分离膜制备与应用

膜分离作为高分离、浓缩、提纯及净化技术，是近30年来迅速发展为产业化的高新技术，有操作方便、设备紧凑、工作环境安全、节约能源和化学试剂等优点，已在水处理、电子、食品、环保、化工、冶金、医药、生物、能源、石油、仿生等各工业领域和科学研究中得到广泛应用并显示了其强大的生命力。因此，适应市场需求，迅速普及和推广膜知识已成为迫切任务。
膜分离技术已受到全世界的广泛关注，各种新型膜材料、膜工艺、膜装置、膜过程和应用技术不断涌现。膜技术从电渗析和反渗透起步，超滤、钠滤、微滤、渗析、气体分离、渗透汽化、液膜等各种膜过程和膜技术已处于高速发展阶段。膜分离技术和传统分离技术的结合又派生出诸如膜蒸馏、膜萃取、膜吸收、膜色谱、膜亲和、膜反应器和膜控制释放等许多新型膜过程和膜技术，这些膜技术的应用已产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
膜技术的应用，将从单一膜过程的应用到集成膜过程，再到和其他化工分离过程连用。近年来更有与国民经济中重大综合项目相结合，协同解决公关难题的趋势，诸如高光电转化效率薄膜太阳能电池的研发、氢燃料电池用化学交换膜及储氢膜、手性化合物(药)分离及纯化膜等。
本书共分6章，介绍了膜分离的基本原理、膜的制备、膜的主要应用及发展概况。
本书第1章为膜的基本概念，包括膜的定义、分类等。第2章介绍了各种膜分离过程的原理。第3章分别介绍了各种有机膜和无机膜的制备方法。第4章是膜分离在水资源、环境工程、生物工程、医学和医药工业、冶金工业、石油化工和化学工业中的应用，其实例力求具体、详细，以已工业化的应用为主，也采用了一些中试规模试验证实的应用实例。通过这些实例，使读者基本了解在这些应用中膜的选用、工艺流程布置、主要设备等。第5章为膜污染防治和回收技术。第6章是膜的发展方向。全书各章之间既有相互联系和交叉渗透，又有相对独立性和完整性，可以分别阅读。
参加本书资料收集、编写、录入、编排的人员有：胡塔峰、谢东升、韩杰、庞轶青、邓士斌、党占伟、张建灵，在此表示感谢。
膜分离技术在工业上的应用时间尚短，资料有限，因此对各种应用介绍的内容和深度很难统一，限于我们的能力，书中难免有遗漏，不足之处敬请指正。

李旭祥
20039于西安交通大学

本书第1章为分离膜的基本概念，包括膜的定义、分类等。第2章介绍了各种膜分离过程的原理。第3章分别介绍了各种有机膜和无机膜的制备方法。第4章是膜分离在水资源、环境工程、生物工程、医学和医药工业、冶金工业、石油化工和化学工业中的应用及实例。第5章为膜污染防治和回收技术。第6章是膜的发展方向。全书各章之间既有相互联系和交叉渗透，又有相对独立性和完整性，可以分别阅读。

第1章绪论1
11膜及膜过程1
12膜的定义3
13膜的分类4
131有机膜5
132不对称膜6
133无机膜6
14膜分离的优点8
15膜性能表征8
16膜材料的特点9
第2章膜的分离机理11
21反渗透膜的分离机理11
211非荷电膜11
212荷电膜12
22超滤法的基本原理13
23微滤膜的分离机理16
24纳滤的分离机理16
241纳滤过程16
242纳滤分离机理与分离规律17
243纳滤的操作模式18
25气体的膜分离机制18
251多孔膜18
252非多孔膜（均质膜）19
253非对称膜20
26透析的原理21
27电渗析的基本原理21
28渗透汽化的基本原理24
29液膜的透过机制26
291乳化液膜26
292支撑液膜26
210膜蒸馏法的原理与特征27
211膜反应器设计原理28
2111产物原位分离膜反应技术29
2112反应物控制输入膜反应技术29
2113非选择性渗透催化膜反应技术30
2114多相膜反应和萃取膜反应30
2115耦合膜反应技术31
2116催化膜31
212膜传感器的原理31
213膜控制释放技术的基本原理34
2131扩散控制系统34
2132化学控制系统35
2133溶剂活化系统36
2134功能性调控系统36
第3章膜的制备38
31概述38
32合成材料膜的制备方法38
321相转化膜41
322浸没沉淀制膜工艺41
323复合膜制备工艺44
33合成材料膜成膜机理49
331基本理论49
332成膜机理60
333各种参数对膜形态的影响62
34合成材料的膜制备68
341纤维素衍生物类68
342聚砜类69
343聚酰胺类71
344聚酰亚胺类72
345聚酯类73
346聚烯烃类74
347乙烯类聚合物75
348含氟聚合物76
35无机膜的制备80
351固态粒子烧结法80
352溶胶凝胶法87
353薄膜沉积法97
354阳极氧化法101
355相分离沥滤法104
356热分解法106
357其他方法107
358无机膜的修饰108
第4章膜的应用110
41水的净化与脱盐110
411海水淡化112
412苦咸水淡化118
413电厂锅炉供水脱盐125
414超纯水制备126
415城市家庭饮用水的净化129
416反渗透电去离子脱盐系统131
42在食品工业的应用135
421乳品加工137
422酒类生产140
423果汁加工143
424酶制剂生产149
425在食品添加剂工业中的应用150
426在制糖行业中的应用152
427在淀粉行业中的应用153
428膜分离在蛋白质分离纯化中的应用154
429膜分离技术在粮油食品中的应用159
4210膜分离技术在水产加工中的应用160
4211膜技术在茶叶深加工中的应用162
4212其他应用164
4213存在问题和发展方向165
43在环境工程的应用166
431电泳漆废水168
432电镀废水170
433纤维工业废水172
434造纸工业废水177
435含油、脱脂废水181
436其他废水182
437膜生物反应器在污水处理中的应用187
438无机膜在废水处理中的应用191
44膜技术在生物工程中的应用197
441膜技术在生物工程的环境保障中的应用199
442膜技术在生物工程的原料保障中的应用201
443膜技术在生物工程过程本身的应用201
444膜技术在生物工程下游过程中的应用212
445膜技术在生物工程的废液处理中的应用220
45膜技术在医学和医药中的应用222
451医用纯水制备222
452透析法用于人工肾223
453膜氧合器227
454血液制品中应用229
455制药工业中脱热原230
456超滤技术在中药研究中的应用232
457控制释放膜在医学上的应用237
46在冶金工业中的应用237
461扩散渗析（DD）回收酸或碱238
462离子膜作隔膜的电解过程242
463从稀溶液中浓缩回收金属250
464冶金工业废水处理257
47在石油化工和化学工业的应用260
471气体膜分离技术261
472渗透汽化膜分离技术270
473膜化学反应器280
474膜萃取技术284
475离子交换膜289
476其他应用290
第5章膜污染及回收利用293
51膜的污染及劣化293
52膜污染的主要方式295
521由结晶作用(结垢)而引起的膜堵塞295
522由污物(污垢)引起的膜堵塞295
53膜的劣化和污染的防止方法296
531预处理法296
532污染膜的清洗和膜性能的再生300
533操作方式的优化和设备改进305
54操作运行条件对膜污染的影响305
55预测进料污染能力的指标306
551污染指标306
552进料的物化分析307
553其他水质指标308
56废弃膜的回收与资源化309
561膜材料的化学循环311
562几种膜材料的再生利用312
563陶瓷319
第6章膜领域未来的研究和发展321
61膜研究和应用的发展方向321
611环境引发释放的可控缓释胶囊322
612生物传感器322
613环境323
614食品323
615能源324
616水324
62中国膜工业的任务和问题324
621中国膜工业发展概况324
622几种主要分离膜工业的发展325
623中国的膜市场327
624中国膜工业存在的主要问题328
625中国膜工业发展的主要任务329
63功能薄膜的研究现状与趋势330
631超导薄膜330
632磁性薄膜331
633光电薄膜331
634透明导电薄膜332
635其他种类的功能薄膜332
附录膜材料、组件和制造商334
主要参考文献362