膜化學(xué)與技術(shù)教程文摘

書(shū)摘2100433B

第1章 概論

1.1 膜的定義

1.2 膜的分類(lèi)

1.3 膜的發(fā)展歷史

1.4 商業(yè)化膜分離過(guò)程特征及其優(yōu)先研究課題

1.5 今后的研究開(kāi)發(fā)趨勢(shì)

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第二章 膜材料化學(xué)

2.1 無(wú)機(jī)膜材料(1)

2.2 有機(jī)聚合物膜材料

2.3 膜材料的選擇及表征

2.4 膜材料的物化穩(wěn)定性

2.5 膜材料的改性

2.6 溶劑

2.7 添加劑

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第三章 膜制備化學(xué)

3.1 對(duì)稱(chēng)膜

3.2 微孔膜

3.3 非對(duì)稱(chēng)膜

3.4 荷電膜

3.5 液膜的制備

3.6 無(wú)機(jī)膜的制備

3.7 分子篩膜的制備方法

3.8 無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化膜的制備方法

3.9 相轉(zhuǎn)化法濕法成膜機(jī)理與相圖分析

3.10 后處理對(duì)膜形成過(guò)程的影響

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第四章 膜傳遞化學(xué)

4.1 膜相中的基本傳遞過(guò)程

4.2 推動(dòng)力

4.3 非平衡熱力學(xué)

4.4 膜傳遞理論

4.5 幾種有代表性的膜內(nèi)傳質(zhì)方程

4.6 膜相傳遞模型的統(tǒng)一

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第五章 壓力驅(qū)動(dòng)膜技術(shù)簡(jiǎn)介

……

第六章 離子交換膜及其相關(guān)技術(shù)

第七章 膜通量下降原因分析及操作策略——濃差極化、吸附和膜污染化學(xué)

第八章 其他膜技術(shù)簡(jiǎn)介

附錄1：膜學(xué)中的相關(guān)術(shù)語(yǔ)

附錄2：膜及其相關(guān)領(lǐng)域的主要著作一覽

附錄3：網(wǎng)上膜資源

附錄4：部分研究生《膜科學(xué)與膜技術(shù)》課程論文選登

前言

1997年夏季，我從南開(kāi)大學(xué)博士后化學(xué)流動(dòng)站出站，來(lái)到中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院工作。第二年在應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)為本科生開(kāi)設(shè)了《膜化學(xué)與膜技術(shù)》課程，由于教學(xué)反應(yīng)很好，該課程很快由當(dāng)初的選修課升為專(zhuān)業(yè)必修課，并成為《化學(xué)工程》的后續(xù)課程。1999年又為研究生開(kāi)設(shè)了相關(guān)選修課程《膜科學(xué)與膜技術(shù)》。在講授這兩門(mén)課的過(guò)程中，我參閱了大最的文獻(xiàn)資料，感覺(jué)到：多數(shù)膜學(xué)著作的對(duì)象是在膜方面有一定基礎(chǔ)的科研人員和工程技術(shù)人員，缺少將基本化學(xué)原理與膜現(xiàn)象結(jié)合起來(lái)并有大量例題和習(xí)題的膜學(xué)教材。于是萌發(fā){編一本適合于本科生和研究生教學(xué)的膜學(xué)教程的念頭。}

在隨后的歲月里，本科生《膜化學(xué)與膜技術(shù)》課程的教學(xué)范圍從應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)的本科生又?jǐn)U展到化學(xué)專(zhuān)業(yè)的本科生。同時(shí)由于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)承擔(dān)部分中國(guó)科學(xué)院下屬院所研究生的基礎(chǔ)課程教學(xué)任務(wù)，研究生選課的人數(shù)也在不斷增加，既有科大本部的研究生，也有科學(xué)院下屬院所如大連化物所、上海原子核所、上海有機(jī)所、上海硅酸鹽所、武漢物理所、科學(xué)院合肥分院的研究生。因此我編寫(xiě)膜學(xué)教材的愿望更加強(qiáng)烈。恰在此時(shí)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)進(jìn)行教學(xué)改革，準(zhǔn)備資助一批“十五”教材立項(xiàng)工作，我的申請(qǐng)很快獲得批準(zhǔn)，并列入“十五”期間教材出版規(guī)劃首批資助對(duì)象，我的愿望終于實(shí)現(xiàn)，這本膜學(xué)教程由此而誕生。

眾所周知，膜學(xué)是一門(mén)涉及多學(xué)科的高新技術(shù)邊緣學(xué)科，要想在本教程中包括所有的膜學(xué)內(nèi)容幾乎是不可能的。為此本教程著眼于化學(xué)基本原理與膜學(xué)內(nèi)容的緊密結(jié)合：第一章為膜學(xué)概論，介紹膜的發(fā)展進(jìn)程和主要膜過(guò)程原理；第二章將膜學(xué)與材料科學(xué)結(jié)合起來(lái)，介紹多種膜材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和特性、膜材料的穩(wěn)定性、膜材料的選擇和表征方法；第三章介紹膜的制備方法和原理，此部分內(nèi)容將膜與物理化學(xué)中的相圖、相平衡聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)介紹了無(wú)機(jī)膜的相關(guān)內(nèi)容，并用專(zhuān)門(mén)的篇幅介紹了目前的新膜品種即無(wú)機(jī)一有機(jī)復(fù)合/雜化膜的制備方法；本教程第四章是化學(xué)工程的升華，介紹了膜傳遞的擴(kuò)散理論和非平衡熱力學(xué)理論。如果說(shuō)第二至四章是關(guān)于膜化學(xué)的知識(shí)，那么第五至八章涉及的就是膜技術(shù)方面的內(nèi)容：第五章介紹了所有壓力膜技術(shù)原理和應(yīng)用；第六章介紹離子交換膜及相關(guān)技術(shù)；第七章則針對(duì)所有膜過(guò)程中污染和濃差極化現(xiàn)象的原因、表征和預(yù)防措施進(jìn)行介紹，涉及到過(guò)程的維護(hù)和膜的保養(yǎng)；第八章介紹了一些新型膜技術(shù)，兼顧到研究生教學(xué)內(nèi)容和工程技術(shù)人員的實(shí)際應(yīng)用。

在上述內(nèi)容中，有一部分是作者所在課題組多年的研究成果，如第二章中涉及到聚苯醚膜材料部分、第三章中復(fù)合/雜化膜的制備和部分有機(jī)膜電鏡分析、第五章的部分應(yīng)用示例、第六章的電膜部分、第七章的蛋白質(zhì)吸附部分、第八章的膜控制釋放部分。本教程還特別在每章節(jié)中附上了一定數(shù)量的例題和大量的習(xí)題。另外，本教程有四個(gè)附錄：附錄一以國(guó)外文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，對(duì)膜過(guò)程的基本術(shù)語(yǔ)進(jìn)行分類(lèi)匯總；附錄二列出了一些主要的網(wǎng)上膜學(xué)術(shù)資源和膜工業(yè)站點(diǎn)，以適應(yīng)信息發(fā)展的需要；附錄三列出了主要的膜學(xué)著作，以方便讀者查閱；附錄四選登了往屆研究生選修本課程時(shí)撰寫(xiě)的部分論文，供研究生教學(xué)參考。

在本教程的編著過(guò)程中，既要考慮知識(shí)的基礎(chǔ)性，又要考慮全面性，因而參閱了大量的國(guó)內(nèi)外膜專(zhuān)家的專(zhuān)著和論文。在此，我對(duì)這些文獻(xiàn)的作者表示最衷心的感謝和敬意，正是由于他們這些獨(dú)特和原創(chuàng)性的工作才會(huì)有本教程的存在；同時(shí)由于人力和條件的限制，對(duì)引用過(guò)程中未能一一征得原作者的同意而表示深深的歉意，并敬請(qǐng)他們諒解。

本教程經(jīng)國(guó)家海洋局杭州水處理中心高從增院士和莫?jiǎng)π垩芯繂T認(rèn)真審訂，提出了諸多寶貴的修改意見(jiàn)，特別是高從增院士還為本教程提供了一定數(shù)量的例題。對(duì)這兩位膜界前輩辛勤的工作，我表示最誠(chéng)摯的謝意。

本教程得到了中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)“十五”教材計(jì)劃立項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的資助。同時(shí)在編著期間，作者正在執(zhí)行國(guó)家自然科學(xué)基金課題(編號(hào)29976040，20106015)的研究工作。本教程編著、出版過(guò)程中所發(fā)生的費(fèi)用和這些基金不無(wú)相關(guān)，對(duì)資助這些基金的部門(mén)、團(tuán)體，在此我也表示最衷心的感謝!

本教程于2000年動(dòng)筆，2003年6月完成初稿，在此期間，我從東京大學(xué)和東京工業(yè)大學(xué)獲取了大量的膜學(xué)資料。本教程第七章中有關(guān)蛋白質(zhì)污染的內(nèi)容就是我在東京大學(xué)的研究1二作，第六章中雙極膜表征方面的內(nèi)容是我在東京工業(yè)大學(xué)的研究工作，在此對(duì)接待我做合作研究的東京大學(xué)化工系中尾真一(S．Nakao)教授和東京工業(yè)大學(xué)有機(jī)化學(xué)和高分子系的谷剛名彥(A．Tanioka)教授表示最衷心的謝意。同時(shí)我還要感謝荷蘭吐溫大學(xué)的A．B．J．Kemperman博士，他為我寄來(lái)了他們研究小組(歐洲膜研究院)的多篇博士論文和專(zhuān)著，極大地充實(shí)了本教程第三章、第六章和第七章的相關(guān)內(nèi)容。

最后我要感謝中國(guó)膜界前輩和膜界同仁，他們?yōu)橹袊?guó)膜科學(xué)的發(fā)展做出了非常出色的工作，使我國(guó)的膜技術(shù)研究水平上升了一個(gè)很高的臺(tái)階，與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距越來(lái)越小。是他們營(yíng)造了一個(gè)編輯出版本教程的良好氛圍；也是受他們的影響，使我對(duì)膜學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。

盡管我做了諸多努力，本教程也非盡善盡美，錯(cuò)誤和遺漏之處難免，衷心歡迎讀者提出批評(píng)和建議。我希望本教程能引領(lǐng)更多的初學(xué)者進(jìn)入膜科學(xué)與技術(shù)這個(gè)神圣的殿堂，并最終成為我國(guó)膜技術(shù)后備人才和中堅(jiān)力量。

徐銅文

2003年12月于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)

徐銅文，教授，博士生導(dǎo)師，1967年8月生于安徽霍邱。1989年9月獲合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)士學(xué)位，1992年9月獲合肥工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)碩士學(xué)位，1992年10月獲天津大學(xué)化學(xué)工程博士學(xué)位，1992.6-1997.6在南開(kāi)大學(xué)高分子化學(xué)研究所從事博士后研究，1997年6月來(lái)中國(guó)科技大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院工作，期間作為訪問(wèn)學(xué)者先后在東京大學(xué)（2000）、東京工業(yè)大學(xué)（2001）進(jìn)行學(xué)術(shù)訪問(wèn)研究。主要從事膜技術(shù)及其相關(guān)過(guò)程、化工傳遞方面的研究?，F(xiàn)主持國(guó)家自然基金面上項(xiàng)目《多層結(jié)構(gòu)雙極膜的傳質(zhì)與催化水解離機(jī)理》、《新型系列荷正電納濾膜的制備及結(jié)構(gòu)優(yōu)化》兩項(xiàng)，省部級(jí)項(xiàng)目三項(xiàng)，已完成各類(lèi)項(xiàng)目六項(xiàng)，發(fā)表論文50余篇，其中《SCI》收錄26篇，《EI》收錄16篇，獲專(zhuān)利一項(xiàng)，專(zhuān)著一本，合著一本?，F(xiàn)指導(dǎo)碩士研究生4名，博士研究生2名。

MCR膜化學(xué)反應(yīng)器簡(jiǎn)稱(chēng)。

外文名

MCR

產(chǎn)品類(lèi)型

新型水處理裝置

膜化學(xué)反應(yīng)器是在MBR 基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型水處理裝置，是將化學(xué)處理工藝與膜分離工藝加以結(jié)合，使得傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)效率得以提高。2100433B

本書(shū)主要內(nèi)容是有關(guān)現(xiàn)代膜技術(shù)與制膜工藝實(shí)例。既重點(diǎn)介紹現(xiàn)代膜技術(shù)的基本特性、膜材料與制膜工藝兼顧、制膜工藝的分類(lèi)等，也闡述了無(wú)機(jī)膜的制備技術(shù)與方法；典型無(wú)機(jī)膜的制備工藝實(shí)例；有機(jī)膜的制備方法；典型有機(jī)膜的制備工藝實(shí)例；各種膜組件的制備工藝與實(shí)例；生物膜法過(guò)濾技術(shù)及無(wú)機(jī)/有機(jī)膜應(yīng)用。

本書(shū)從基礎(chǔ)理論到膜技術(shù)都做了系統(tǒng)全面的闡述，有理論又有對(duì)實(shí)踐應(yīng)用的指導(dǎo)，對(duì)中國(guó)現(xiàn)代膜技術(shù)與環(huán)境事業(yè)的引導(dǎo)發(fā)展以及新型生態(tài)材料學(xué)的孵化發(fā)展均頗有裨益。

本書(shū)可供從事膜分離技術(shù)研究、生產(chǎn)以及使用膜技術(shù)的企事業(yè)單位工程技術(shù)人員、管理人員使用，也可供大專(zhuān)院校學(xué)生及其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員使用。