高性能膜材料与膜技术

第1章概论1

1.1定义与术语1

1.1.1定义1

1.1.2术语2

1.2膜的分类4

1.2.1水处理膜4

1.2.2气体分离膜6

1.2.3特种分离膜7

1.2.4民生膜9

1.3膜技术的工业应用领域10

1.3.1水资源领域10

1.3.2能源领域11

1.3.3生态环境领域12

1.3.4传统产业改造12

1.4技术发展状况12

1.4.1知识产权情况13

1.4.2科技论文15

1.4.3市场分析16

参考文献19

第2章水处理膜与膜过程20

2.1水质净化膜20

2.1.1水质净化膜的发展历程20

2.1.2水质净化膜的分离原理21

2.1.3主要水质净化膜材料22

2.1.4水质净化膜的制备方法22

2.1.5水质净化的典型工艺23

2.2海水淡化膜27

2.2.1反渗透膜的发展历程28

2.2.2反渗透膜的分离原理28

2.2.3反渗透膜材料28

2.2.4反渗透膜的制备方法29

2.2.5反渗透法海水淡化工艺30

2.2.6反渗透法海水淡化预处理工艺31

2.3污水处理膜32

2.3.1主要污水处理膜材料及构型32

2.3.2污水处理膜的制备方法33

2.3.3污水处理膜的典型工艺34

参考文献38

第3章气体分离膜与膜过程40

3.1氢分离膜40

3.1.1钯膜透氢机理41

3.1.2钯膜制备技术42

3.1.3钯膜产业化现状46

3.2氧分离膜47

3.2.1混合导体透氧膜材料及氧传输机理47

3.2.2混合导体透氧膜材料及膜优化设计48

3.2.3混合导体透氧膜的应用51

3.3二氧化碳分离膜54

3.3.1CO2的捕集与封存55

3.3.2促进传递膜57

3.3.3聚合物膜与混合基质膜61

3.3.4沸石分子筛膜65

3.3.5炭膜68

3.4高温气固分离膜71

3.4.1气固分离与过滤再生原理72

3.4.2典型高温气固分离膜材料75

3.4.3高温过滤系统80

3.4.4工程应用83

参考文献85

第4章陶瓷分离膜与膜过程95

4.1多孔陶瓷膜的发展趋势95

4.1.1发展历程96

4.1.2研究趋势97

4.2低成本陶瓷膜的设计与制备98

4.2.1低成本陶瓷膜材料制备技术98

4.2.2高面积/体积比膜元件及膜组件设计103

4.3高渗透性陶瓷膜的设计与制备108

4.3.1造孔剂法108

4.3.2模板剂法109

4.3.3纤维搭建技术111

4.4陶瓷纳滤膜的设计与制备112

4.4.1溶胶-凝胶技术112

4.4.2修饰技术116

4.5陶瓷膜材料的表面性质研究117

4.5.1陶瓷膜表面荷电研究117

4.5.2陶瓷膜表面亲疏水改性研究120

4.6陶瓷膜的应用123

4.6.1陶瓷膜在水处理中的应用124

4.6.2陶瓷膜在油品净化中的应用124

4.6.3陶瓷膜在脱溶剂方面的应用127

4.6.4陶瓷膜在产品脱色中的应用128

4.6.5陶瓷膜在废碱液回收中的应用128

参考文献129

第5章渗透汽化膜与膜过程137

5.1渗透汽化膜分离技术137

5.1.1渗透汽化膜过程传质机理137

5.1.2渗透汽化膜分离技术的发展历程140

5.2典型的渗透汽化膜材料及其应用143

5.2.1透水型渗透汽化膜143

5.2.2透醇型渗透汽化膜151

5.2.3有机物/有机物分离渗透汽化膜158

参考文献161

第6章电池用膜材料167

6.1锂离子电池用膜材料167

6.1.1多孔聚合物膜168

6.1.2无纺布隔膜172

6.1.3有机-无机复合隔膜173

6.1.4国内外锂离子隔膜研发及产业化现状174

6.2燃料电池隔膜174

6.2.1质子交换膜174

6.2.2阴离子交换膜材料185

参考文献191

第7章民生膜技术198

7.1家用净化技术198

7.1.1家用净水器198

7.1.2家用空气净化器203

7.2医用膜技术205

7.2.1血液透析膜206

7.2.2血液供氧膜210

7.2.3药物控制释放膜212

参考文献214

第8章新型膜材料及制备方法216

8.1新型膜材料216

8.1.1金属有机骨架216

8.1.2纳米碳材料226

8.1.3嵌段共聚物234

8.2制膜新方法246

8.2.1纳米纤维堆叠法制膜246

8.2.2分离膜改性和功能化的原子层沉积方法258

参考文献269

第9章膜集成技术277

9.1膜与催化反应集成277

9.1.1催化膜反应器278

9.1.2固定床膜反应器280

9.1.3流化床膜反应器281

9.1.4悬浮床膜反应器283

9.2膜与传统分离技术集成291

9.2.1电除盐291

9.2.2膜蒸馏296

9.3膜过程集成300

9.3.1微滤/超滤-反渗透集成工艺301

9.3.2纳滤-反渗透集成工艺301

9.3.3膜生物反应器-反渗透集成工艺303

参考文献303

第10章膜技术的典型应用案例309

10.1膜法污水深度处理回用技术309

10.1.1污水处理回用工艺流程310

10.1.2膜系统运行结果311

10.1.3污水处理回用成本分析315

10.2膜法饮用水处理新工艺316

10.2.1陶瓷膜法湖水净化工艺316

10.2.2膜孔径对湖水净化过程的影响317

10.2.3操作压差对湖水净化过程的影响318

10.2.4膜面流速对湖水净化过程的影响320

10.2.5恒通量运行膜过滤过程322

10.2.6反冲条件对湖水净化过程的影响323

10.2.7装置连续运行考察324

10.2.8运行经济性估算326

10.3膜法抗生素生产新工艺327

10.3.1抗生素生产工艺流程327

10.3.2纳滤膜新工艺运行结果330

10.3.3抗生素生产成本分析332

10.4医药工业溶剂异丙醇回收技术332

10.4.1渗透汽化膜在异丙醇溶剂中的稳定性333

10.4.2渗透汽化分离工艺336

10.4.3膜分离运行结果340

10.4.4分离工艺成本分析342

10.5陶瓷膜法苯二酚生产新工艺343

10.5.1苯二酚传统生产工艺344

10.5.2苯二酚清洁生产工艺345

10.5.3苯酚羟基化反应-膜分离耦合系统的设计及过程研究348

10.5.4基于陶瓷膜反应器的苯二酚连续生产工艺工程案例354

10.6陶瓷膜法盐水精制新工艺359

10.6.1盐水精制的原理359

10.6.2盐水精制工艺360

10.6.3陶瓷膜法盐水精制工程案例362

参考文献367