离子交换膜的制备与应用技术PDF电子书下载

第1章 离子交换膜及其相关过程 1

1.1 离子交换膜的定义、结构与分类 1

1.2 离子交换膜发展的历史回顾 3

1.3 离子交换膜基过程 4

1.3.1 电渗析 4

1.3.2 双极膜电渗析 5

1.3.3 倒极电渗析（EDR） 8

1.3.4 电去离子技术（EDI） 9

1.3.5 液膜电渗析 10

1.3.6 电解电渗析 11

1.3.7 电离子置换（EIS） 11

1.3.8 电离子注射提取（EIIE） 11

1.3.9 离子交换膜浓差渗析 12

1.3.10 其他 14

参考文献 14

第2章 离子交换膜的制备和表征 18

2.1 引言 18

2.2 非均相离子交换膜的制备方法 18

2.3 半均相离子交换膜的制备方法 20

2.4 均相离子交换膜的制备方法 21

2.4.1 单体的聚合或缩聚 22

2.4.2 在基膜上引入功能基团 23

2.4.3 溶液浇铸法制备离子交换膜 23

2.4.4 不使用氯甲醚的均相阴离子膜路线 24

2.5 杂化离子交换膜 30

2.5.1 杂化阳离子交换膜 31

2.5.2 杂化阴离子交换膜 32

2.6 特殊离子交换膜的制备 35

2.6.1 一、二价离子选择性膜 35

2.6.2 抗污染阴膜 35

2.6.3 耐碱性阴膜 36

2.6.4 全氟磺酸膜 37

2.6.5 光敏离子交换膜 39

2.6.6 温敏离子交换膜 39

2.7 离子交换膜的主要性能表征 40

2.7.1 离子交换膜的结构和主要性能要求 40

2.7.2 离子交换膜的常规性能 41

2.7.3 离子交换膜的导电性能 42

2.7.4 离子交换膜的传质特性 43

2.7.5 选择透过系数 45

2.7.6 压差渗透系数和膜平均孔径 45

2.7.7 水的渗透 46

2.7.8 流动电位 47

2.7.9 离子交换膜性能之间的依存关系 48

参考文献 49

第3章 双极膜的制备与表征 54

3.1 引言 54

3.2 双极膜的制备 55

3.2.1 双极膜的材料和组成 55

3.2.2 界面区域（接合区域或双极膜的中间层） 57

3.2.3 催化剂 59

3.2.4 双极膜制备工艺 64

3.2.5 双极膜制备示例 66

3.3 双极膜的表征 71

3.3.1 电流电压曲线 72

3.3.2 阻抗谱 73

3.3.3 膜电势 74

3.3.4 计时电势 75

3.3.5 与过程相关的表征 76

参考文献 78

第4章 电渗析基础理论和膜堆设计 82

4.1 电渗析中的物种传质行为 82

4.1.1 物种存在形式 82

4.1.2 传质推动力和传质类型 83

4.1.3 离子竞争传质 84

4.2 电渗析传质模型 85

4.3 浓差极化 86

4.3.1 浓差极化概念 86

4.3.2 极限电流密度公式 86

4.3.3 极限电流密度的测定 87

4.3.4 浓差极化对电渗析的影响 87

4.3.5 极化的防治 88

4.4 能耗和效率分析 88

4.4.1 电解质和水分离的最低能耗 88

4.4.2 电渗析过程能耗 89

4.4.3 电渗析运行中的其他能耗 89

4.4.4 电流效率 89

4.5 电渗析膜堆设计 90

4.5.1 膜堆类型和构造 90

4.5.2 配水均匀性 94

4.5.3 新型膜堆结构 95

4.5.4 电渗析电极 96

4.5.5 电渗析设计 96

参考文献 97

第5章 传统电渗析技术的应用 99

5.1 微咸水和咸水脱盐 99

5.1.1 微咸水和咸水的划分 99

5.1.2 微咸水和咸水脱盐的意义 99

5.1.3 世界脱盐应用概述 100

5.1.4 电渗析脱盐 100

5.2 准纯水制备 101

5.2.1 纯水的概念 101

5.2.2 准纯水制备方法概述 101

5.2.3 电渗析制备准纯水 101

5.3 化工分离 102

5.3.1 反应后分离 102

5.3.2 分离与反应同时进行 103

5.4 食品和医药生产 103

5.5 有机酸生产 104

5.5.1 有机酸概述 104

5.5.2 电渗析在有机酸生产中的应用 106

5.5.3 传统电渗析应用的过程经济性 108

5.6 环境保护 110

5.6.1 给水处理 110

5.6.2 废水处理 110

5.6.3 氯碱生产 111

5.6.4 其他 111

5.7 在有机-水体系或有机体系的应用 111

5.7.1 提高有机物的溶解度 111

5.7.2 赋予电渗析特定选择性 112

参考文献 113

第6章 双极膜电渗析与应用 116

6.1 双极膜电渗析传质过程 116

6.1.1 水解离机理 117

6.1.2 双极膜的传质机理与过程建模 120

6.2 双极膜的应用 122

6.2.1 双极膜电渗析在化工生产中的应用 123

6.2.2 在污染控制／资源回收中的应用 126

6.2.3 在生物技术中的应用 129

6.2.4 双极膜在食品工业中的应用 130

6.2.5 工业规模的双极膜电渗析应用 134

6.3 双极膜电渗析器膜堆设计及过程操作模式 137

6.3.1 膜堆结构及设计原则 137

6.3.2 过程操作模式 138

参考文献 140

第7章 以电渗析为基础的集成分离过程 145

7.1 电渗析与传统化工单元操作之间的集成 145

7.1.1 电渗析＋络合 145

7.1.2 双极膜电渗析＋吸附 146

7.1.3 双极膜电渗析＋离子交换 147

7.1.4 双极膜电渗析＋离子交换＋萃取 149

7.1.5 双极膜电渗析＋吸收＋汽提或精馏 149

7.2 电渗析与压力驱动膜技术的集成 152

7.2.1 压力驱动膜作为预处理 152

7.2.2 电渗析作为预处理 153

7.2.3 压力驱动膜和电渗析一体化 154

7.3 传统电渗析与双极膜电渗析的集成 157

7.4 电渗析与膜生物反应器的集成 158

7.5 综合集成过程 159

参考文献 162

第8章 离子交换膜基过程的发展与展望 164

8.1 离子交换膜基过程的发展现状 164

8.2 离子交换膜基过程发展趋势 165

8.2.1 大力发展均相膜并推进均相膜的规模化应用 165

8.2.2 大力发展双极膜技术 166

8.2.3 电膜成套装备的系统化、自动化和膜胞化 166

8.2.4 新型电解质膜的开发 166

8.2.5 膜的结构和性能的关联机理 167

参考文献 167

附录 169

附录一 电驱动膜过程常用术语 169

附录二 当前主要商品离子交换膜和一些商业双极膜的属性及公司名称介绍 183

附录三 电渗析器规格和性能 185