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膜技術前沿及工程應用
作者:彭躍蓮, 秦振平, 孟洪   出版社:中國紡織出版社   出版時間:2009-03-01
《膜技術前沿及工程應用》系統介紹了市場份額較大、發展較成熟的膜分離技術,包括常見的反滲透、納濾、超濾、微濾、滲透汽化、氣體膜分離、電滲析和膜生物反應器。重點闡述了膜材料的制備、膜組件的選擇與設計、分離工藝及應用實例,反映最新研究成果,拓展應用領域。 《膜技術前沿及工程應用》內容豐富,選材新穎,資料翔實,對膜技術研究、工業分離應用有著重要的指導意義。可作為高等院校應用化學、化工、材料及相關專業師生的教學用書,也可供從事膜技術科研、生產和應用的技術人員參考閱讀。
出版社: 中國紡織出版社; 第1版 (2009年3月1日)
叢書名: 材料新技術叢書
平裝: 429頁
語種: 簡體中文
開本: 大32開
ISBN: 9787506453660
條形碼: 9787506453660
商品尺寸: 20.6 x 14.4 x 2 cm
商品重量: 422 g
品牌: 中國紡織出版社
該書可作為高等院校應用化學、化工、材料及相關專業師生的教學用書,也可供從事膜技術科研、生產和應用的技術人員參考閱讀。
本書內容豐富,選材新穎,資料翔實,對膜技術研究、工業分離應用有著重要的指導意義。反映最新研究成果,拓展應用領域
《膜技術前沿及工程應用》一書,涉及:反滲透、納濾、超濾、微濾、滲透汽化、氣體膜分離、電滲析和膜生物反應器、膜材料的制備、膜組件的選擇與設計、分離工藝及應用實例等方面的內容。該書可作為高等院校應用化學、化工、材料及相關專業師生的教學用書,也可供從事膜技術科研、生產和應用的技術人員參考閱讀。
本書內容豐富,選材新穎,資料翔實,對膜技術研究、工業分離應用有著重要的指導意義。反映最新研究成果,拓展應用領域。
 第一章 反滲透

 第一節 概述
 第二節 膜材料及其制備
一、 反滲透膜及其分類
二、 典型膜材料
三、 反滲透膜的制備
 第三節 膜設備
一、 膜組件
二、 膜組件的選擇
三、 反滲透系統的設計
 第四節 工業應用
一、 反滲透技術在海水和苦咸水淡化中的應用 
二、 純水和超純水制備
三、 反滲透技術在廢水處理方面的應用 
四、 反滲透技術在食品工業中的應用 
 參考文獻
第二章 納濾
 第一節 概述
 第二節 膜材料及膜的制備
一、 納濾膜
二、 復合納濾膜的制備
 第三節 納濾膜的應用研究
一、 納濾膜分離技術在食品工業中的應用 
二、 納濾膜在化工和醫藥行業中的應用 
三、 納濾膜在水處理中的應用 
四、 納濾膜在有機溶液領域中的應用 
 參考文獻
第三章 超濾
 第一節 概述
 第二節 超濾膜的制備和保存方法
一、 超濾膜材料及其制備方法
二、 超濾膜的保存
 第三節 超濾膜組件
一、 板框式組件
二、 螺旋式組件
三、 管式膜組件
四、 中空纖維式組件
五、 其他形式膜組件
 第四節 超濾膜裝置運行工藝
一、 內壓式中空纖維膜裝置運行工藝
二、 外壓式中空纖維膜裝置運行工藝
 第五節 超濾膜的應用
  一、 超濾在乳品工業中的應用
  二、 凈水制備
 三、 污水處理與回用
 四、 超濾技術在食品工業中的應用
 五、 超濾在醫藥和治療過程中的應用
 參考文獻
第四章 微濾
 第一節 概述
 第二節 微濾膜及其制備
一、 微濾膜的結構
二、 微濾膜材料的種類與特點
三、 聚合物微濾膜的制備
四、 無機微濾膜的制備
 第三節 微濾膜組件與設備
一、 平板膜板框式膜組件
二、 平板膜折疊式膜組件
三、 中空纖維膜組件
四、 管式微濾膜組件
五、 微濾膜組件的評價與運行工藝
 第四節 微濾膜及其應用
一、 微濾技術用于液/固混合體系的分離
二、 基于疏水性微濾膜的反應器
三、 微濾膜在醫療/醫藥上的應用 
四、 疏水性微濾的膜蒸餾
 參考文獻
第五章 滲透汽化
第六章 氣體膜分離
第七章 電滲析
第八章 膜生物反應器研究前沿與工程應用

  近年來,膜分離技術在膜的制備和應用研究中取得了巨大的進展。為了讓我國廣大從事膜制備、研究的科研工作者和在企業從事膜推廣的技術人員及時、準確獲得這些信息,中國紡織出版社聯合北京工業大學、北京化工大學、天津大學、天津工業大學、清華大學和浙江大學的科研工作者編寫了本書。全書共分為八章,詳細介紹了常用的八種膜及膜分離過程的最新研究成果,包括反滲透、納濾、超濾、微濾、滲透汽化、氣體膜分離、電滲析和膜生物反應器,其中前七章涉及的是市場份額較大,發展較成熟的膜分離技術,主要介紹各自在膜、器件、工藝及應用領域的最新研究成果。膜生物反應器作為近20年來發展起來的一種新的水處理技術,國內外大批專家正致力于新膜開發、器件改良和應用研究,使其能在工業化的道路上穩步前進,在此過程中取得的新的研究進展,都一一展現在本書中。
  本書的編寫分工如下:天津大學王志編寫第一章,天津工業大學杜啟云和王薇編寫第二章,天津工業大學呂曉龍編寫第三章,浙江大學朱寶庫編寫第四章,北京工業大學郭紅霞編寫第五章,北京工業大學秦振平編寫第六章,北京化工大學孟洪編寫第七章,清華大學陳福泰和范正虹編寫第八章。北京工業大學彭躍蓮教授負責統稿、整理和修改。陳觀文等教授對本書的寫作提供了熱情的指導和珍貴的數據資料,在此一并感謝。限于編者水平和能力,難免存有不足之處,敬請同行、專家和廣大讀者給予批評指正。
近年來,膜分離技術在膜的制備和應用研究中取得了巨大的進展。為了讓我國廣大從事膜制備、研究的科研工作者和在企業從事膜推廣的技術人員及時、準確獲得這些信息,中國紡織出版社聯合北京工業大學、北京化工大學、天津大學、清華大學和浙江大學的科研教師編寫了本書。全書共分為八章,詳細介紹了常用的八種膜及膜分離過程的最新研究成果,包括反滲透、納濾、超濾、微濾、滲透汽化、氣體膜分離、電滲析和膜生物反應器,其中前七章涉及的是市場份額較大,發展較成熟的膜分離技術,主要介紹各自在膜、器件、工藝及應用領域的最新研究成果。膜生物反應器作為近20年來發展起來的一種新的水處理技術,國內外大批專家正致力于新膜開發、器件改良和應用研究,使其能在工業化的道路上穩步前進,在此過程中取得了新的研究進展,都一一展現在本書中。
膜分離技術受到世界各技術先進國家的高度重視,近30年來,美國、加拿大、日本和歐洲技術先進國家,一直把膜技術定位為高新技術,投入大量資金和人力,促進膜技術迅速發展,使用范圍日益擴大。
膜分離技術的發展和應用,為許多行業,如純水生產、海水淡化、苦咸水淡化,電子工業、制藥和生物工程、環境保護、食品、化工、紡織等工業,高質量地解決了分離、濃縮和純化的問題,為循環經濟、清潔生產提供依托技術。 [1] 
1 膜分離技術簡介
1.1 膜的定義
膜是一種起分子級分離過濾作用的介質,當溶液或混和氣體與膜接觸時,在壓力下,或電場作用下,或溫差作用下,某些物質可以透過膜,而另些物質則被選擇性的攔截,從而使溶液中不同組分,或混和氣體的不同組分被分離,這種分離是分子級的分離。
1.2 膜的種類
分離膜包括:反滲透膜(0. 0001~0. 005μm) ,納濾膜(0. 001~0. 005μm) ,超濾膜(0. 001~0. 1μm) ,微濾膜(0. 1~1μm) 、電滲析膜、滲透氣化膜、液體膜、氣體分離膜、電極膜等。他們對應不同的分離機理,不同的設備,有不同的應用對象。膜本身可以由聚合物,或無機材料,或液體制成,其結構可以是均質或非均質的,多孔或無孔的,固體的或液體的,荷電的或中性的。膜的厚度可以薄至100μm,厚至幾毫米。不同的膜具有不同的微觀結構和功能,需要用不同的方法制備。制膜方法一直是膜領域的核心研究課題,也是各公司嚴格保密的核心技術。
1.3膜分離技術的定義
把上述的膜制成適合工業使用的構型,與驅動設備(壓力泵、或電場、或加熱器、或真空泵) 、閥門、儀表和管道聯成設備。在一定的工藝條件下操作,就可以來分離水溶液或混和氣體。透過膜的組分被稱為透過流分。這種分離技術被稱為膜分離技術。
2膜技術的應用領域
2.1供水
2.1.1高質量飲用水供給
隨著水體的污染和人民生活水平提高,人們越來越希望得到高質量的飲用水供給。采用活性炭吸附過濾和超濾結合制取高質量飲用水,設備投資少,制水成本低,是優質飲用水制備的經濟有效方法,具有廣闊的市場前景。
2.1.2工業供水
自來水和地下水的水質不能滿足許多化學工業、電子工業和紡織工業的要求,需要經過凈化處理方可以使用,超濾膜技術是凈化工業用水的重要技術之一。
2.1.3 醫藥用水
醫藥針劑用水是采用多級蒸餾制備的,其工藝繁瑣、能耗高、而且質量常常得不到保證。用超濾膜技術除針劑熱源和終端水熱源,取得很好效果。
2. 2 工藝水的處理(分離、濃縮、分級和純化)
在各工業生產過程中,往往有分離、濃縮、分級和純化某種水溶液的需求。傳統用的方法是沉淀、過濾、加熱、冷凍、蒸餾、萃取和結晶等過程。這些方法表現出流程長、耗能多、物料損失多、設備龐大、效率低、操作繁瑣等缺點,以超濾膜技術取代某種傳統技術可以獲得顯著的經濟效益。
2.2.1膜技術在制藥工業的應用
膜技術廣泛應用于生物制備和醫藥生產中的分離、濃縮和純化。如血液制備的分離、抗菌素和干擾素的純化、蛋白質的分級和純化、中草藥劑的除菌和澄清等。發酵是生物制藥的主流技術,從發酵液中提取藥物,傳統工藝是溶劑萃取或加熱濃縮,反復使用有機溶劑和酸堿溶液,耗量大,流程長,廢水處理任務重。特別是許多藥物熱敏性強,使傳統工藝的實用性多受限制。國際先進的制藥生產線,大量采用膜分離技術代替傳統的分離、濃縮和純化工藝。如以膜設備濃縮純化抗生素、中藥湯及中藥針劑澄清等。
2.2.2 膜技術在食品領域工業的應
利用超濾膜技術把發酵液中產品和菌體分離,再采用其它方法精制流程。其優點是:生產效率和產品質量提高;簡化了工藝流程;菌體蛋白不含外加雜質,利用價值高,達到資源綜合利用。醬油、醋的澄清、果汁澄清和濃縮、乳制品生產、制糖工業都采用了膜技術。
2.2.3 膜技術在各種工業生產中的應用
凡是涉及分子級的濃縮和分離的過程,都有膜技術應用的機會。汽車電泳漆的在線純化采用超濾膜除去雜質,持續保證涂漆質量;燃料工業泳超濾膜技術分離和濃縮中間體。
2.3 在環境保護和水資源化的應用
膜技術在廢水處理、污染防治和水資源綜合利用方面得到廣泛應用。在許多情況下,不僅處理了廢水,還能回收有用物質和能量。
2.3.1各種含油廢水及廢油的處理
①采油回注水的處理:膜法可以除去在水中的乳化溶解油,提高注入水的質量。②含油廢水的處理:許多工業生產和運輸業都產生大量的含油廢水,膜濾技術是達標排放最有效的方法。③廢潤滑油的純化:用常規技術加膜分離,可得到很純的潤滑油,適用于汽車等廢機油的處理。④機床切削油的純化回收:膜法可除去廢切削油中的細菌和雜質,處理后回用。⑤廢食用油的純化處理技術:食用油在連續高溫下產生致癌物質,用膜法可將這部分除去。⑥食用菜籽油的純化:菜籽油中含有15 %~48 %高含炭量的芥子酸。用膜法可除去,達到標準(芥子酸<5 %) 。
2.3.2 廢水的處理及回用
①膜生物反應器處理生活污水回用中水,其占地面積小,設備投資低,處理水質好。②印刷顯影廢水的處理及回用,采用膜技術處理可以達標排放,也可回收。③電鍍廢水可采用膜技術處理,水回用,污染物回槽利用。④印染廢水采用膜分離可除去有色染料,得到的水回用。牛仔布印染廢水可回收靛藍燃料。⑤造紙廢水用膜可將廢水中的木質素、色素等分離出來,凈化水可排放或回用。
2.3.3水的淡化技術
①海水淡化技術:應用最新的膜蒸餾技術,最適合和船用發動機熱交換器連用,利用廢熱生產淡水,適合于中、小型漁船遠航捕撈使用。②咸水淡化技術:將天然咸水用膜淡化到應用水質標準。
2. 4氣體分離、濃縮技術及其應用
①氧化濃縮:可用膜裝置制成安全、簡便的醫療和理療設備,也可用于煉鋼吹氧或助燃等工業生產,富氧濃度35 %~80 %。②氮氣濃縮:氮氣可用于食品保存、汽車存儲、飛機加油、防爆及化學工業,膜設備的氮可濃縮至90 %~98 %。③二氧化碳、二氧化硫、氫氣的分離:當二氧化碳、二氧化硫、氫氣分別和其它氣體混和在一起時,可用膜將它們分離出來,滿足工業的需要。④氫氣的分離和濃縮:在化工產品制造時,往往排出大量氫氣,可用膜法將氫氣分離出來。
2.5 其它
①膜法保鮮劑:在水果、蛋類外部侵涂一層膜可達保鮮目的。保鮮后,存放期長,外觀色澤好。②制造維生素E 的膜法分離技術:用膜可以從黃豆油中提取VE 的混合物,其抽提劑可循環使用。
3膜分離技術的國內發展動態
中國的膜技術從60 年代中期起步研究,長時間在實驗室內和中試規模徘徊。從“七五”計劃開始,國家科委把膜技術列為國家重大科研項目加以支持,膜技術取得較大進展,特別是改革開放的國策促進了廣泛的國際交流,膜技術在國民經濟發展中的重要性日益增大,國內膜工業產值也逐漸增加。
近10 年來,中國的膜技術的總體水平有了很大的進展,但與國際技術先進國家的差距仍然很大。問題主要表現在:生產現代化、產業化程度低,原料不規范,工藝參數未嚴格控制,產品質量不穩定;膜的品種少,應用范圍小。尤其應用的工藝設計、系統成套能力、膜組件水平、相關機電產品等方面,尚未達到國際先進水平,遠不能滿足國內市場需求,膜技術存在著很大的發展空間。
首先,我們要加強研發能力,推動膜技術產業的發展,依靠科技進步,提高產品質量,降低成本,增加品種,擴大應用面。
再者,,通過招商引資,引進技術,消化吸收,提高膜技術應用的工藝設計、系統成套能力,膜制備和膜組件水平,膜品種及相關機電產品等方面達到國際先進水平。

 

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