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第1章 绪论1

1.1 分离过程1

1.2 膜过程简介5

1.3 膜技术发展史7

1.4 膜的定义8

1.5 膜过程10

1.6 详解习题13

1.7 简解习题13

1.8 参考文献14

第2章 材料及材料性质16

2.1 前言16

2.2 聚合物16

2.3 立体异构18

2.4 链的柔韧性19

2.5 分子量20

2.6 链间的相互作用21

2.7 聚合物的状态22

2.8 聚合物结构对T8的影响24

2.9 玻璃化温度下降28

2.10 热稳定性和化学稳定性29

2.11 机械性质31

2.12 弹性体31

2.13 热塑性弹性体32

2.14 聚电解质33

2.15 共混聚合物34

2.16 制膜聚合物35

2.16.1 多孔膜36

2.16.2 无孔膜39

2.17 无机膜40

2.17.1 热稳定性40

2.17.2 化学稳定性41

2.17.3 机械稳定性41

2.18 生物膜41

2.18.1 合成生物膜44

2.19 详解习题45

2.20 简解习题45

2.21 参考文献45

第3章 合成膜的制备47

3.1 前言47

3.2 合成膜的制备48

3.3 相转化膜50

3.3.1 溶剂蒸发沉淀50

3.3.2 蒸气相沉淀〔1，2〕50

3.3.3 控制蒸发沉淀〔3～5〕51

3.3.4 热沉淀〔6〕51

3.3.5 浸没沉淀〔7～11〕51

3.4 浸没沉淀制膜工艺51

3.4.1 平板膜51

3.4.2 管式膜52

3.5 复合膜制备工艺54

3.5.1 界面聚合55

3.5.2 浸涂法56

3.5.3 等离子聚合58

3.5.4 均质致密膜改性59

3.6 聚合物体系的分相60

3.6.1 概述60

3.6.1.1 热力学60

3.6.2 分层过程67

3.6.2.1 二元混合物67

3.6.2.2 三元体系69

3.6.3 结晶70

3.6.4 凝胶化71

3.6.5 玻璃化72

3.6.6 热沉淀73

3.6.7 浸没沉淀74

3.6.8 扩散影响76

3.6.9 成膜机理78

3.7 各种参数对膜形态的影响82

3.7.1 溶剂/非溶剂体系的选择82

3.7.2 聚合物的选择86

3.7.3 聚合物浓度86

3.7.4 凝结浴组成88

3.7.5 刮膜液组成88

3.7.6 多孔膜制备小结89

3.7.7 一体化致密皮层膜的形成90

3.7.7.1 干-湿相分离过程90

3.7.7.2 湿相分离过程92

3.7.8 大空穴的形成92

3.8 无相膜94

3.8.1 溶胶-凝胶过程95

3.8.2 膜改性96

3.8.3 沸石膜97

3.8.4 玻璃膜98

3.8.5 致密膜99

3.9 详解习题99

3.10 简解习题99

3.11 参考文献103

第4章 膜的表征106

4.1 前言106

4.2 膜表征107

4.3 多孔膜的表征107

4.3.1 微滤109

4.3.1.1 电子显微镜(EM)109

4.3.1.2 原子力显微镜(AFM)110

4.3.1.3 泡点法111

4.3.1.4 气化渗透泡点法(湿干流动法)112

4.3.1.5 汞注入法113

4.3.1.6 渗透率法113

4.3.2 超滤115

4.3.2.1 气体吸附-脱附法115

4.3.2.2 热测孔法117

4.3.2.3 渗透测孔法119

4.3.2.4 液体置换121

4.3.2.5 溶质截留测量122

4.4 离子膜的表征125

4.4.1 动电现象126

4.4.2 电渗127

4.5 无孔膜的表征127

4.5.1 渗透系数法128

4.5.2 物理方法129

4.5.2.1 DSC/DTA方法129

4.5.2.2 密度测量130

4.5.2.2.1 密度梯度柱130

4.5.2.2.2 利用阿基米德原理测量密度130

4.5.2.3 宽角X光衍射(WAXS)131

4.5.3 等离子刻蚀131

4.5.4 表面分析方法132

4.6 详解习题134

4.7 简解习题134

4.8 参考文献136

第5章 膜传递过程138

5.1 前言138

5.2 推动力139

5.3 非平衡热力学140

5.4 多孔膜的传递146

5.4.1 气体通过多孔膜的传递147

5.4.1.1 Knudsen流147

5.4.2 摩擦模型148

5.5 无孔膜的传递151

5.5.1 理想体系的传递155

5.5.1.1 扩散系数的确定158

5.5.1.2 溶解度系数的确定158

5.5.1.3 温度对渗透系数的影响159

5.5.2 相互作用体系160

5.5.2.1 自由体积理论162

5.5.2.2 聚集164

5.5.2.3 液体混合物的溶解度164

5.5.2.4 单一液体的传递166

5.5.2.5 液体混合物的传递166

5.5.3 结晶度的影响167

5.6 通过膜的传递：一种统一化方法168

5.6.1 反渗透170

5.6.2 透析171

5.6.3 气体渗透171

5.6.4 全蒸发172

5.7 离子交换膜的传递172

5.8 详解习题174

5.9 简解习题175

5.10 参考文献178

第6章 膜过程181

6.1 前言181

6.2 渗透182

6.3 压力推动膜过程184

6.3.1 概述184

6.3.2 微滤186

6.3.2.1 微滤膜186

6.3.2.2 工业应用189

6.3.2.3 微滤小结189

6.3.3 超滤190

6.3.3.1 超滤膜191

6.3.3.2 应用192

6.3.3.3 超滤小结192

6.3.4 反渗透和纳滤193

6.3.4.1 反渗透膜和纳滤膜194

6.3.4.2 应用196

6.3.4.3 纳滤小结196

6.3.4.4 反渗透小结197

6.3.5 压力延迟渗透197

6.3.5.1 压力延迟渗透小结198

6.3.6 加压渗析198

6.3.6.1 加压渗析小结199

6.4 浓差推动膜过程199

6.4.1 概述199

6.4.2 气体分离200

6.4.2.1 多孔膜的气体分离200

6.4.2.2 无孔膜的气化分离201

6.4.2.3 分离过程讨论202

6.4.2.4 Joule-Thomson效应206

6.4.2.5 气体分离膜207

6.4.2.6 应用210

6.4.2.7 气化分离小结211

6.4.3 全蒸发211

6.4.3.1 分离过程讨论213

6.4.3.2 全蒸发膜217

6.4.3.3 应用218

6.4.3.4 全蒸发小结221

6.4.4 载体介导传递221

6.4.4.1 液膜222

6.4.4.2 分离过程讨论〔65〕226

6.4.4.3 液膜的制备229

6.4.4.4 有机溶剂的选择230

6.4.4.5 载体的选择231

6.4.4.6 应用232

6.4.4.7 载体介导传递小结232

6.4.5 透析233

6.4.5.1 传递过程234

6.4.5.2 膜234

6.4.5.3 应用234

6.4.5.4 透析小结235

6.4.6 扩散透析235

6.4.6.1 应用236

6.4.6.2 扩散透析小结237

6.5 热推动膜过程237

6.5.1 概述237

6.5.2 膜蒸馏238

6.5.2.1 过程参数239

6.5.2.2 膜240

6.5.2.3 应用241

6.5.2.4 膜蒸馏小结242

6.6 膜接触器243

6.6.1 气-液膜接触器244

6.6.1.1 概述244

6.6.2 液-液膜接触器245

6.6.2.1 概述245

6.6.3 无孔膜接触器246

6.6.4 膜接触器小结247

6.6.5 热渗透247

6.7 电推动膜过程247

6.7.1 概述247

6.7.2 电渗析248

6.7.2.1 过程参数249

6.7.2.2 电渗析膜251

6.7.2.3 应用252

6.7.2.3.1 氨基酸分离252

6.7.2.4 电渗析小结252

6.7.3 膜电解253

6.7.3.1 氯碱过程253

6.7.3.2 双极性膜253

6.7.4 燃料电池254

6.7.5 混床离子交换树脂的电解再生255

6.8 膜反应器和膜生物反应器256

6.8.1 膜反应器〔83～87〕256

6.8.2 非选择性膜反应器〔88〕258

6.8.3 液相反应的膜反应器258

6.8.4 膜生物反应器259

6.9 详解习题260

6.10 简解习题261

6.11 参考文献266

第7章 极化现象和膜污染270

7.1 前言270

7.2 压力驱动膜过程中的浓差极化271

7.2.1 浓度分面274

7.3 湍流强化器275

7.4 压降276

7.5 压力驱动膜过程的通量行为特征277

7.6 凝胶层模型278

7.7 渗透压模型279

7.8 边界层阻力模型282

7.9 扩散膜分离中的浓差极化284

7.10 电渗析中的浓差极化285

7.11 温差极化286

7.12 膜污染288

7.12.1 反渗透中的污染试验290

7.13 减少污染的方法291

7.14 压实293

7.15 详解习题293

7.16 简解习题294

7.17 参考文献297

第8章 膜器和过程设计299

8.1 前言299

8.2 板框式膜器300

8.3 卷式膜器301

8.4 管状膜器302

8.5 毛细管膜器302

8.6 中空纤维膜器303

8.7 膜器构型比较304

8.8 系统设计305

8.9 错流操作306

8.10 死端/错流联合流程(半死端系统)307

8.11 串级操作308

8.12 系统设计举例309

8.12.1 超纯水309

8.12.2 有机蒸气回收309

8.12.3 海水脱盐310

8.12.4 乙醇脱水311

8.12.5 经济可行性分析312

8.13 过程参数312

8.14 反渗透313

8.15 透滤315

8.16 气体分离和蒸气渗透317

8.16.1 完全混合条件下的气体分离317

8.16.2 错流条件下的气体分离319

8.17 全蒸发320

8.17.1 完全混合条件下的全蒸发320

8.17.2 错流条件下的全蒸发321

8.18 电渗析322

8.19 透析323

8.20 能量消耗324

8.20.1 压力驱动过程325

8.20.2 分压驱动过程326

8.20.3 浓度驱动过程326

8.21 详解习题326

8.22 简解习题328

8.23 参考文献332

附录1 有机溶剂的特性常数334

附录2 一些有机溶剂的Antoine常数335

详解习题答案336

简解习题答案350

符号一览表356

英汉术语索引359