7.8.1流型与流道459

7.8.2非均匀流动461

7.8.3膜组件性能优化461

7.8.4微滤膜组件设计要点464

7.8.5反渗透膜组件设计要点465

7.8.5.1中空纤维式膜组件465

7.8.5.2螺旋卷式膜组件466

7.8.5.3反渗透法的基本流程467

7.8.6超滤膜组件设计要点468

7.8.7渗透汽化膜组件设计要点468

7.8.7.1膜下游侧真空度对膜分离性能的影响468

7.8.7.2温度极化对膜组件结构的影响469

7.8.7.3膜渗透流率小对膜组件结构和过程的影响469

7.8.8浓差极化470

7.8.8.1浓差极化的危害470

7.8.8.2改善浓差极化的对策470

7.8.9装填密度473

7.8.10密封与粘接474

7.8.11预处理与清洗475

7.8.11.1悬浮固体和胶体的去除475

7.8.11.2微生物（细菌、藻类）的去除475

7.8.11.3可溶性有机物的去除475

7.8.11.4可溶性无机物的去除476

7.8.11.5膜的清洗476

7.9膜器件的特性比较与发展趋势477

7.9.1特性比较477

7.9.2选用原则480

7.9.2.1膜过滤系统的选择480

7.9.2.2膜器件类型的选择481

7.9.3发展趋势483

7.9.3.1中空纤维式膜器件的改进483

7.9.3.2螺旋卷式膜器件的改进483

7.9.3.3平板式膜器件的开发状况485

7.9.3.4其他487

7.10膜器件的规格性能和应用488

7.10.1微滤膜器件的规格性能和应用488

7.10.1.1国产微滤膜器件的规格性能和应用488

7.10.1.2国外微滤膜器件的规格和性能490

7.10.1.3微滤膜按行业分类的应用492

7.10.1.4发展的微孔过滤应用492

7.10.2超滤膜器件的规格性能和应用492

7.10.2.1国产超滤膜器件的规格和性能492

7.10.2.2国外超滤膜器件的规格和性能493

7.10.2.3各种超滤膜器件的主要应用503

7.10.3反渗透膜器件的规格性能和应用503

7.10.3.1国产反渗透膜器件的规格和性能503

7.10.3.2国外反渗透膜器件的规格和性能505

7.10.3.3反渗透膜器件的主要应用509

7.10.4纳滤膜器件的规格和性能510

7.10.4.1国产纳滤膜器件的规模和性能510

7.10.4.2国外纳滤膜器件的规格和性能511

7.10.5电渗析器件的规格性能和应用513

7.10.6气体分离膜器件的规格性能和应用515

7.10.6.1国产气体分离膜器件的规格和性能515

7.10.6.2国外气体分离膜器件的规格和性能515

7.10.6.3气体分离膜器件的主要应用518

7.10.7渗透汽化膜器件概况519

符号表520

参考文献520

第8章反渗透、正渗透和纳滤

8.1概述524

8.1.1发展概况524

8.1.2反渗透、正渗透和纳滤简介525

8.1.3反渗透膜、正渗透膜和纳滤膜及组器件526

8.1.4反渗透过程的特点和应用526

8.1.5正渗透过程的特点和应用526

8.1.6纳滤过程的特点和应用527

8.2分离机理527

8.2.1反渗透分离机理527

8.2.1.1溶解-扩散模型527

8.2.1.2优先吸附-毛细孔流动模型528

8.2.1.3形成氢键模型530

8.2.1.4Donnan平衡模型530

8.2.1.5其他分离模型531

8.2.2正渗透分离机理531

8.2.3纳滤分离机理532

8.2.3.1Donnan平衡模型532

8.2.3.2细孔模型532

8.2.3.3固定电荷模型533

8.2.3.4空间电荷模型533

8.2.3.5静电位阻模型533

8.3膜及其制备533

8.3.1反渗透膜及其制备533

8.3.1.1主要膜材料及其发展概况533

8.3.1.2膜材料的选择534

8.3.1.3膜的分类536

8.3.1.4非对称反渗透膜的制备和成膜机理537

8.3.1.5复合反渗透膜的制备和成膜机理542

8.3.1.6不同构型的膜的制备545

8.3.1.7复合膜的制备546

8.3.2正渗透膜及其制备547

8.3.2.1浸没沉淀膜547

8.3.2.2界面聚合复合膜550

8.3.2.3层层自组装沉积聚电解质膜552

8.3.2.4其他新型FO膜553

8.3.3纳滤膜及其制备554

8.3.3.1相转化法554

8.3.3.2界面聚合法554

8.3.3.3涂覆法555

8.3.3.4表面改性555

8.3.3.5荷正电纳滤膜的制备556

8.3.3.6耐有机溶剂纳滤膜的制备557

8.4膜结构与性能表征560

8.4.1反渗透膜及纳滤膜结构与性能表征561

8.4.1.1膜结构与表面性质表征方法561

8.4.1.2膜性能表征方法565

8.4.1.3结构和性能的关系566

8.4.2正渗透膜结构与性能表征567

8.4.2.1正渗透膜基膜的形态与表征567

8.4.2.2正渗透膜选择层的形态与表征570

8.4.2.3正渗透膜性能表征574

8.5膜组器件技术575

8.5.1反渗透膜组器件技术575

8.5.2正渗透膜组器件技术581

8.5.2.1板框式组件581

8.5.2.2卷式膜组件583

8.5.2.3中空纤维式膜组件586

8.5.3纳滤膜组器件技术587

8.6工艺过程设计590

8.6.1反渗透工艺过程设计590

8.6.1.1系统设计要求590

8.6.1.2浓差极化591

8.6.1.3溶度积和饱和度594

8.6.1.4过程基本方程式594

8.6.1.5工艺流程及其特征方程598

8.6.1.6装置的组件配置和性能607

8.6.1.7基本设计内容和过程609

8.6.2正渗透工艺过程设计611

8.6.2.1正渗透工艺应用场所611

8.6.2.2正渗透过程汲取液选择612

8.6.2.3正渗透工艺操作模式615

8.6.2.4浓差极化616

8.6.2.5正渗透模块设计618

8.6.2.6正渗透工艺流程设计619

8.6.3纳滤膜工艺过程设计621

8.6.3.1进水水质621

8.6.3.2产品水质和水量621

8.6.3.3膜和组器的选择621

8.6.3.4回收率621

8.6.3.5产水量随温度的变化622

8.6.3.6工艺流程622

8.7系统与运行622

8.7.1反渗透系统和纳滤系统及其运行622

8.7.1.1预处理系统622

8.7.1.2反渗透和纳滤装置645

8.7.1.3辅助设备和主要零部件649

8.7.1.4设备的操作与维修655

8.7.1.5清洗、再生、消毒和存放技术660

8.7.1.6计算机监控666

8.7.2正渗透系统及其运行670

8.7.2.1正渗透系统工程应用时的潜在问题及相应对策670

8.7.2.2压力阻尼渗透发电系统实际运行中的问题及应对策略674

8.8典型应用案例676

8.8.1反渗透典型应用案例676

8.8.1.1海水淡化676

8.8.1.2苦咸水淡化681

8.8.1.3纯水和超纯水制备683

8.8.1.4反渗透脱水浓缩692

8.8.1.5反渗透法废液处理696

8.8.2正渗透典型应用案例699

8.8.2.1海水淡化700

8.8.2.2废水处理与纯化702

8.8.2.3应急供水705

8.8.2.4制药工程707

8.8.2.5清洁能源707

8.8.3纳滤典型应用案例709

8.8.3.1市政给水工程709

8.8.3.2市政污水工程710

8.8.3.3纳滤膜软化711

8.8.3.4纳滤纯化和浓缩712

8.9过程经济性716

8.9.1成本考虑的基础716

8.9.2直接投资成本717

8.9.3间接投资成本718

8.9.4操作成本718

8.9.5投资回收成本720

8.9.6评价成本的方法720

8.9.7敏感性分析721

8.9.7.1投资成本的敏感性研究722

8.9.7.2总生产成本与工厂产量的关系722

8.9.7.3操作费用敏感性研究723

8.9.8小规模和特种系统724

8.9.9国内外反渗透代表性成本示例725

8.9.10国内外正渗透代表性成本示例725

8.9.10.1正渗透脱盐工厂理论成本分析726

8.9.10.2正渗透脱盐工厂实际运行成本示例：现代水务公司727

8.9.10.3正渗透系统用于处理垃圾渗沥液成本分析：HTI公司728

8.9.11国内外纳滤代表性成本示例729

8.10展望730

符号表730

参考文献732

第9章超滤和微滤

9.1超滤概述746

9.1.1国内外发展概况746

9.1.2超滤分离的特性和应用范围746

9.1.3超滤过程的基本原理747

9.1.3.1基本模型747

9.1.3.2表面力-孔流动模型747

9.1.3.3阻塞迁移模型748

9.2超滤膜749

9.2.1超滤膜材料749

9.2.1.1有机高分子材料749

9.2.1.2无机陶瓷材料752

9.2.1.3多孔金属材料753

9.2.2超滤膜的结构与性能表征753

9.2.2.1结构表征753

9.2.2.2性能表征753

9.2.3超滤膜的制备方法757

9.2.3.1有机超滤膜的制备方法757

9.2.3.2无机超滤膜的制备方法763

9.2.4制膜设备763

9.2.4.1平板膜制膜设备763

9.2.4.2TIPS法制中空纤维膜的设备及工艺流程764

9.2.4.3NIPS法制超滤膜的设备及工艺流程764

9.2.4.4双层中空纤维膜制膜设备765

9.2.4.5核径迹法制膜设备765

9.2.5膜材料改性765

9.2.5.1膜材料的化学改性方法766

9.2.5.2膜材料的物理改性方法769

9.2.6超滤膜的保存方法769

9.3超滤膜组件与超滤工艺770

9.3.1超滤膜组件770

9.3.2超滤工艺与装置770

9.3.3超滤过程模拟与计算774

9.3.3.1流体力学基础774

9.3.3.2CFD求解过程778

9.3.3.3CFD模拟实例779

9.4超滤工程设计781

9.4.1浓差极化和膜污染781

9.4.1.1基本原理781

9.4.1.2浓差极化782

9.4.1.3膜污染783

9.4.2预处理785

9.4.3超滤系统工艺流程设计787

9.4.3.1工艺流程787

9.4.3.2UF浓缩787

9.4.3.3UF精制788

9.4.3.4UF集成技术788

9.4.3.5UF工艺参数的选择（基本概念）789

9.4.3.6超滤工程举例791

9.5超滤装置的操作参数793

9.5.1流速793

9.5.2操作压力及压力降793

9.5.3回收比和浓缩水排放量793

9.5.4工作温度794

9.6超滤系统的运行管理794

9.6.1预处理系统794

9.6.1.1预处理的意义794

9.6.1.2预处理工艺和设备794

9.6.2物理清洗法797

9.6.3化学清洗法798

9.6.4配套设备与维修保养799

9.6.4.1配套设备799

9.6.4.2操作管理与维修保养800

9.7超滤技术的应用801

9.7.1净化801

9.7.1.1制水工业801

9.7.1.2无菌液体食品制造802

9.7.1.3医疗医药方面的应用803

9.7.2浓缩803

9.7.2.1在食品、发酵工业中的应用803

9.7.2.2在乳品工业中的应用804

9.7.2.3在医疗方面的应用804

9.7.2.4在生物制剂方面的应用805

9.7.3废水处理806

9.7.3.1肉类加工厂废弃物处理806

9.7.3.2在豆制品工业中的应用806

9.7.3.3在涂装工业中的应用807

9.7.3.4纤维工业废水处理808

9.7.3.5选矿废水处理808

9.7.3.6电镀废水处理809

9.7.4其他应用809

9.8微滤810

9.8.1国内外发展概况810

9.8.2微孔滤膜的主要特性和应用概述811

9.8.3微孔滤膜的材质、品种和规格812

9.9微孔膜过滤的分离机理813

9.9.1并流微过滤814

9.9.1.1表面过滤机理814

9.9.1.2深层过滤机理817

9.9.2错流微过滤819

9.9.2.1浓差极化机理819

9.9.2.2惯性提升基理820

9.9.2.3错流微过滤的过渡态821

9.10微孔滤膜的制备822

9.10.1相转化法822

9.10.1.1非溶剂致相分离法822

9.10.1.2热致相分离法及反向热致相分离法823

9.10.2熔融拉伸法823

9.10.3烧结法823

9.10.4核径迹法824

9.11微孔滤膜的结构和理化性能测定824

9.11.1一般性能测定826

9.11.1.1外观检查826

9.11.1.2厚度测定826

9.11.1.3通量测定827

9.11.2微孔滤膜孔性能测定827

9.11.2.1起泡点压力827

9.11.2.2平均孔径测定828

9.11.2.3孔径分布测定829

9.11.2.4孔隙率测定830

9.11.3微孔滤膜化学兼容性能测试831

9.11.4微孔滤膜可提取物测定831

9.11.5微孔滤膜生物安全性832

9.12微孔膜过滤器832

9.12.1概述832

9.12.2平板式微孔膜过滤器832

9.12.3筒式微孔膜过滤器833

9.12.4实验室用微孔膜过滤器835

9.12.5选择过滤器需要注意的几个因素835

9.13微孔膜过滤技术的应用835

9.13.1概述835

9.13.2微孔膜过滤在制药工业中的应用836

9.13.3微孔膜过滤在医疗卫生中的应用837

9.13.4微孔膜过滤在实验室研究与分析检测中的应用838

9.13.5微孔膜过滤在食品工业中的应用841

9.13.6微孔膜过滤在电子工业中的应用842

9.13.7微孔膜过滤在石油天然气开采中的应用844

9.13.8微孔膜过滤在电力工业中的应用845

9.13.9微孔膜过滤在航天工业中的应用845

9.13.10微孔膜过滤在水处理中的应用845

9.13.11微孔膜过滤在民用保健等方面的应用846

符号表847

参考文献848

第10章渗析

10.1概述858

10.2渗析膜859

10.2.1渗析膜的结构859

10.2.1.1膜的形态860

10.2.1.2膜的孔径和孔隙率860

10.2.2渗析膜的材质860

10.2.2.1荷电膜860

10.2.2.2非荷电膜860

10.2.3渗析膜的理化性能及其表征862

10.2.3.1传质阻力862

10.2.3.2溶质透过系数863

10.2.3.3过滤系数864

10.2.3.4含水率864

10.2.3.5渗析效率有关参数864

10.2.3.6膜的机械强度测试865

10.2.4透析膜生物相容性及其相关指标865

10.2.4.1对血细胞的影响866

10.2.4.2对补体系统的激活866

10.2.4.3对凝血系统的影响867

10.2.4.4对免疫系统的影响867

10.3渗析原理和过程868

10.3.1溶解-扩散模型868

10.3.2多孔模型869

10.3.2.1多孔-流动（PF）模型869

10.3.2.2改进的表面力-多孔流动（MD-SF-PF）模型870

10.3.3渗透导管中的层流传质871

10.3.4渗析中的传质参数873

10.3.5血液透析中的传质过程875

10.3.5.1溶质清除原理876

10.3.5.2水的清除原理878

10.4渗析膜组件设计879

10.4.1渗（透）析器的设计879

10.4.1.1概述879

10.4.1.2纤维尺寸和数目879

10.4.1.3流动样式880

10.4.1.4壳侧压降881

10.4.1.5总传质性能预测881

10.4.1.6膜组件设计883

10.4.2血液净化膜及透析器883

10.4.2.1血液净化膜883

10.4.2.2血液透析器886

10.4.3其他渗（透）析器889

10.4.3.1工业用渗析器889

10.4.3.2实验室用透析装置891

10.4.4过程和系统设计892

10.4.4.1间歇式892

10.4.4.2多级操作893

10.4.4.3连续逆流操作894

10.5渗析的应用895

10.5.1工业应用895

10.5.2生物医学应用895

10.5.2.1血液透析896

10.5.2.2血液滤过（hemofiltration，HF）903

10.5.2.3血液灌流（hemoperfusin，HP）906

10.5.2.4血浆分离907

10.5.2.5其他生物医学应用909

10.5.3市场及成本控制909

10.5.3.1概述909

10.5.3.2渗析法净化水成本估算909

10.5.3.3人工肾透析的成本估算910

符号表911

参考文献912

第11章离子交换膜过程

11.1概述916

11.1.1离子交换膜发展概况916

11.1.2离子交换膜应用简介917

11.1.2.1扩散渗析917

11.1.2.2电渗析917

11.1.2.3双极膜电渗析921

11.1.2.4电纳滤924

11.1.2.5膜电解925

11.1.2.6燃料电池926

11.1.2.7液流电池927

11.2基础理论929

11.2.1Donnan平衡理论929

11.2.2电渗析传质过程理论931

11.2.3电渗析过程极化935

11.2.3.1极化电流公式的推导935

11.2.3.2极化现象的研究方法939

11.2.3.3极化现象的解释947

11.2.3.4影响极化电流的因素950

11.2.4双极膜水解离理论952

11.3离子交换膜制备955

11.3.1离子交换膜基本性能参数及表征955

11.3.1.1离子交换膜常规参数及表征方法955

11.3.1.2燃料电池隔膜表征方法959

11.3.1.3液流电池隔膜表征方法959

11.3.2异相膜制备962

11.3.3半均相膜制备962

11.3.4均相膜制备963

11.3.5双极膜制备方法965

11.3.6液流电池隔膜制备方法968

11.3.6.1液流电池概述968

11.3.6.2液流电池隔膜特征968

11.3.6.3液流电池隔膜分类与制备方法968

11.3.7全氟磺酸膜制备方法970

11.3.8燃料电池膜制备方法971

11.3.8.1燃料电池离子交换膜的功能及要求971

11.3.8.2燃料电池用离子交换膜的种类及结构972

11.3.8.3膜的关键参数指标975

11.3.8.4膜的制备及其离子传递通道的优化方法976

11.3.8.5膜的稳定性978

11.3.9商品化离子交换膜979

11.4离子交换膜装置及工艺设计982

11.4.1扩散渗析器982

11.4.1.1概述982

11.4.1.2扩散渗析膜982

11.4.1.3扩散渗析效率有关参数983

11.4.1.4板框式扩散渗析器984

11.4.1.5螺旋卷式扩散渗析器984

11.4.2扩散渗析工艺设计985

11.4.3电渗析器987

11.4.3.1压滤型电渗析器结构987

11.4.3.2电渗析器水力学设计988

11.4.3.3电渗析电极992

11.4.3.4电渗析器组装方式996

11.4.4电渗析工艺设计997

11.4.4.1基础计算式997

11.4.4.2极限电流密度的确定999

11.4.4.3常用流程及计算式1004

11.4.4.4原水的利用1006

11.4.4.5EDR装置1010

11.4.4.6预处理1013

11.4.4.7电渗析脱盐场地的布置1015

11.5离子交换膜应用1017

11.5.1水处理及回用1017

11.5.1.1天然水脱盐1017

11.5.1.2海水淡化1022

11.5.1.3纯水制备1023

11.5.1.4酸碱废液处理1025

11.5.1.5煤化工废水处理1028

11.5.2物料脱盐1030

11.5.2.1氨基酸脱盐1031

11.5.2.2酱油脱盐1033

11.5.3清洁生产1034

11.5.4能源转化与储能技术领域的应用1040

11.5.4.1能源转换与储能用膜概述1040

11.5.4.2燃料电池1042

11.5.4.3全钒液流电池1044

11.5.4.4电解水制氢过程1046

11.5.4.5反向电渗析浓差发电过程1047

11.5.4.6氯碱电解过程1048

11.6离子交换膜过程发展动向1050

11.6.1发展现状1050

11.6.1.1水处理及回用1050

11.6.1.2物料脱盐1051

11.6.1.3清洁生产1051

11.6.1.4能源转化和储能1051

11.6.2发展趋势1052

11.6.2.1系列化均相膜研究开发1052

11.6.2.2用于电池的新型电解质膜开发1052

11.6.2.3自具微孔离子膜的开发和应用1052

11.6.2.4一/二价离子选择性分离膜的开发1052

11.6.2.5双极膜技术1053

11.6.2.6离子交换膜成套装置的优化1053

11.6.2.7离子交换膜应用新体系1053

符号表1053

参考文献1055

第12章气体膜分离过程

12.1引言1068

12.1.1气体膜分离特点1068

12.1.2气体膜分离现状1069

12.1.2.1主要气体膜分离过程1069

12.1.2.2多种分离工艺集成过程1070

12.2气体分离膜材料及分离原理1072

12.2.1膜分类1072

12.2.2气体分离膜材料（按材料化学分类）1073

12.2.2.1有机高分子膜材料1073

12.2.2.2无机材料1079

12.2.2.3有机微孔聚合物材料1080

12.2.2.4有机无机杂化膜1081

12.2.2.5促进传递膜1081

12.2.3气体分离膜材料（按分离过程分类）1082

12.2.3.1H2回收1082

12.2.3.2天然气中He回收1082

12.2.3.3O2/N2分离1083

12.2.3.4CO2分离1085

12.2.3.5空气及天然气脱湿1089

12.2.3.6VOCs回收1090

12.2.3.7C4～C8同分异构体的分离1090

12.2.3.8烯烃/烷烃分离1091

12.2.4气体膜分离原理1091

12.2.4.1分子流及黏性流1091

12.2.4.2表面扩散流1093

12.2.4.3毛细管凝聚机理1095

12.2.4.4分子筛分机理1095

12.2.4.5溶解-扩散机理1096

12.2.4.6双吸附-双迁移机理1102

12.2.4.7复合膜传质机理1107

12.2.4.8混合基质膜气体渗透机理1108

12.2.4.9促进传递机理1108

12.3气体分离膜制造方法1112

12.3.1烧结法1113

12.3.2拉伸法1113

12.3.3熔融法1113

12.3.4核径迹法1113

12.3.5水面展开法1114

12.3.6相转化法1114

12.3.6.1蒸汽诱导相分离法1114

12.3.6.2溶剂蒸发凝胶法1115

12.3.6.3热致相分离法1115

12.3.6.4湿法制膜1117

12.3.6.5干法制膜1117

12.3.6.6干-湿法制膜1117

12.3.6.7双浴法制膜1121

12.3.6.8共挤出法制膜1122

12.3.7包覆法1123

12.3.8界面聚合法复合膜制造方法1124

12.3.8.1界面聚合制膜原理及其特点1124

12.3.8.2界面聚合法在气体分离膜制备中的应用1125

12.3.8.3界面聚合成膜机理研究进展1125

12.3.9炭膜制备方法1126

12.3.10热致重排聚合物膜制备方法1127

12.3.11混合基质膜制备方法1129

12.3.12气体分离膜制造工艺1130

12.3.12.1平板膜制造工艺1130

12.3.12.2中空纤维膜制造工艺1132

12.3.12.3膜制备过程的主要影响因素1133

12.3.12.4支撑层孔结构形成机理1139

12.4相转化成膜机理1141

12.4.1铸膜液体系热力学1141

12.4.2铸膜液在蒸发过程传质动力学1153

12.4.3铸膜液在沉浸过程传质动力学1155

12.4.4传质动力学模型应用实例1160

12.5气体分离膜结构及性能表征1163

12.5.1分离膜结构1163

12.5.1.1膜孔径1163

12.5.1.2膜孔隙率1164

12.5.1.3膜厚1165

12.5.2分离膜形貌表征技术1165

12.5.3分离膜结构表征方法1166

12.5.4分离膜性能1169

12.5.4.1溶解度系数1169

12.5.4.2扩散系数1171

12.5.4.3渗透系数1172

12.5.4.4理想分离系数1175

12.5.5中空纤维膜耐压性能1175

12.5.6影响分离膜性能的其他重要因素1176

12.5.6.1膜耐热性1176

12.5.6.2膜寿命1176

12.5.6.3玻璃态聚合物膜的塑化现象1178

12.5.6.4原料气中杂质影响1180

12.5.6.5膜的应用条件1181

12.5.6.6膜材料的加工性能1182

12.6膜分离器1182

12.6.1引言1182

12.6.2流型1184

12.6.3螺旋卷式分离器1185

12.6.4中空纤维式分离器1186

12.6.5叠片式分离器1189

12.7分离器的模型化及过程设计1191

12.7.1分离器的设计模型1191

12.7.1.1渗透速率方程和有关定义1191

12.7.1.2影响膜分离结果的几个重要因素1194

12.7.1.3中空纤维式分离器用于二组分分离的严格算法1197

12.7.1.4二组分分离的简化算法1202

12.7.1.5中空纤维膜分离器用于多组分分离的模型化1205

12.7.1.6中空纤维膜分离器的设计型计算1207

12.7.1.7两组分分离螺旋卷式分离器的模型化1208

12.7.2化工计算软件在膜过程中的应用1209

12.7.3膜分离及其耦合流程的设计方法1210

12.7.3.1流程设计优化的判据1210

12.7.3.2多级膜流程结构优化设计1214

12.7.3.3含烃石化尾气复杂体系膜耦合流程设计1216

12.8应用1222

12.8.1氢的分离与回收1222

12.8.1.1合成氨中氢的分离与回收1222

12.8.1.2煤制甲醇中氢的分离与回收1224

12.8.1.3炼厂气的氢气和轻烃回收1225

12.8.1.4其他含氢气体中氢的分离1227

12.8.2氦的分离与回收1229

12.8.3膜法富氧与富氮1232

12.8.3.1膜法制富氧空气的操作方式1232

12.8.3.2医疗用富氧机1232

12.8.3.3氧吧空调1233

12.8.3.4富氧助燃1233

12.8.3.5经济性分析1235

12.8.3.6膜法富氮1235

12.8.4二氧化碳的分离1239

12.8.4.1天然气脱CO21239

12.8.4.2沼气脱CO21241

12.8.4.3烟道气捕集CO21244

12.8.5天然气及空气脱湿1246

12.8.5.1天然气脱湿1246

12.8.5.2空气脱湿1247

12.8.6有机蒸气膜法脱除与回收1249

12.8.6.1工艺流程1250

12.8.6.2操作参数对分离性能的影响1254

12.8.6.3膜法与吸收等传统方法的比较1255

12.8.7膜法气/液分离1256

12.8.8体外膜肺氧合1259

符号表1262

参考文献1265

第13章气固分离膜

13.1概述1294

13.1.1气固分离膜的发展现状1294

13.1.2气固分离膜的结构1294

13.1.3主要应用领域1296

13.2气固分离膜材料与制备方法1296

13.2.1有机膜材料1296

13.2.1.1聚四氟乙烯膜1296

13.2.1.2纳米纤维膜1296

13.2.2金属膜材料1297

13.2.3陶瓷膜材料1298

13.2.3.1碳化硅膜1298

13.2.3.2陶瓷纤维膜1299

13.2.4气固分离膜的主要制备方法1300

13.2.4.1双向拉伸法制备PTFE膜1300

13.2.4.2纳米纺丝法1300

13.2.4.3烧结助剂法1302

13.2.4.4铸造法1302

13.3气固分离原理1303

13.3.1粉尘分离原理1303

13.3.1.1惯性碰撞1304

13.3.1.2直接拦截1304

13.3.1.3扩散效应1305

13.3.1.4重力沉降1305

13.3.1.5静电效应1306

13.3.1.6各种分离机理的协同效应1306

13.3.2影响气体过滤的因素1307

13.3.2.1颗粒物的影响1307

13.3.2.2气体性质的影响1308

13.3.2.3操作条件的影响1308

13.4气固分离膜的性能评价1309

13.4.1微结构表征1309

13.4.1.1孔径1309

13.4.1.2孔隙率1309

13.4.1.3厚度1310

13.4.2膜材料稳定性1310

13.4.2.1热膨胀性1310

13.4.2.2化学稳定性1311

13.4.3气固分离性能1311

13.4.3.1分离效率1311

13.4.3.2穿透率或截留率1311

13.4.3.3净化系数1312

13.4.3.4过滤阻力1312

13.5气固分离膜装备1312

13.5.1终端过滤模式1312

13.5.2壁流过滤模式1314

13.5.3错流过滤模式1315

13.6典型应用案例1315

13.6.1室内空气净化1315

13.6.1.1家用空气净化器1316

13.6.1.2洁净空间1316

13.6.2工业尾气净化1317

13.6.2.1概述1317

13.6.2.2燃煤锅炉尾气净化1317

13.6.2.3煅烧炉尾气净化1318

13.6.2.4焚烧炉尾气净化1319

13.6.3工业烟气净化1320

13.6.3.1IGCC烟气净化1320

13.6.3.2多晶硅烟气净化1321

13.6.4气体中超细颗粒回收1321

13.6.4.1染料生产1321

13.6.4.2钛白粉回收1322

13.6.4.3催化剂回收1323

符号表1324

参考文献1324

第14章渗透汽化

14.1概述1330

14.1.1过程简介1330

14.1.2过程特点和适用领域1332

14.2基本理论1332

14.2.1基本原理和主要操作指标1332

14.2.2推动力和传递过程1334

14.2.3组分在膜中的溶解和传递过程1335

14.2.3.1溶解平衡1335

14.2.3.2扩散过程1339

14.2.3.3非平衡溶解扩散模型1340

14.2.4液相主体到膜面的传递过程1340

14.2.5影响过程的因素1341

14.3渗透汽化膜1344

14.3.1渗透汽化膜和膜材料1344

14.3.1.1膜的种类1344

14.3.1.2渗透汽化膜性能的测定1344

14.3.2渗透汽化膜的制造1345

14.4渗透汽化膜器1345

14.4.1概述1345

14.4.2渗透汽化膜组件示例1346

14.5过程设计1347

14.5.1流程与工艺条件的确定1347

14.5.1.1典型流程1347

14.5.1.2主要工艺条件1348

14.5.1.3膜组件的流程1349

14.5.1.4操作方式1350

14.5.2进行过程设计的实验依据1350

14.5.3膜面积的计算1351

14.5.4过程的热衡算1352

14.5.5膜组件内的流动阻力1352

14.5.6渗透汽化过程的附属设备1352

14.5.7过程优化和强化1353

14.5.8原料的预处理和膜的清洗1353

14.6应用1353

14.6.1概述1353

14.6.2有机物脱水1353

14.6.2.1恒沸液的脱水1354

14.6.2.2非恒沸液的脱水1356

14.6.3水中有机物的脱除1358

14.6.4有机物的分离1361

14.6.5蒸气渗透1361

14.6.6与其他过程的联合应用1364

14.7回顾与展望1364

符号表1365

参考文献1366

第15章液膜

15.1引言1372

15.2概述1373

15.2.1定义与特征1373

15.2.2液膜构型1374

15.2.3液膜传质机理1378

15.3乳化液膜1382

15.3.1制乳1382

15.3.1.1膜配方1382

15.3.1.2乳液制备1390

15.3.1.3乳化液膜体系1392

15.3.2分散、提取与泄漏、溶胀1394

15.3.2.1分散操作方式1394

15.3.2.2乳状液球直径1395

15.3.2.3提取1396

15.3.2.4泄漏1401

15.3.2.5溶胀1402

15.3.3破乳1405

15.3.3.1破乳的主要方法1405

15.3.3.2静电破乳1407

15.3.3.3膜法破乳1413

15.3.3.4冷冻解冻法破乳1414

15.4支撑液膜1416

15.4.1支撑液膜的类型1416

15.4.1.1平板型支撑液膜1416

15.4.1.2中空纤维管型支撑液膜1417

15.4.1.3其他类型支撑液膜1417

15.4.1.4支撑体材料1418

15.4.1.5膜液1419

15.4.2支撑液膜传质推动力——热力学问题1421

15.4.2.1耦合传输过程的亲和能1421

15.4.2.2相界面的热力学性质1422

15.4.3支撑液膜的传质动力学1423

15.4.3.1平板型支撑液膜的传质动力学1423

15.4.3.2中空纤维管支撑液膜的传质动力学1426

15.4.4支撑液膜工程问题1429

15.4.4.1支撑液膜不稳定的原因1429

15.4.4.2支撑液膜稳定性改进措施1431

15.5Pickering液膜1433

15.5.1Pickering液膜配方1433

15.5.2Pickering液膜稳定机制及影响因素1434

15.5.2.1Pickering液膜稳定机制1434

15.5.2.2Pickering液膜稳定性影响因素1435

15.5.3Pickering液膜的制备方法1438

15.5.4Pickering液膜的破乳1439

15.5.4.1Pickering乳液破乳过程1439

15.5.4.2Pickering乳液破乳方法1440

15.6液膜应用1442

15.6.1湿法冶金1442

15.6.1.1铀的分离1442

15.6.1.2稀土元素的分离与回收1443

15.6.1.3金的提取1444

15.6.2废水处理1444

15.6.2.1含酚废水处理1444

15.6.2.2含氨废水处理1446

15.6.2.3废水中重金属去除和贵金属回收1446

15.6.3气体和烃类混合物分离1447

15.6.3.1O2/N2分离1447

15.6.3.2酸性气体分离1448

15.6.3.3烃类混合物分离1448

15.6.4其他应用1448

15.6.4.1生物制品提取1448

15.6.4.2生物脱毒与药物释放1449

15.6.4.3微球颗粒制备1449

15.6.5Pickering 液膜在不同领域的应用1450

15.6.5.1Pickering乳液在石油行业中的应用1450

15.6.5.2Pickering乳液用于复合材料制备1452

15.6.5.3Pickering乳液在药物载体制备方面的应用1454

15.6.5.4Pickering乳液在食品中的应用1456

15.7液膜新进展1460

15.7.1流动液膜（包容液膜）分离1460

15.7.2液体薄膜渗透萃取1461

15.7.3静电式准液膜分离1461

15.7.4内耦合萃反交替分离1463

符号表1464

参考文献1466

第16章膜反应器

16.1概述1492

16.1.1膜反应器的定义和特征1494

16.1.2膜反应器中膜的功能1495

16.1.2.1膜的分离功能1495

16.1.2.2膜的载体功能1496

16.1.2.3膜的分隔功能和复合功能1496

16.1.3膜反应器的分类1498

16.1.3.1分类简介1498

16.1.3.2常见膜反应器名称、类型1499

16.1.4膜的选择1500

16.1.4.1膜的选择原则1500

16.1.4.2膜反应器中的无机膜1502

16.2面向生物反应过程的膜生物反应器1504

16.2.1概述1504

16.2.1.1膜生物反应器的构成与分类1504

16.2.1.2膜生物反应器的基本特点1506

16.2.1.3膜生物反应器的膜材料与膜组件1506

16.2.2膜生物反应器的膜污染与影响因素1510

16.2.2.1膜污染的概念1510

16.2.2.2膜污染的特征与分类1510

16.2.2.3膜污染的影响因素1512

16.2.3膜生物反应器的膜污染控制1515

16.2.3.1膜污染综合控制策略1515

16.2.3.2膜系统运行条件优化1516

16.2.3.3混合液调控1518

16.2.3.4膜污染清洗1519

16.2.4膜生物反应器工艺设计要点1521

16.2.4.1预处理与一级处理1521

16.2.4.2生物处理工艺的选择1522

16.2.4.3生物处理工艺参数的选取1524

16.2.4.4生物处理工艺的基本计算1525

16.2.4.5膜过滤系统1533

16.2.5膜生物反应器在废水处理中的应用1536

16.2.5.1膜生物反应器应用发展概要1536

16.2.5.2膜生物反应器处理城镇污水1537

16.2.5.3膜生物反应器处理工业废水1538

16.2.5.4膜生物反应器处理垃圾渗滤液1540

16.3面向催化反应过程的多孔膜反应器1540

16.3.1膜反应器的分类1540

16.3.2萃取型多孔膜反应器1541

16.3.2.1选择性产品移除1541

16.3.2.2催化剂截留1542

16.3.3分布型多孔膜反应器1544

16.3.3.1气相体系1544

16.3.3.2液-液体系1544

16.3.3.3气-液体系1545

16.3.4接触型多孔膜反应器1546

16.3.4.1催化膜的制备1546

16.3.4.2催化加氢反应1547

16.3.4.3催化脱氢反应1547

16.3.4.4催化氧化反应1548

16.4面向气相催化反应过程的致密膜反应器1548

16.4.1概述1548

16.4.2致密膜反应器中膜的功能1549

16.4.2.1膜分布1549

16.4.2.2选择性分离1550

16.4.2.3多反应耦合1550

16.4.3致密膜反应器中膜的构型及制备1550

16.4.3.1片式膜及平板式膜1550

16.4.3.2管式膜1551

16.4.3.3中空纤维膜1552

16.4.3.4催化剂装填方式1552

16.4.4致密膜反应器在催化反应中的应用1553

16.4.4.1涉及烃类氧化的反应1554

16.4.4.2涉及氧化物分解反应1556

16.4.4.3涉及多个催化反应耦合1557

符号表1557

参考文献1558

第17章膜接触器

17.1膜接触器概述1576

17.1.1膜材料的选择及其浸润性能对传质的影响1577

17.1.2膜组件结构1578

17.1.3传质过程的影响因素1578

17.1.3.1两相流速1578

17.1.3.2两相压差1578

17.1.3.3流动方式1578

17.1.4膜接触器中的传质强化手段1579

17.1.5膜接触器的应用1580

17.2膜萃取1580

17.2.1概述1580

17.2.2膜萃取的研究方法及传质模型1581

17.2.2.1膜萃取的研究方法1581

17.2.2.2膜萃取传质模型1582

17.2.3膜萃取过程的影响因素1584

17.2.3.1相平衡分配系数与膜材料浸润性能的影响1584

17.2.3.2体系界面张力和穿透压1585

17.2.4中空纤维膜萃取过程的设计1585

17.2.5同级萃取-反萃膜过程1586

17.2.5.1同级萃取-反萃膜过程的特点1586

17.2.5.2同级萃取-反萃膜过程的传质模型1587

17.2.5.3同级萃取-反萃膜过程的强化1587

17.2.6膜萃取过程的应用1588

17.2.6.1金属萃取1588

17.2.6.2有机废水处理1589

17.2.6.3发酵-膜萃取耦合过程1589

17.2.6.4膜萃取过程防止溶剂污染的优势1590

17.2.6.5其他领域的应用1590

17.3膜吸收1590

17.3.1概述1590

17.3.2膜材料的选择1592

17.3.3膜吸收过程的传质模型1592

17.3.3.1气体充满膜孔的总传质系数1592

17.3.3.2吸收剂充满膜孔的总传质系数1592

17.3.3.3同时解吸-吸收的总传质系数1593

17.3.3.4膜阻1593

17.3.3.5化学吸收过程的总传质系数1593

17.3.4中空纤维膜吸收过程的设计1594

17.3.4.1管程传质关联式1594

17.3.4.2膜相传质关联式1594

17.3.4.3壳程传质关联式1594

17.3.4.4穿透压1595

17.3.4.5中空纤维膜吸收过程的设计要点1595

17.3.5膜吸收过程的应用1596

17.3.5.1膜吸收过程在生物医学中的应用1596

17.3.5.2膜吸收过程在环保中的应用1597

17.4膜蒸馏1598

17.4.1概述1598

17.4.1.1膜蒸馏过程的种类1598

17.4.1.2膜蒸馏过程的特点1600

17.4.2膜蒸馏的传递模型1600

17.4.2.1传热膜系数和传热量1600

17.4.2.2水通量1601

17.4.3膜蒸馏过程的工艺指标及其影响因素1602

17.4.3.1截留率1602

17.4.3.2水通量及其影响因素1602

17.4.3.3热量利用情况1603

17.4.4膜蒸馏使用的膜材料和膜器1604

17.4.5膜蒸馏过程的应用1605

17.5膜脱气1605

17.5.1概述1605

17.5.2膜法除氧技术的原理1607

17.5.3膜法脱气过程的特点1607

17.5.4脱气膜材料1608

17.5.5膜脱气过程的影响因素1609

17.5.5.1操作条件的影响1609

17.5.5.2膜及膜组件结构的影响1609

17.5.5.3外部条件的影响1611

17.5.6膜脱气过程设计1611

17.5.6.1吹扫解吸模式1611

17.5.6.2真空解吸模式1613

17.5.6.3复合解吸模式1613

17.5.7膜脱气过程的应用前景1615

17.6膜乳化1617

17.6.1概述1617

17.6.2膜乳化原理和装置1618

17.6.2.1膜乳化原理1618

17.6.2.2膜乳化装置1619

17.6.3膜乳化过程的影响因素1619

17.6.3.1膜微结构的影响1620

17.6.3.2膜材料性质1620

17.6.3.3连续相流速1621

17.6.3.4乳化剂1622

17.6.3.5乳化压力对分散相通量的影响1623

17.6.3.6温度和黏度1623

17.6.3.7pH值的影响1623

17.6.4膜乳化的应用1623

17.6.4.1O/W型乳液的应用1624

17.6.4.2W/O型乳液的应用1624

17.6.4.3多相复合型乳液的制备和应用1625

17.6.4.4乳化柴油的制备1625

17.6.4.5在药物控释系统中的应用1626

17.6.4.6食品乳状液的制备1626

17.6.5膜乳化的应用前景1627

17.7膜结晶1627

17.7.1概述1628

17.7.1.1膜结晶过程的特点1628

17.7.1.2膜结晶过程的种类1628

17.7.1.3膜结晶过程与普通结晶过程的对比1629

17.7.2膜结晶的成核与生长1630

17.7.2.1膜界面的非均相成核1630

17.7.2.2膜分离器中的晶体生长1632

17.7.3膜结晶过程的影响因素与关键指标1632

17.7.3.1进料状态1632

17.7.3.2溶剂通量及浓度控制精度1632

17.7.3.3晶体颗粒输送与沉积1633

17.7.3.4晶体粒度分布、晶型和晶习1633

17.7.3.5综合生产能力1634

17.7.4膜结晶的膜材料和膜分离器1634

17.7.5膜结晶过程的应用前景1635

17.7.5.1富盐废水综合处理1635

17.7.5.2高端产品制备1635

符号表1636

参考文献1639

第18章控制释放与微胶囊膜和智能膜

18.1控制释放概述1650

18.1.1控制释放膜的分类1651

18.1.1.1按结合方式分类1651

18.1.1.2按控制方式分类1652

18.1.1.3按作用机制分类1653

18.1.1.4按物理形态分类1655

18.1.2控制释放的主要机制1655

18.1.2.1控制释放机理1655

18.1.2.2传质推动力1661

18.1.2.3释放速率类型1661

18.1.3控制释放膜的材料与制备方法1662

18.1.3.1控制释放膜的常用材料1662

18.1.3.2控制释放膜的制备方法1663

18.1.4控制释放膜的性能评价1666

18.1.4.1控释特性的评价1666

18.1.4.2膜的生物相容性1668

18.2微胶囊膜1669

18.2.1微胶囊的制备材料和方法1670

18.2.2微胶囊的结构与性能评价1674

18.2.2.1形貌与结构1674

18.2.2.2粒度1674

18.2.2.3强度1674

18.2.2.4通透性1675

18.2.2.5生物相容性1676

18.2.2.6生物活性（bioactivity）1676

18.2.3微胶囊的应用实例1676

18.2.3.1人工细胞和人工器官1677

18.2.3.2细胞培养1678

18.2.3.3功能食品1678

18.2.3.4药物释放1680

18.2.3.5化妆品（香精油）1682

18.2.3.6肥料控释1682

18.2.3.7农药控释1683

18.2.4展望1686

18.3智能膜1687

18.3.1智能膜概述1687

18.3.2智能膜种类及特点1688

18.3.2.1开关型智能膜1688

18.3.2.2表面改性型智能膜1688

18.3.2.3整体型智能膜1689

18.3.3智能膜材料与膜过程原理1689

18.3.3.1温度响应型智能膜1689

18.3.3.2pH响应型智能膜1699

18.3.3.3光照响应型智能膜1704

18.3.3.4葡萄糖浓度响应型智能膜1704

18.3.3.5化学分子识别型智能膜1706

18.3.4智能微囊膜系统1707

18.3.4.1温度响应型智能微囊膜1708

18.3.4.2pH响应型智能微囊膜1711

18.3.4.3葡萄糖浓度响应型智能微囊膜1714

18.3.4.4分子识别响应型智能微囊膜1714

18.3.5智能膜应用实例及前景1715

18.3.5.1智能平板膜的应用1715

18.3.5.2智能微囊膜的应用1716

18.3.5.3应用前景展望1718

参考文献1718

第19章典型集成膜过程

19.1基于多膜集成的制浆造纸尾水回用技术1732

19.1.1概述1732

19.1.2膜集成技术在制浆造纸废水处理回用中的应用1733

19.1.3膜集成技术处理回用系统1734

19.1.3.1“超滤 +反渗透”双膜工艺系统1734

19.1.3.2“反渗透 +电渗析”增浓减量系统1735

19.1.4典型工程案例简介1735

19.1.4.1双膜法造纸废水处理回用工程1735

19.1.4.2集成膜法制浆尾水零排放工程1736

19.2基于膜集成技术的抗生素生产新工艺1738

19.2.1概述1738

19.2.2抗生素生产工艺流程1738

19.2.3陶瓷膜澄清工艺1739

19.2.4纳滤膜纯化工艺1740

19.2.5分子筛膜分离-精馏耦合工艺用于溶媒回收1740

19.2.6多膜耦合法抗生素生产案例分析1743

19.2.6.1陶瓷膜超滤与纳滤耦合的膜法硫酸黏杆菌素生产1743

19.2.6.2多膜耦合法用于头孢菌素C生产1744

19.2.6.3超滤与纳滤耦合的膜法林可霉素生产1744

19.3双膜法氯碱生产新工艺1746

19.3.1概述1746

19.3.1.1一次盐水精制1746

19.3.1.2淡盐水除硝1747

19.3.1.3树脂塔工序1747

19.3.1.4电解工序1747

19.3.1.5脱氯工序1748

19.3.2陶瓷膜盐水精制工艺1748

19.3.3陶瓷膜法盐水精制工程案例分析1750

19.3.3.1案例一1750

19.3.3.2案例二1751

19.3.4离子膜电解工艺1753

19.3.5离子膜电解典型案例分析1753

19.3.5.1案例一1753

19.3.5.2案例二1754

19.4基于膜技术的中药现代化1756

19.4.1概述1756

19.4.2超滤膜用于中药注射液除菌工艺1756

19.4.3纳滤膜用于中药浓缩工艺1757

19.4.4典型案例分析1758

19.4.4.1微滤与超滤耦合的膜法枸杞多糖生产1758

19.4.4.2多膜法黄蘑多糖生产1759

19.5基于反应-膜分离耦合技术的化工工艺1760

19.5.1概述1760

19.5.2催化反应-陶瓷膜分离耦合工艺1760

19.5.3外置式陶瓷膜连续反应器1762

19.5.3.1面向催化反应体系的陶瓷膜材料设计方法1762

19.5.3.2反应-膜分离耦合过程协同控制1762

19.5.3.3膜的污染及其控制方法1763

19.5.4典型工程与运行情况1763

19.5.4.1对硝基苯酚加氢制对氨基苯酚反应1763

19.5.4.2苯酚羟基化制苯二酚工艺1764

19.5.4.3环己酮氨肟化制环己酮肟工艺1765

19.6结束语1767

参考文献1767

缩略语表1771

索引1780