膜科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

　　本書(shū)內(nèi)容共分為兩篇，第一篇為膜基礎(chǔ)，包括概述、膜材料及其性質(zhì)、膜的制備、膜的表征、膜傳遞機(jī)理、膜組件和流程等六章，系統(tǒng)闡述了膜科學(xué)與技術(shù)的基本原理和共性規(guī)律；第二篇為膜過(guò)程，包括反滲透、納濾、超濾、微濾，氣體分離、滲透汽化、液膜、滲析，電滲析、膜電解、質(zhì)子交換膜燃料電池，膜接觸器，膜反應(yīng)器，其他膜過(guò)程等六章，全面介紹了各個(gè)膜過(guò)程的原理和應(yīng)用。本書(shū)可供從事膜科學(xué)與技術(shù)研究和生產(chǎn)的科研人員、大專院校師生參考，也可以作為本科生、研究生的教材和教學(xué)參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第一篇　膜基礎(chǔ)
　1概述
　　1.1膜技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史
　　1.2膜的分類
　　1.3膜過(guò)程
　　思考題
　　參考文獻(xiàn)
　2膜材料及其性質(zhì)
　　2.1膜材料
　　2.1.1天然膜材料
　　2.1.2合成膜材料
　　2.2高分子材料結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
　　2.2.1玻璃化溫度
　　2.2.2結(jié)晶度
　　2.2.3耐熱性
　　2.2.4降解
　　思考題
　　參考文獻(xiàn)
　3膜制備
　　3.1概述
　　3.2高分子溶劑的選擇
　　3.3浸沒(méi)沉淀法制備非對(duì)稱膜
　　3.3.1無(wú)定形聚合物的浸沒(méi)沉淀過(guò)程
　　3.3.2結(jié)晶性聚合物的浸沒(méi)沉淀過(guò)程
　　3.3.3膜的結(jié)構(gòu)形態(tài)
　　3.3.4膜孔結(jié)構(gòu)的控制
　　3.3.5膜表面缺陷
　　3.3.6超臨界流體作為非溶劑
　　3.4復(fù)合膜的制備
　　3.4.1分離層的制備
　　3.4.2基膜的選擇
　　3.5無(wú)機(jī)膜的制備
　　3.5.1多孔基膜的制備
　　3.5.2分離層的制備
　　3.6膜的改性
　　3.6.1基體改性
　　3.6.2表面改性
　　3.7不同構(gòu)型膜的制備
　　3.7.1平板膜
　　3.7.2管式膜
　　3.7.3中空纖維膜
　　思考題
　　參考文獻(xiàn)
　4膜的表征
　　4.1結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)定
　　4.1.1孔徑的測(cè)定
　　4.1.2孔隙率的測(cè)定
　　4.1.3表面分析
　　4.2滲透參數(shù)的測(cè)定
　　4.2.1選擇性
　　4.2.2滲透性能
　　4.3荷電參數(shù)的測(cè)定
　　4.4其他參數(shù)的測(cè)定
　　4.4.1玻璃化溫度和結(jié)晶度
　　4.4.2力學(xué)性能
　　4.4.3穩(wěn)定性
　　4.4.4膜污染狀況
　　思考題
　　參考文獻(xiàn)
　5膜傳遞機(jī)理
　　5.1膜內(nèi)傳遞過(guò)程
　　5.1.1通過(guò)多孔膜的傳遞
　　5.1.2通過(guò)非多孔膜的傳遞
　　5.1.3通過(guò)荷電膜的傳遞
　　5.1.4非平衡熱力學(xué)描述膜傳遞過(guò)程
　　5.2膜表面?zhèn)鬟f過(guò)程
　　5.2.1濃度極化
　　5.2.3膜污染
　　思考題
　　參考文獻(xiàn)
　6膜組件和流程設(shè)計(jì)
　　6.1膜組件
　　6.2流程設(shè)計(jì)
　　6.2.1流程
　　6.2.2能量消耗
　　6.3集成膜過(guò)程
　　思考題
　　參考文獻(xiàn)
第二篇　膜過(guò)程
　7反滲透 納濾 超濾 微濾
　　7.1反滲透
　　7.1.1滲透壓
　　7.1.2反滲透
　　7.1.3正滲透
　　7.2納濾
　　7.2.1納濾膜
　　7.2.2應(yīng)用
　　7.3超濾
　　7.3.1極限通量
　　7.3.2稀釋過(guò)濾
　　7.3.3應(yīng)用
　　7.4微濾
　　思考題
　　參考文獻(xiàn)
　8氣體分離 滲透汽化 液膜滲析
　　8.1氣體分離
　　8.1.1膜材料
　　8.1.2應(yīng)用
　　8.2滲透汽化
　　8.2.1概述
　　8.2.2滲透汽化過(guò)程
　　8.2.3膜材料和膜組件
　　8.2.4應(yīng)用
　　8.3液膜
　　8.3.1概述
　　8.3.2促進(jìn)傳遞液膜
　　8.3.3液膜的制備
　　8.3.4應(yīng)用
　　8.4滲析
　　思考題
　　參考文獻(xiàn)
　9電滲析 膜電解 質(zhì)子交換膜燃料電池
　　9.1離子交換膜
　　9.2電滲析
　　9.2.1原理
　　9.2.2應(yīng)用
　　9.3膜電解
　　9.4質(zhì)子交換膜燃料電池
　　9.4.1燃料電池
　　9.4.2質(zhì)子交換膜
　　思考題
　　參考文獻(xiàn)
　10膜接觸器
　　10.1膜吸收
　　10.1.1膜吸收器的結(jié)構(gòu)
　　10.1.2傳質(zhì)過(guò)程
　　10.1.3應(yīng)用
　　10.2膜萃取
　　10.2.1原理
　　10.2.2傳質(zhì)過(guò)程
　　10.2.3應(yīng)用
　　10.3膜蒸餾
　　10.3.1原理
　　10.3.2傳質(zhì)和傳熱
　　10.3.3應(yīng)用
　　思考題
　　參考文獻(xiàn)
　11膜反應(yīng)器
　　11.1膜化學(xué)反應(yīng)器
　　11.1.1概述
　　11.1.2膜選擇分離式反應(yīng)器
　　11.1.3膜控制輸入式反應(yīng)器
　　11.1.4膜介觀孔道式反應(yīng)器
　　11.2膜生物反應(yīng)器
　　11.2.1酶膜生物反應(yīng)器
　　11.2.2膜微生物反應(yīng)器
　　11.2.3膜組織細(xì)胞培養(yǎng)器
　　思考題
　　參考文獻(xiàn)
　12其他膜過(guò)程
　　12.1親和膜分離
　　12.1.1親和膜材料
　　12.1.2親和介質(zhì)的活化方法
　　12.1.3配基
　　12.1.4親和膜分離理論
　　12.1.5應(yīng)用
　　12.2分子印跡膜
　　12.2.1制備方法
　　12.2.2分離機(jī)理
　　12.2.3應(yīng)用
　　12.3控制釋放膜
　　12.3.1分類
　　12.3.2應(yīng)用
　　12.4環(huán)境響應(yīng)膜
　　12.4.1制備方法
　　12.4.2物理刺激響應(yīng)膜
　　12.4.3化學(xué)刺激響應(yīng)膜
　　12.5無(wú)機(jī)致密透氧膜
　　12.5.1快離子導(dǎo)體
　　12.5.2雙相復(fù)合混合導(dǎo)體
　　12.5.3單相混合導(dǎo)體
　　12.6膜乳化
　　12.6.1影響因素
　　12.6.2應(yīng)用
　　思考題
　　參考文獻(xiàn)
全書(shū)綜合思考題

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   正滲透的原理，是在具有選擇透過(guò)性的膜兩側(cè)分別放置不同滲透壓的溶液，一側(cè)為滲透壓較低的原料液（feed solution），另一側(cè)為滲透壓較高的汲取液（draw solution），使水自發(fā)地從原料液一側(cè)透過(guò)膜到達(dá)汲取液一側(cè)。汲取液的選擇很重要。汲取液與原料液之間要有足夠的滲透壓差；汲取液或滲透劑（osmotic agents）應(yīng)容易濃縮或分離以獲得純水；汲取液應(yīng)穩(wěn)定、無(wú)毒、價(jià)廉、易溶，不能以反應(yīng)、溶解、污染等方式損壞膜。滲透劑主要有NH4HCO2、葡萄糖、果糖、KNO3等。溶解度具有溫敏性的滲透劑易于從產(chǎn)品水中分離。 研究發(fā)現(xiàn)，由于FO過(guò)程存在濃度極化，正滲透的實(shí)際通量遠(yuǎn)小于預(yù)期值。正滲透過(guò)程的濃度極化分為外濃度極化和內(nèi)濃度極化。 （1）外濃度極化 隨著正滲透的進(jìn)行，原料液側(cè)膜表面處有溶質(zhì)的積累，同時(shí)汲取液側(cè)膜表面處水化學(xué)勢(shì)卻顯著增大，上述討論以膜整體為研究對(duì)象，稱為外濃度極化。發(fā)生在原料液側(cè)和汲取液側(cè)的濃度極化分別稱為濃縮的外濃度極化和稀釋的外濃度極化。 （2）內(nèi)濃度極化 當(dāng)復(fù)合膜或不對(duì)稱膜作為正滲透膜時(shí)，致密分離層和多孔支撐層的存在使?jié)舛葮O化變得更為復(fù)雜。當(dāng)多孔支撐層朝向原料液時(shí)，溶質(zhì)會(huì)在緊靠致密層的支撐層孔內(nèi)積累，稱為濃縮的內(nèi)濃度極化。由于其發(fā)生于膜孔內(nèi)，不能通過(guò)原料液的錯(cuò)流得以緩解。反之，當(dāng)多孔支撐層朝向汲取液時(shí)（在水純化和脫鹽中多采用該形式），膜孔內(nèi)的濃度極化稱為稀釋的內(nèi)濃度極化。 研究表明，外濃度極化的作用較小，而內(nèi)濃度極化是正滲透膜通量大幅下降的根本原因。所以，研究正滲透的濃度極化及其緩解措施是非常重要的。早期研究人員使用非對(duì)稱反滲透復(fù)合膜研究正滲透過(guò)程，發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)不適用于正滲透，主要原因是多孔支撐層產(chǎn)生了內(nèi)濃度極化現(xiàn)象，大大降低了滲透速率。與反滲透膜相比，復(fù)合正滲透膜的支撐層應(yīng)具有較高的開(kāi)孔率，以有效降低內(nèi)濃度極化。正滲透膜的研究集中在制備低內(nèi)濃度極化的高通量和高截留率的膜。 正滲透膜分離技術(shù)已用于緊急救援時(shí)飲用水的制備、工業(yè)廢水處理、垃圾滲濾液處理、飲料濃縮、藥物控制釋放等領(lǐng)域。 （1）飲用水制備 1975年，Kravath用葡萄糖溶液作為汲取液，水從海水滲透到葡萄糖汲取液中，經(jīng)稀釋的葡萄糖汲取液可作為飲用水在海上救生船使用。利用正滲透與反滲透相結(jié)合的方法對(duì)宇航員產(chǎn)生的生活廢水進(jìn)行處理可制備飲用水。

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《高等學(xué)校教材:膜科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)》：膜技術(shù)是21世紀(jì)的高新技術(shù)之一，講述膜技術(shù)的圖書(shū)較多，但適合高等院校學(xué)術(shù)及剛?cè)腴T的膜技術(shù)工作者的知識(shí)普及性圖書(shū)較少?！赌た茖W(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)》是根據(jù)作者賈志謙教授在北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院講授的《膜科學(xué)與技術(shù)》課程講義改編而成的，注重闡明膜科學(xué)與技術(shù)的基本理論，同時(shí)又兼顧了該領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，適合作為高等院?；瘜W(xué)工程、化學(xué)工藝、材料科學(xué)與工程等與膜技術(shù)相關(guān)專業(yè)的教材。推薦膜行業(yè)的新入門人員購(gòu)買閱讀。

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