先进化工材料关键技术丛书--有机-无机复合分离膜

膜分离技术具有高效节能等特点，在水处理、食品加工、医药、过程工业等领域得到了广泛的应用，用于分子分离的膜技术近年来受到越来越多的关注。水处理膜材料是解决海水淡化、废水治理问题的有效手段，对于保障饮用水安全具有重大意义；气体分离膜在天然气纯化、烯烃/烷烃分离领域具有广阔的应用前景，有助于实现工业分离中的节能减排。

分子分离技术的重要需求之一是具有高渗透系数、高选择性和长期稳定性的膜材料。到目前为止，研究者发现在传统膜材料中普遍存在渗透系数和选择性之间的权衡。克服这种性能限制的工作通常是基于材料化学或纳米结构的设计和调控，以实现对目标渗透分子的优先吸附和扩散。有机-无机复合分离膜结合了有机材料和无机材料的特性，被认为是膜技术和化学工程领域的研究热点，但目前还缺少这种复合分离膜相关的中文专著。为此，在我们已出版的英文专著（Organic-inorganic composite membranes for molecular separation, World Scientific, 2017）基础上，结合本课题组在有机-无机复合分离膜的最新研究成果，我们撰写本书，旨在全面介绍用于分子分离的有机-无机复合分离膜的设计、制备和应用。

第一章概述了有机-无机复合分离膜的提出及其发展历程，第二章简要介绍了渗透汽化和气体分离膜的基本原理，第三章介绍了以亲水或亲有机聚合物为分离层的聚合物/陶瓷复合膜，第四章讨论了金属有机骨架膜的新型制备方法和应用进展，第五章介绍了具有快速、选择性的水和气体传输通道的石墨烯膜的研究进展，第六章介绍了基于沸石、二氧化硅、金属有机骨架、氧化石墨烯等不同纳米粒子的混合基质膜的设计与制备，第七章介绍了一些原位表征有机-无机复合分离膜纳米结构的新技术，第八章介绍了有机-无机复合分离膜的放大制备及其实际应用。

本课题组在徐南平院士的指导下，于2003年开始了有机-无机复合分离膜的研究。这项工作得到了国家“973计划”（2003CB615702、2009CB623406）、研究团队项目（IRT13070）、国家自然科学基金（21776125、21490585、21176115、21476107、21406107）等项目的支持，相关研究成果获得了自然科学奖一等奖（2018年）、江苏省科学技术奖一等奖（2018年）。同时，我们要感谢南京工业大学膜科学技术研究所的所有同事的支持和帮助。

最后，我们谨向为本书中的研究和编辑工作做出贡献的团队成员表示衷心感谢。

金万勤

南京工业大学

2021年8月

《有机- 无机复合分离膜》是“先进化工材料关键技术丛书”的一个分册，旨在系统、全面地介绍当前有机- 无机复合分离膜领域的最新研究成果和工业应用现状，进一步加快膜材料的技术创新和规模化应用。

本书是多项国家和省部级成果的系统总结。全书共8章，以材料类别为主线，介绍了多种有机- 无机复合分离膜的制备、表征及应用。具体包括绪论、膜分离原理、聚合物/陶瓷复合膜、金属有机骨架膜、石墨烯膜、混合基质膜、新型表征技术和膜的大规模制备与工业应用。本书所涉及的部分技术面向国家重大需求，特别是在传统行业升级，水资源、能源和环境保护等领域，为我国工业发展和产业升级提供了技术保障。

《有机- 无机复合分离膜》适合化工、材料领域尤其是从事膜技术的科研人员、高校师生与工程技术人员阅读与参考。