膜分離技術基礎

《膜分離技術基礎 》是化學工業出版社 出版的圖書。

基本介紹

• 書名：膜分離技術基礎
• 作者：王湛編
• ISBN：750252852
• 出版社：化學工業出版社

基本信息

定價:36

頁數:295

出版日期:2000-4-1

版次: 1

開本:16開

包裝:平裝

內容簡介

膜分離過程作為一門新型的高分離、濃縮、提純、淨化技術，在近30年來發展迅速，已成為解決當前能源、資源和環境污染問題的重要手段及可持續發展技術的基礎。本書詳細、系統介紹了膜的基本概念以及反滲透、超濾、微濾和納濾等分離過程的機理，特徵，計算模型，膜工藝過程，各種膜材料及製備方法、性能測定，實驗室用和工業用膜設備的原理、結構，膜分離技術在各個工業領域如海水脫鹽，純水製備及食品工業、電子工業、石油化工、醫療衛生、環境工程等的套用實例。本書可供有關工程技術人員、科研人員參考，也可作為相關專業大專院校教學用書或教學參考書。

膜分離技術

膜分離是 在20世紀初出現，上世紀60年代後迅速崛起的一門分離新技術。膜分離技術由於兼有分離、濃縮、純化和精製的功能，又有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易於控制等特徵，因此，目前已廣泛套用於食品、醫藥、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域，產生了巨大的經濟效益和社會效益，已成為當今分離科學中最重要的手段之一。 膜可以是固相、液相、甚至是氣相的。用各種天然或人工材料製造出來的膜品種繁多，在物理、化學、生物性質上呈現出各種各樣的特性。

大多數人會認為，膜離我們的生活非常遙遠。其實不然，膜分離技術非常貼近我們的日常生活。如水、果汁、牛奶、保健品、中藥、茶食品、飲料、調味品等我們隨時可能接觸到的，都會用到膜分離技術。

隨著國民經濟的迅速發展，膜分離技術的套用領域不但會越來越廣泛，而且其會被越來越多的人認識和接受。據初步統計，2001年全世界膜和膜組件的銷售額已接近80億美 元 ，成套設備和膜工程的市場則已達到數百億美元，而且每年還在以10%~20%的幅度遞增，顯示出這一新興產業的廣闊前景。

發展史及現狀

(一)發展史

膜在大自然中，特別是在生物體內是廣泛存在的，但我們人類對它的認識、利用、模擬直至現在人工合成的歷史過程卻是漫長而曲折的。我國膜科學技術的發展是從1958年研究離子交換膜開始的。60年代進入開創階段。1965年著手反滲透的探索，1967年開始的全國海水淡化會戰，大大促進了我國膜科技的發展。70年代進入開發階段。這時期，微濾、電滲析、反滲透和超濾等各種膜和組器件都相繼研究開發出來，80年代跨入了推廣套用階段。80年代又是氣體分離和其他新膜開發階段。

(二)現狀

隨著我國膜科學技術的發展，相應的學術、技術團體也相繼成立。她們的成立為規範膜行業的標準、促進膜行業的發展起著舉足輕重的作用。

半個世紀以來，膜分離完成了從實驗室到大規模工業套用的轉變，成為一項高效節能的新型分離技術。1925年以來，差不多每十年就有一項新的膜過程在工業上得到套用。

由於膜分離技術本身具有的優越性能，故膜過程現在已經得到世界各國的普遍重視。在能源緊張、資源短缺、生態環境惡化的今天，產業界和科技界把膜過程視為二十一世紀工業技術改造中的一項極為重要的新技術。曾有專家指出：誰掌握了膜技術誰就掌握了化學工業的明天。

80年代以來我國膜技術跨入套用階段，同時也是新膜過程的開發階段。在這一時期，膜技術在食品加工、海水淡化、純水、超純水製備、醫藥、生物、環保等領域得到了較大規模的開發和套用。並且，在這一時期，國家重點科技攻關項目和自然科學基金中也都有了膜的課題。

目前，這一潛力巨大的新興行業正在以蓬勃的激情挑戰市場，為眾多的企業帶來了較為顯著的經濟效益、社會效益和環境效益。

技術特點

膜分離過程是一個高效、環保的分離過程，它是多學科交 叉 的高新技術，它在物理、化學和生物性質上可呈現出各種各樣的特性，具有較多的優勢。

與傳統的分離技術如蒸餾、吸附、吸收、萃取、深冷分離等相比，膜分離技術具有以下特點 ：

※ 高效的分離過程

※ 低能耗

※ 接近室溫的工作溫度

※ 品質穩定性好

※ 連續化操作

※ 靈活性強

※ 純物理過程

※ 環保

基本特性

膜分離技術以其節能效果顯著、設備簡單、操作方便、容易控制而受到廣大用戶的普遍歡迎。選擇適當的膜分離過程，可替代鼓式真空過濾、板框壓濾、離子交換、離心分離、溶媒抽提、靜電除塵、袋式過濾、吸附/再生、絮凝/共聚、傾析/沉澱、蒸發、結晶等多種傳統的分離與過濾方法。

分離過程

(一)微濾

鑒於微孔濾膜的分離特徵，微孔濾膜的套用範圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細菌以及其他污染物，以達到淨化、分離、濃縮的目的。

具體涉及領域主要有：醫藥工業、食品工業(明膠、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等)、高純水、城市污水、工業廢水、飲用水、生物技術、生物發酵等。

(二)超濾

早期的工業超濾套用於廢水和污水處理。三十多年來，隨著超濾技術的發展，如今超濾技術已經涉及食品加工、飲料工業、醫藥工業、生物製劑、中藥製劑、臨床醫學、印染廢水、食品工業廢水處理、資源回收、環境工程等眾多領域。

(三)納濾

納濾的主要套用領域涉及：食品工業、植物深加工、飲料工業、農產品深加工、生物醫藥、生物發酵、精細化工、環保淨水和污水處理及其資源化工業……(四)反滲透

由於反滲透分離技術的先進、高效和節能的特點，在國民經濟各個部門都得到了廣泛的套用，主要套用於水處理和熱敏感性物質的濃縮，主要套用領域包括以下：食品工業、牛奶工業、飲料工業、植物(農產品)深加工、生物醫藥、生物發酵、製備飲用水、純水、超純水、海水、苦鹹水淡化、電力、電子、半導體工業用水、醫藥行業工藝用水、製劑用水、注射用水、無菌無熱源純水、食品飲料工業、化工及其它工業的工藝用水、洗滌用水及冷卻用水。

(五)其他常用膜分離過程

除了以上四種常用的膜分離過程，另外還有滲析、控制釋放、膜感測器、 膜法氣體分離等。

目錄

緒論1

一、膜及膜過程1

二、膜分離過程的優點2

三、膜過程分類3

參考文獻6

第一章 膜的定義、分類、製備及其套用7

一、膜的定義7

二、膜的分類7

三、膜的使用13

參考文獻18

第二章 反滲透(高濾)19

第一節 概述19

一、反滲透的發展歷史及其套用19

二、我國反滲透技術的發展及其套用20

三、反滲透過程和套用中有待進一步研究的課題21

第二節 反滲透基本原理22

一、反滲透過程22

二、反滲透膜分離機理及分離規律22

三、滲透與滲透壓(Van′t Hoff滲透壓定律)23

四、計算溶液滲透壓的其他方法25

五、海鹽水滲透壓的計算25

第三節 反滲透過程的熱力學28

第四節 反滲透過程的傳質機理及模型38

一、現象學模型38

二、溶解?擴散模型48

三、優先吸附—毛細孔流理論53

四、摩擦模型67

五、孔道模型69

六、反滲透膜的其他透過機理72

第五節 反滲透膜的製作與形成機理73

一、膜的製作工藝類別74

二、相轉化制膜工藝74

三、複合膜的製備和成膜機理77

四、纖維素及其衍生物膜的製備和成膜機理79

五、膜的貯存86

第六節 反滲透膜的主要特性參數及膜材料87

一、反滲透膜的主要特性參數87

二、典型的反滲透膜材料88

三、典型的反滲透膜92

第七節 反滲透膜的污染及其改善措施104

一、濃差極化105

二、不可逆膜污染與原料水質預處理117

三、膜裝置的清洗及其後處理134

第八節 反滲透膜分離裝置及膜成型機械裝置141

一、實驗室的膜分離裝置141

二、工業膜分離裝置142

三、工業用膜成型機械裝置152

第九節 膜分離工藝流程155

一、膜組件的合理排列組合的意義155

二、膜組件的排列組合155

三、膜組件的排列組合方式的確定157

第十節 反滲透的套用160

一、海水脫鹽160

二、飲用水生產161

三、純水生產162

四、用於電鍍工廠及電泳塗漆工廠的閉路循環操作163

五、用於食品工業中加工乳漿、果汁以及污水處理164

六、在紙漿及造紙工業中的套用164

七、用於放射性廢水的濃縮164

八、油水乳液的分離165

九、低分子量水溶性組分的濃縮回收165

十、甘蔗糖汁及甜菜糖汁的濃縮167

參考文獻168

第三章 納濾173

第一節 概述173

一、氧化法及絮凝沉澱法173

二、膜技術法173

三、我國納濾技術的發展及其今後優先發展的套用領域175

第二節 納濾原理176

一、納濾過程176

二、納濾分離機理與分離規律177

三、納濾的操作模式178

第三節 納濾膜過程的數學描述178

一、電中性的溶液178

二、荷電膜180

第四節 納濾膜的製備方法192

一、轉化法192

二、共混法192

三、複合法193

四、荷電化法194

第五節 主要的NF膜及其性能測定194

一、主要的NF膜194

二、NF膜的性能測定198

第六節 NF膜的污染及清洗199

第七節 納濾膜裝置(設備)與納濾的套用200

一、納濾膜設備200

二、納濾膜的套用200

參考文獻204

第四章 超濾207

第一節 概述207

一、超濾技術的發展歷史及其套用207

二、我國超濾技術的發展及其套用207

第二節 超濾原理及其操作模式208

一、超濾過程208

二、分離機理208

三、超濾操作模式208

第三節 超濾過程的數學描述210

一、現象學模型210

二、細孔模型210

三、孔模型210

四、篩子模型211

五、濃差極化與凝膠極化模型211

第四節 超濾膜的製備及其性能測定228

一、超濾膜的製備228

二、超濾膜的結構233

三、超濾膜的性能測定234

四、超濾膜孔徑的測定236

第五節 超濾過程的膜污染240

一、概述240

二、超濾膜污染241

三、超濾膜污染的控制方法243

四、超濾膜的清洗248

第六節 超濾過程裝置(設備)及其套用251

一、超濾膜設備(裝置)251

二、超濾膜的套用256

三、超濾的套用現狀及前景261

參考文獻262

第五章 微濾265

第一節 概述265

一、微濾技術的發展歷史及其套用265

二、我國微濾技術的發展及其套用265

第二節 微濾原理及其操作模式266

一、微濾過程266

二、微濾分離機理267

三、微濾操作模式268

第三節 微濾過程的數學描述268

一、概述268

二、微濾過程的數學描述(模型)269

第四節 微孔濾膜的製作方法273

一、微孔濾膜的製備方法274

二、主要的微孔濾膜材料280

第五節 微孔濾膜的性能測定281

一、一般性能測定281

二、孔徑及其分布的測定283

第六節 錯流微濾過程的膜污染287

第七節 微濾裝置(設備)及微濾的套用289

一、微濾設備289

二、微濾的套用291

三、微濾的套用現狀及前景294

參考文獻295

主要參考書目296