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第1章 绪论 1

1.1膜及膜过程 1

1.2膜分离过程的特点 3

1.3膜分离过程的分类 3

课后习题 6

参考文献 6

第2章 膜的定义、分类、材料、制备及其应用 7

2.1膜的定义 7

2.2膜的分类 7

2.2.1按膜的材料分类 7

2.2.2按膜的构型分类 7

2.2.3按膜的用途分类 8

2.2.4按膜的作用机理分类 8

2.3膜材料 9

2.3.1高分子分离膜材料 9

2.3.2无机膜材料 11

2.3.3新型膜材料 12

2.4膜的结构 13

2.5膜的制备 14

2.5.1高分子膜的制备 14

2.5.2无机膜的制备方法 19

2.6膜性能表征 23

2.6.1膜的分离性能 23

2.6.2膜的透过性能 23

2.6.3膜的物理化学稳定性 24

2.6.4膜的经济性 24

2.7膜缺陷 24

2.7.1膜的微观结构 24

2.7.2膜缺陷 24

2.8膜的应用 25

2.8.1膜的污染和劣化 25

2.8.2膜的劣化和污染的防止方法 27

课后习题 27

参考文献 27

第3章 微滤 29

3.1概述 29

3.2微滤原理及其操作模式 31

3.2.1微滤过程 31

3.2.2微滤分离机理 31

3.2.3微滤操作模式 32

3.3微滤过程的数学描述 33

3.3.1基于膜表面吸附量或沉积量的通量模型 33

3.3.2基于膜面上物理量变化的通量模型 37

3.4典型的微滤膜材料 39

3.4.1纤维素酯类 39

3.4.2聚酰胺类 40

3.4.3氟化合物类 40

3.4.4聚烯烃类（除聚氯乙烯） 40

3.4.5聚碳酸酯 41

3.4.6无机材料类 41

3.5微滤膜的制备 42

3.5.1相转化法 42

3.5.2溶出法 45

3.5.3浸出法（分相法） 45

3.5.4核径迹蚀刻法 46

3.5.5拉伸法 47

3.5.6辐射固化 48

3.5.7烧结法 48

3.5.8阳极氧化法 49

3.6微滤膜储存和膜性能的评价方法 50

3.6.1微滤膜的储存 50

3.6.2微滤膜的一般性能 50

3.6.3微滤膜的形貌及关键性能的表征 51

3.6.4商业微滤膜 54

3.7微滤装置（设备）及其应用 54

3.7.1微滤装置（设备） 54

3.7.2微滤技术的应用 56

课后习题 62

参考文献 62

第4章 超滤 65

4.1概述 65

4.2超滤分离原理及操作模式 66

4.2.1超滤的过程特点 66

4.2.2超滤的分离机理 67

4.2.3超滤的操作模式 67

4.3超滤过程的数学描述 69

4.3.1现象学模型 69

4.3.2孔模型 69

4.3.3阻力叠加模型 69

4.3.4浓差极化模型与凝胶模型 69

4.4超滤膜材料 71

4.4.1有机高分子材料 71

4.4.2无机材料类 72

4.4.3超滤膜材料的现状及发展趋势 72

4.5超滤膜的制备 73

4.5.1有机高分子超滤膜的制备 73

4.5.2无机超滤膜的制备 74

4.5.3超滤膜的制备工艺及装置 76

4.5.4超滤膜的储存方式 77

4.5.5超滤膜的现状及发展趋势 78

4.6超滤膜结构表征及性能测定 78

4.6.1超滤膜的结构特点 78

4.6.2超滤膜的结构表征 79

4.6.3超滤膜的性能测定 81

4.7超滤膜污染及其清洗 83

4.7.1超滤膜污染机理 83

4.7.2超滤膜污染的影响因素及控制策略 84

4.7.3超滤膜的清洗方式 88

4.8超滤膜组件及装置 88

4.8.1超滤膜组件的分类及特点 88

4.8.2超滤膜组件的排列方式 90

4.8.3超滤装置的配套设备及工艺流程 90

4.8.4超滤过程分离效率的强化措施 91

4.9超滤技术的应用及发展前景 92

4.9.1超滤技术的应用 92

4.9.2超滤技术的发展前景 98

课后习题 99

参考文献 99

第5章 纳滤 104

5.1概述 104

5.1.1纳滤的发展历史 104

5.1.2纳滤的特点 106

5.2纳滤原理 106

5.2.1纳滤膜的性能评价 106

5.2.2纳滤过程的数学模型 108

5.3纳滤膜材料 116

5.3.1高分子纳滤膜材料 116

5.3.2无机纳滤膜材料 119

5.4纳滤膜制备 119

5.4.1非对称膜的制备 119

5.4.2复合膜的制备 120

5.4.3疏松型纳滤膜制备 122

5.4.4无机膜的制备 123

5.4.5膜改性 123

5.5纳滤工艺及应用 124

5.5.1纳滤膜组件及设备 124

5.5.2纳滤技术的工业应用 124

5.6纳滤技术的未来发展趋势 129

课后习题 130

参考文献 130

第6章 反渗透 132

6.1概述 132

6.1.1全球反渗透技术的发展历程 132

6.1.2中国反渗透技术的发展历程 133

6.1.3反渗透技术的市场概况 134

6.2反渗透的基本原理 134

6.2.1渗透与反渗透过程 134

6.2.2渗透压及其计算方法 135

6.2.3反渗透膜分离机理及分离规律 137

6.3反渗透过程的热力学 137

6.3.1经典热力学 137

6.3.2不可逆热力学 138

6.3.3不可逆过程的数学描述 138

6.3.4不可逆过程的热力学基本方程 139

6.4反渗透过程的传质机理及模型 140

6.4.1溶解-扩散理论 140

6.4.2优先吸附-毛细孔流动理论 142

6.4.3形成氢键理论 148

6.4.4其他传质理论 149

6.5反渗透膜的制备与成膜机理 153

6.5.1典型的反渗透膜材料 153

6.5.2制膜液的选择 156

6.5.3非对称反渗透膜的制备工艺 158

6.5.4复合型反渗透膜的制备工艺 163

6.5.5新型反渗透膜材料及膜性能预测手段 168

6.5.6反渗透膜的保存及使用 170

6.6反渗透膜的结构表征与性能评价 171

6.6.1反渗透膜的结构表征 171

6.6.2反渗透膜的性能评价 172

6.7反渗透膜的污染及防治措施 173

6.7.1膜污染分类 173

6.7.2膜污染成因及形成机理 173

6.7.3膜污染预防措施 177

6.7.4反渗透膜的清洗、消毒和再生 182

6.8反渗透分离装置及膜成型机械装置 186

6.8.1实验室规模的膜分离装置 186

6.8.2工业规模的膜分离装置 186

6.8.3工业规模的膜成型装置 192

6.9膜分离工艺流程及设计 194

6.9.1预处理工艺的设计 194

6.9.2段与级的概念及膜组件排列组合方式的确定 195

6.9.3反渗透的后处理系统 199

6.9.4辅助设备及主要零部件 202

6.9.5设备的操作与维修 203

6.9.6经济性分析 203

6.10反渗透的应用案例 204

6.10.1海水淡化 204

6.10.2苦咸水淡化 205

6.10.3纯水和超纯水生产 205

6.10.4料液脱水浓缩 211

6.10.5工业废水处理及回用 213

6.10.6饮用水处理 215

6.11反渗透技术的发展趋势 215

课后习题 216

参考文献 216

第7章 正渗透 220

7.1正渗透概述 220

7.2正渗透原理 220

7.3正渗透膜过程 221

7.3.1正渗透膜过程的特点 222

7.3.2内浓差极化与外浓差极化 222

7.4典型的正渗透膜材料及其制备方法 224

7.4.1醋酸纤维素正渗透膜 225

7.4.2聚酰胺复合正渗透膜 226

7.4.3聚苯并咪唑正渗透膜 226

7.4.4其他正渗透膜材料 227

7.5正渗透膜组件 228

7.5.1板框式膜组件 228

7.5.2螺旋卷式膜组件 228

7.5.3管式膜组件 229

7.5.4正渗透水袋 229

7.6正渗透膜的结构表征及其性能测定 230

7.6.1正渗透膜的形态结构表征 230

7.6.2正渗透膜的结构参数与表征 230

7.6.3正渗透膜的性能参数与测定 231

7.7正渗透汲取液 232

7.7.1无机汲取液 233

7.7.2有机汲取液 233

7.7.3挥发型汲取液 233

7.7.4磁性汲取液 233

7.7.5水凝胶 234

7.8正渗透膜过程的应用 234

7.8.1淡化 234

7.8.2浓缩 235

7.8.3正渗透-膜生物反应器联用 235

7.8.4能源 235

7.9正渗透膜过程的发展前景 236

课后习题 236

参考文献 236

第8章 渗透汽化 239

8.1渗透汽化概述 239

8.1.1渗透汽化的发展历史及其应用 239

8.1.2我国渗透汽化技术的发展及其应用 240

8.2渗透汽化的基本原理 240

8.2.1渗透汽化分离机理 240

8.2.2渗透汽化操作模式 241

8.3渗透汽化过程的数学描述 243

8.3.1溶解-扩散模型 243

8.3.2孔流模型 245

8.4渗透汽化膜的性能表征 245

8.5典型的渗透汽化膜材料 246

8.5.1聚合物渗透汽化膜 246

8.5.2有机/无机杂化渗透汽化膜 248

8.5.3分子筛渗透汽化膜 249

8.6渗透汽化膜的制备方法 250

8.7渗透汽化的工业应用及发展前景 251

8.7.1渗透汽化装置 251

8.7.2渗透汽化的应用 252

8.7.3渗透汽化应用中存在的问题 254

课后习题 255

参考文献 255

第9章 气体分离膜 258

9.1气体分离膜概述 258

9.2气体分离膜的分离机理及数学描述 259

9.2.1多孔膜分离机理 259

9.2.2非多孔膜分离机理 261

9.3典型的气体分离膜材料 263

9.3.1有机高分子材料 263

9.3.2无机材料 268

9.3.3金属有机骨架化合物 269

9.3.4有机/无机杂化材料 270

9.4气体分离膜的制备 271

9.5气体分离膜的评价 273

9.5.1溶解度系数 273

9.5.2渗透系数 274

9.5.3扩散系数 275

9.5.4分离系数 276

9.6气体分离膜系统及其应用 278

9.6.1气体分离膜系统 278

9.6.2气体分离膜的应用 280

9.7气体分离膜技术未来的发展方向 283

9.8商业气体分离膜 284

课后习题 284

参考文献 285

第10章 电渗析与离子交换膜 287

10.1电渗析基本原理 287

10.1.1电渗析的工作原理 287

10.1.2电渗析的基本过程与伴随过程 288

10.2电渗析过程的质量传递现象 289

10.2.1基本传质方程 289

10.2.2电解质通过离子交换膜的质量传递 290

10.3面向电渗析过程的离子交换膜 291

10.3.1离子交换膜的基本概念 291

10.3.2离子交换膜的分类 291

10.3.3离子交换膜的制备 292

10.3.4离子交换膜的表征 295

10.4电渗析器 299

10.4.1隔板 300

10.4.2电极 301

10.5电渗析的应用 301

10.5.1电渗析在给水处理中的应用 301

10.5.2电渗析在废水和废气处理中的应用 302

10.5.3电渗析在化工生产中的应用 302

10.5.4电渗析在生物制品和食品工业中的应用 302

课后习题 303

参考文献 303

第11章 膜蒸馏 306

11.1膜蒸馏的概述 306

11.1.1膜蒸馏的原理及特征 307

11.1.2膜蒸馏工艺分类 308

11.2膜蒸馏传递机理 309

11.2.1传质过程 309

11.2.2传热过程 312

11.3膜蒸馏用膜 313

11.3.1膜特性参数 313

11.3.2膜材料 314

11.3.3膜蒸馏用膜的制备方法 316

11.3.4膜蒸馏用膜的疏水改性 318

11.3.5膜蒸馏用膜的发展趋势 318

11.4操作参数 320

11.5膜污染及膜润湿 321

11.6膜组件 323

11.7膜组件的优化 323

11.8膜蒸馏集成过程 323

11.9膜蒸馏的应用 325

11.10膜蒸馏的发展方向 326

课后习题 326

参考文献 326

第12章 膜基耦合分离过程及液膜技术 330

12.1均相混合物分离过程中的非均相分离问题 330

12.2膜接触器概述 331

12.3膜接触器中膜材料的选择 332

12.3.1膜润湿或浸润对传质的影响 332

12.3.2吸收膜材料的选择 333

12.3.3萃取膜材料的选择 333

12.4膜组件结构 333

12.5膜接触器传质过程的影响因素 334

12.5.1膜吸收技术传质过程的影响因素 334

12.5.2膜萃取技术传质过程的影响因素 336

12.6中空纤维膜接触器的传质模型 336

12.6.1管程传质关联式 337

12.6.2膜相传质关联式 337

12.6.3壳程传质关联式 337

12.7膜接触器传质过程的强化研究 339

12.7.1通过膜接触器结构优化设计强化传质 339

12.7.2加入第三相强化传质 339

12.7.3通过外场作用强化传质 339

12.8膜接触器的应用研究及发展前景 340

12.8.1膜吸收技术的应用 340

12.8.2膜萃取技术的应用 341

12.9液膜技术 342

12.9.1液膜发展概述 342

12.9.2同级萃取-反萃膜过程的优势 342

12.9.3液膜构型 343

12.9.4传质的影响因素 346

12.9.5液膜分离技术的传质机理及传质模型 347

12.9.6液膜的应用研究 348

课后习题 349

参考文献 349

第13章 膜反应器 355

13.1膜反应器概述 355

13.1.1膜反应器的定义和特征 355

13.1.2膜反应器中膜的功能 356

13.2用于水处理的膜生物反应器 356

13.2.1膜生物反应器概述 356

13.2.2膜生物反应器的数学描述 357

13.2.3膜生物反应器的种类 359

13.2.4膜生物反应器对各种污染物的去除效果 361

13.2.5水处理过程中的膜污染及其控制 362

13.2.6膜生物反应器在水处理中的应用 365

课后习题 368

参考文献 368