标题：膜技术前沿及工程应用
膜技术前沿及工程应用
  作　者： 彭跃莲　等编
出 版 社：中国纺织出版社
出版时间： 2009-3-1
页　数： 429
开　本： 大32开
I S B N ： 9787506453660
包　装： 平装
所属分类： 图书 >> 工业技术 >> 化学工业 >> 一般问题
内容简介
本书内容丰富，选材新颖，资料翔实，对膜技术研究、工业分离应用有着重要的指导意义。反映最新研究成果，拓展应用领域。前言
近年来，膜分离技术在膜的制备和应用研究中取得了巨大的进展。为了让我国广大从事膜制备、研究的科研工作者和在企业从事膜推广的技术人员及时、准确获得这些信息，中国纺织出版社联合北京工业大学、北京化工大学、天津大学、清华大学和浙江大学的科研教师编写了本书。全书共分为八章，详细介绍了常用的八种膜及膜分离过程的最新研究成果，包括反渗透、纳滤、超滤、微滤、渗透汽化、气体膜分离、电渗析和膜生物反应器，其中前七章涉及的是市场份额较大，发展较成熟的膜分离技术，主要介绍各自在膜、器件、工艺及应用领域的最新研究成果。膜生物反应器作为近20年来发展起来的一种新的水处理技术，国内外大批专家正致力于新膜开发、器件改良和应用研究，使其能在工业化的道路上稳步前进，在此过程中取得了新的研究进展，都一一展现在本书中。[1]
膜分离技术受到世界各技术先进国家的高度重视,近30 年来，美国、加拿大、日本和欧洲技术先进国家，一直把膜技术定位为高新技术，投入大量资金和人力，促进膜技术迅速发展,使用范围日益扩大。
膜分离技术的发展和应用，为许多行业,如纯水生产、海水淡化、苦咸水淡化，电子工业、制药和生物工程、环境保护、食品、化工、纺织等工业，高质量地解决了分离、浓缩和纯化的问题，为循环经济、清洁生产提供依托技术。
1 膜分离技术简介
1.1 膜的定义
膜是一种起分子级分离过滤作用的介质，当溶液或混和气体与膜接触时，在压力下，或电场作用下，或温差作用下，某些物质可以透过膜，而另些物质则被选择性的拦截，从而使溶液中不同组分，或混和气体的不同组分被分离,这种分离是分子级的分离。
1.2 膜的种类
分离膜包括：反渗透膜(0. 0001～0. 005μm) ，纳滤膜(0. 001～0. 005μm) ，超滤膜(0. 001～0. 1μm) ，微滤膜(0. 1～1μm) 、电渗析膜、渗透气化膜、液体膜、气体分离膜、电极膜等。他们对应不同的分离机理，不同的设备，有不同的应用对象。膜本身可以由聚合物,或无机材料，或液体制成，其结构可以是均质或非均质的，多孔或无孔的，固体的或液体的,荷电的或中性的。膜的厚度可以薄至100μm，厚至几毫米。不同的膜具有不同的微观结构和功能，需要用不同的方法制备。制膜方法一直是膜领域的核心研究课题,也是各公司严格保密的核心技术。
1.3膜分离技术的定义
把上述的膜制成适合工业使用的构型，与驱动设备(压力泵、或电场、或加热器、或真空泵) 、阀门、仪表和管道联成设备。在一定的工艺条件下操作,就可以来分离水溶液或混和气体。透过膜的组分被称为透过流分。这种分离技术被称为膜分离技术。
2膜技术的应用领域
2.1供水
2.1.1高质量饮用水供给
随着水体的污染和人民生活水平提高，人们越来越希望得到高质量的饮用水供给。采用活性炭吸附过滤和超滤结合制取高质量饮用水，设备投资少，制水成本低,是优质饮用水制备的经济有效方法，具有广阔的市场前景。
2.1.2工业供水
自来水和地下水的水质不能满足许多化学工业、电子工业和纺织工业的要求，需要经过净化处理方可以使用，超滤膜技术是净化工业用水的重要技术之一。
2.1.3 医药用水
医药针剂用水是采用多级蒸馏制备的，其工艺繁琐、能耗高、而且质量常常得不到保证。用超滤膜技术除针剂热源和终端水热源，取得很好效果。
2. 2 工艺水的处理(分离、浓缩、分级和纯化)
在各工业生产过程中，往往有分离、浓缩、分级和纯化某种水溶液的需求。传统用的方法是沉淀、过滤、加热、冷冻、蒸馏、萃取和结晶等过程。这些方法表现出流程长、耗能多、物料损失多、设备庞大、效率低、操作繁琐等缺点，以超滤膜技术取代某种传统技术可以获得显著的经济效益。
2.2.1膜技术在制药工业的应用
膜技术广泛应用于生物制备和医药生产中的分离、浓缩和纯化。如血液制备的分离、抗菌素和干扰素的纯化、蛋白质的分级和纯化、中草药剂的除菌和澄清等。发酵是生物制药的主流技术，从发酵液中提取药物，传统工艺是溶剂萃取或加热浓缩，反复使用有机溶剂和酸碱溶液,耗量大，流程长，废水处理任务重。特别是许多药物热敏性强，使传统工艺的实用性多受限制。国际先进的制药生产线，大量采用膜分离技术代替传统的分离、浓缩和纯化工艺。如以膜设备浓缩纯化抗生素、中药汤及中药针剂澄清等。
2.2.2 膜技术在食品领域工业的应
利用超滤膜技术把发酵液中产品和菌体分离，再采用其它方法精制流程。其优点是：生产效率和产品质量提高;简化了工艺流程;菌体蛋白不含外加杂质,利用价值高，达到资源综合利用。酱油、醋的澄清、果汁澄清和浓缩、乳制品生产、制糖工业都采用了膜技术。
2.2.3 膜技术在各种工业生产中的应用
凡是涉及分子级的浓缩和分离的过程，都有膜技术应用的机会。汽车电泳漆的在线纯化采用超滤膜除去杂质，持续保证涂漆质量;燃料工业泳超滤膜技术分离和浓缩中间体。
2.3 在环境保护和水资源化的应用
膜技术在废水处理、污染防治和水资源综合利用方面得到广泛应用。在许多情况下，不仅处理了废水，还能回收有用物质和能量。
2.3.1各种含油废水及废油的处理
①采油回注水的处理:膜法可以除去在水中的乳化溶解油，提高注入水的质量。②含油废水的处理：许多工业生产和运输业都产生大量的含油废水，膜滤技术是达标排放最有效的方法。③废润滑油的纯化：用常规技术加膜分离，可得到很纯的润滑油，适用于汽车等废机油的处理。④机床切削油的纯化回收:膜法可除去废切削油中的细菌和杂质，处理后回用。⑤废食用油的纯化处理技术:食用油在连续高温下产生致癌物质，用膜法可将这部分除去。⑥食用菜籽油的纯化：菜籽油中含有15 %～48 %高含炭量的芥子酸。用膜法可除去,达到标准(芥子酸<5 %) 。
2.3.2 废水的处理及回用
①膜生物反应器处理生活污水回用中水，其占地面积小，设备投资低,处理水质好。②印刷显影废水的处理及回用，采用膜技术处理可以达标排放，也可回收。③电镀废水可采用膜技术处理，水回用，污染物回槽利用。④印染废水采用膜分离可除去有色染料，得到的水回用。牛仔布印染废水可回收靛蓝燃料。⑤造纸废水用膜可将废水中的木质素、色素等分离出来，净化水可排放或回用。
2.3.3水的淡化技术
①海水淡化技术:应用最新的膜蒸馏技术，最适合和船用发动机热交换器连用，利用废热生产淡水，适合于中、小型渔船远航捕捞使用。②咸水淡化技术:将天然咸水用膜淡化到应用水质标准。
2. 4气体分离、浓缩技术及其应用
①氧化浓缩：可用膜装置制成安全、简便的医疗和理疗设备，也可用于炼钢吹氧或助燃等工业生产，富氧浓度35 %～80 %。②氮气浓缩:氮气可用于食品保存、汽车存储、飞机加油、防爆及化学工业，膜设备的氮可浓缩至90 %～98 %。③二氧化碳、二氧化硫、氢气的分离:当二氧化碳、二氧化硫、氢气分别和其它气体混和在一起时，可用膜将它们分离出来,满足工业的需要。④氢气的分离和浓缩:在化工产品制造时,往往排出大量氢气,可用膜法将氢气分离出来。
2.5 其它
①膜法保鲜剂：在水果、蛋类外部侵涂一层膜可达保鲜目的。保鲜后，存放期长，外观色泽好。②制造维生素E 的膜法分离技术:用膜可以从黄豆油中提取VE 的混合物,其抽提剂可循环使用。
3膜分离技术的国内发展动态
中国的膜技术从60 年代中期起步研究,长时间在实验室内和中试规模徘徊。从“七五”计划开始，国家科委把膜技术列为国家重大科研项目加以支持，膜技术取得较大进展，特别是改革开放的国策促进了广泛的国际交流,膜技术在国民经济发展中的重要性日益增大，国内膜工业产值也逐渐增加。
近10 年来，中国的膜技术的总体水平有了很大的进展，但与国际技术先进国家的差距仍然很大。问题主要表现在:生产现代化、产业化程度低,原料不规范,工艺参数未严格控制,产品质量不稳定;膜的品种少，应用范围小。尤其应用的工艺设计、系统成套能力、膜组件水平、相关机电产品等方面,尚未达到国际先进水平,远不能满足国内市场需求，膜技术存在着很大的发展空间。
首先,我们要加强研发能力,推动膜技术产业的发展,依靠科技进步，提高产品质量，降低成本，增加品种，扩大应用面。
再者，,通过招商引资,引进技术,消化吸收,提高膜技术应用的工艺设计、系统成套能力，膜制备和膜组件水平,膜品种及相关机电产品等方面达到国际先进水平。
本书的编写分工如下：天津大学王志编写第一章，天津工业大学杜启云和王薇编写第二章，天津工业大学吕晓龙编写第三章，浙江大学朱宝库编写第四章，北京工业大学郭红霞编写第五章，北京工业大学秦振平编写第六章，北京化工大学孟洪编写第七章，清华大学陈福泰和范正虹编写第八章。北京工业大学彭跃莲教授负责统稿、整理和修改。陈观文等教授对本书的写作提供了热情的指导和珍贵的数据资料，在此一并感谢。限于编者水平和能力，难免存有不足之处，敬请同行、专家和广大读者给予批评指正。(彭跃莲 2009年春)
目录
第一章　反渗透
第一节 概述
第二节 膜材料及其制备
一、 反渗透膜及其分类
二、 典型膜材料
三、 反渗透膜的制备
第三节 膜设备
一、 膜组件
二、 膜组件的选择
三、 反渗透系统的设计
第四节 工业应用
一、 反渗透技术在海水和苦咸水淡化中的应用
二、 纯水和超纯水制备
三、 反渗透技术在废水处理方面的应用
四、 反渗透技术在食品工业中的应用
参考文献
第二章 纳滤
第一节 概述
第二节 膜材料及膜的制备
一、 纳滤膜
二、 复合纳滤膜的制备
第三节 纳滤膜的应用研究
一、 纳滤膜分离技术在食品工业中的应用
二、 纳滤膜在化工和医药行业中的应用
三、 纳滤膜在水处理中的应用
四、 纳滤膜在有机溶液领域中的应用
参考文献
第三章　超滤
第一节 概述
第二节 超滤膜的制备和保存方法
一、 超滤膜材料及其制备方法
二、 超滤膜的保存
第三节 超滤膜组件
一、 板框式组件
二、 螺旋式组件
三、 管式膜组件
四、 中空纤维式组件
五、 其他形式膜组件
第四节 超滤膜装置运行工艺
一、 内压式中空纤维膜装置运行工艺
二、 外压式中空纤维膜装置运行工艺
第五节 超滤膜的应用
一、 超滤在乳品工业中的应用
二、 净水制备
三、 污水处理与回用
四、 超滤技术在食品工业中的应用
五、 超滤在医药和治疗过程中的应用
参考文献
第四章　微滤
第一节 概述
第二节 微滤膜及其制备
一、 微滤膜的结构
二、 微滤膜材料的种类与特点
三、 聚合物微滤膜的制备
四、 无机微滤膜的制备
第三节 微滤膜组件与设备
一、 平板膜板框式膜组件
二、 平板膜折叠式膜组件
三、 中空纤维膜组件
四、 管式微滤膜组件
五、 微滤膜组件的评价与运行工艺
第四节 微滤膜及其应用
一、 微滤技术用于液/固混合体系的分离
二、 基于疏水性微滤膜的反应器
三、 微滤膜在医疗/医药上的应用
四、 疏水性微滤的膜蒸馏
参考文献
第五章　渗透汽化
第六章　气体膜分离
第七章　电渗析
第八章　膜生物反应器研究前沿与工程应用