气体膜技术PDF电子书下载

第一篇　总论 1

第1章　气体膜技术及其开发近况 1

1.1 国内概况 2

1.1.1　有机膜系列 2

1.1.2　无机膜系列 5

1.2　国外概况 5

1.2.1　有机膜系列 5

1.2.2　无机膜系列 6

参考文献 7

第2章　气体分离工艺的分类与特点 8

2.1　深冷分离法 8

2.2　变压吸附法 8

2.2.1　基本原理 8

2.2.2　工艺特点 8

2.3　膜分离技术 9

2.3.1 基本原理 9

2.3.2　工艺特点 9

参考文献 10

第3章　各种气体分离工艺的对比和集成 11

3.1　工艺特点的对比 11

3.2　集成工艺 12

参考文献 12

第二篇　膜过程 13

第4章　气体分离膜 13

4.1　压差驱动分离 13

4.1.1　有机高分子膜 13

4.1.2　无机膜 38

4.1.3　气体分离膜材质的研究进展 43

4.1.4　气体压差驱动膜分离技术的应用 56

4.2　浓差驱动分离 68

4.2.1　渗透蒸发 68

4.2.2　蒸气渗透 79

4.2.3　液膜分离 80

4.2.4　保鲜膜分离 87

4.2.5　膜吸收分离 94

4.2.6　促进传递分离 99

4.3　温差驱动分离 103

4.3.1　膜蒸馏 103

4.3.2　渗透蒸馏 111

参考文献 114

第5章　气体净化膜 118

5.1　引言 118

5.2　微孔滤膜 118

5.2.1　微孔滤膜的主要特征 118

5.2.2　微孔滤膜的性能测定 120

5.2.3　微孔滤膜的形态结构 125

5.2.4　微孔滤膜的截留机理 126

5.2.5　微孔滤膜的主要品种 126

5.2.6 微孔滤膜在使用中应注意的若干问题 127

5.3　金属微孔膜 127

5.3.1　概述 127

5.3.2　金属微孔膜的性能 128

5.4　陶瓷微孔膜 128

5.4.1 引言 128

5.4.2 陶瓷微孔膜用于气固分离的基本原理和模式 128

5.4.3　陶瓷微孔膜的应用 129

5.4.4　我国陶瓷微孔膜开发应用情况 130

5.4.5　陶瓷微孔膜技术研究进展 130

5.5　我国微孔滤膜的研究开发 130

5.6　微孔滤膜的应用 131

5.6.1　在实验室中的应用 131

5.6.2　在工业上的应用 132

5.6.3　在电子工业领域中的应用 132

5.6.4 微孔滤膜在空气及各种气体和蒸气过滤方面的应用 132

参考文献 133

第6章　气体反应膜 134

6.1　概述 134

6.2　膜反应器的特点 134

6.3　膜反应器的分类 135

6.3.1　从同膜相关的特性参数出发 135

6.3.2　从同催化剂相关的特性参数出发 135

6.4　惰性膜反应器 135

6.5　催化膜反应器 136

6.5.1　无机催化膜反应器 136

6.5.2　有机催化膜反应器 138

6.6　膜反应器的应用 142

6.6.1　钯膜反应器的应用 142

6.6.2　膜生物反应器处理废气 144

6.6.3 在石化能源转换中实现H2/CO2分离的技术——膜反应器 145

参考文献 146

第7章　气体传感膜 147

7.1　概述 147

7.2　膜传感器的沿革 147

7.3　膜传感器的分类 147

7.4　各种气体膜传感器 148

7.4.1　化学传感器 148

7.4.2　膜式氢浓度传感器 149

7.4.3　高分子膜光纤气体传感器 151

7.4.4　V2O5薄膜用作SO2气敏传感器 153

7.4.5　质子交换膜SO2传感器 153

7.4.6　SnO2气敏传感器 154

7.4.7　声表面波气体传感器 156

参考文献 157

第8章　能量转换膜 158

8.1　概述 158

8.2　燃料电池 158

8.2.1　绪论 158

8.2.2　离子交换膜燃料电池 158

8.2.3　质子交换膜燃料电池 164

8.2.4　燃料电池用质子交换膜的开发近况 168

8.2.5　微型质子交换膜燃料电池 172

参考文献 173

第9章 医疗用膜 175

9.1　人工肺 175

9.1.1　概述 175

9.1.2　人工肺及其分类 175

9.1.3　人工肺实现肺功能的必备条件 177

9.1.4　人工肺的运作原理 177

9.1.5　人工肺系统 178

9.1.6　人工肺用膜 178

9.1.7　人工肺的开发展望 180

9.2　接触透镜（隐形眼镜或角膜接触镜） 181

9.2.1　概述 181

9.2.2　接触透镜的作用 182

9.2.3　接触透镜应具备的条件 182

9.2.4　接触透镜材料的分类 183

9.2.5　对接触透镜材料的特性要求 183

9.2.6　接触透镜的制法 183

9.2.7　接触透镜的应用 183

9.2.8　展望 184

9.3　人工皮肤 184

9.3.1　概述 184

9.3.2　人工皮肤的品种和特性 185

9.3.3　人工皮肤的分类和制法 186

9.3.4　人工真皮替代物的结构模型 187

9.3.5　发展前景 188

9.3.6　人工皮肤的应用 188

9.4　气体膜技术在医疗保健方面的应用 189

9.4.1　医用富氧器 189

9.4.2　富氧空调 190

9.4.3　膜法富氧用于医疗保健 190

参考文献 191

第三篇　制膜工艺 192

第10章　概述 192

10.1　分离膜应具备的基本特性 192

10.2　膜材质与制膜工艺兼顾 192

10.3　制膜工艺的分类 192

参考文献 193

第11章　有机膜的制备方法 194

11.1　膜材质 194

11.1.1　普通高聚物膜材质 194

11.1.2　高分子合金膜材质 195

11.2　致密膜的制备 196

11.2.1　溶液浇铸法 196

11.2.2　熔融拉伸成膜法 196

11.2.3　膜形成与聚合过程同时进行法 196

11.3　溶剂蒸发法 196

11.4　浸沉凝胶相转化法（L-S法） 198

11.4.1　概述 198

11.4.2　制膜工艺 198

11.5　浸入沉淀相转化法制膜 199

11.5.1 引言 199

11.5.2　成膜机理 199

11.5.3　膜结构形态 200

11.6 热致相分离法制备高聚物微孔膜 200

11.6.1 引言 200

11.6.2　热致相分离法制膜过程 200

11.6.3　热致相分离法制微孔材料 201

11.6.4　热致相分离法制备微孔膜的优点 201

11.6.5　热致相分离法制备微孔膜的最新进展 202

11.7　复合膜的制法 202

11.7.1　概述 202

11.7.2　复合膜的制作 202

11.8　低温等离子体制膜法 204

11.8.1　概述 204

11.8.2　等离子体聚合成膜条件 204

11.8.3 等离子体聚合制备高分子膜的装置 205

11.8.4　利用低温等离子体制备高分子膜 205

11.9　烧结法制微孔滤膜 206

11.9.1　原理 206

11.9.2　膜材质 206

11.9.3　多孔氧化铝基质膜（底膜）的制备 206

11.10　LB膜的制法 208

11.10.1　概述 208

11.10.2　LB膜及其材料 208

11.10.3　LB膜的制备技术 209

11.10.4　LB膜的制备装置 210

11.10.5 LB膜的物性表征及实验研究技术 211

11.11　核微孔膜的制法 211

11.11.1　引言 211

11.11.2　核微孔滤膜的制备 211

11.11.3　核微孔滤膜的特性 212

11.11.4　核孔滤膜的主要性能测定 213

11.11.5　光接枝改性核孔膜 213

11.12　拉伸法制微孔膜 215

参考文献 217

第12章 无机膜的制备方法 218

12.1　概述 218

12.2　沸石分子筛膜的制法 218

12.2.1　前言 218

12.2.2　沸石分子筛膜的合成技术 218

12.2.3　沸石膜合成的最新方法 219

12.2.4　沸石分子筛膜的缺陷和修饰 221

12.2.5　沸石膜合成中的一些注意点 221

12.2.6　沸石膜的表征 221

12.3　气体分离碳分子筛膜的制法 222

12.3.1　引言 222

12.3.2　碳膜原料 222

12.3.3　聚合物膜的制作 222

12.3.4　聚合物膜预处理 223

12.3.5　热解／炭化处理 223

12.3.6　碳膜后处理 223

12.3.7　碳膜组件化 224

12.3.8 高氢选择性分子筛碳膜的制备 224

12.4　钯及其合金膜的制法 225

12.4.1　概述 225

12.4.2　钯膜的制备方法 225

12.4.3　钯合金膜的制备方法 226

12.5　化学气相沉积制膜法 228

12.5.1　概述 228

12.5.2　化学气相沉积过程 228

12.5.3　化学气相沉积制膜 229

12.5.4　用于制备无机分离膜 229

12.6　陶瓷膜的制法 230

12.6.1　引言 230

12.6.2 陶瓷膜的构造形状及其特性 231

12.6.3　陶瓷膜的制备 231

12.6.4　复合陶瓷膜的制备 232

12.7　溶胶-凝胶法成膜技术 233

12.7.1　引言 233

12.7.2　原理 233

12.7.3　溶胶-凝胶法工艺 233

12.7.4　溶胶-凝胶法的原料 234

12.7.5　溶胶-凝胶法成膜实例 234

参考文献 235

第四篇　气体膜组件的制备、级联与流程设计 236

第13章　膜组件的主要构型与特点 236

13.1　引言 236

13.2　气体膜组件的主要构型与分类 236

13.2.1　板框式 236

13.2.2　圆管式 237

13.2.3　螺旋卷式 237

13.2.4　中空纤维式 237

13.3　对气体膜组件的要求 238

13.4　各种形式膜组件的特性对比 238

参考文献 239

第14章　膜组件的制备工艺 240

14.1　平板膜组件 240

14.1.1　流延制膜法 240

14.1.2　水上展开法 241

14.1.3　平板刮膜机 241

14.2　管式膜组件 242

14.3　螺旋卷式膜组件 244

14.3.1　螺旋卷式膜组件的特点 244

14.3.2　螺旋卷式膜组件的结构 244

14.4　中空纤维膜 245

14.4.1　溶液拉丝法 245

14.4.2　熔融拉丝法 248

14.4.3　热致相分离法 248

14.4.4　中空纤维膜组件的制法 249

14.5　膜组件的运转模式及其适应的组件形式 253

14.5.1　减压式 253

14.5.2　加压式 253

14.5.3　加压／减压式 253

参考文献 254

第15章　中空纤维气体膜分离数学模型与组件级联 255

15.1　气体膜分离数学模型 255

15.2　气体膜分离器的级联 256

15.2.1　膜组件的一级配置 256

15.2.2　膜组件的多级多段配置 258

15.2.3　膜分离系统的配套流程举例 258

参考文献 260

第五篇　气体膜技术的开发展望 261

第16章　对气体膜分离技术未来的期盼与展望 261

16.1　进一步探索高性能气体分离用高分子膜材质 261

16.1.1　提高多孔膜的选择性 262

16.1.2　开发耐热高分子膜 262

16.1.3　有机-无机复合膜 263

16.1.4　膜的改性 263

16.2　进一步探索无机膜及其制备技术 263

16.2.1　碳分子筛膜 263

16.2.2　分子筛膜 264

16.2.3　钯膜及其复合膜 264

16.3　加快拓展应用领域 265

16.4　对医疗卫生用气体膜的前景期盼 265

16.5　对燃料电池质子交换膜的展望 266

16.6　促进膜反应器的创新研究 266

参考文献 266

第17章　气体膜分离技术与其他过程集成 267

17.1　概述 267

17.2　膜分离与吸附单元操作集成 267

17.3　膜分离与冷冻单元操作集成 267

17.4　膜分离与催化单元操作集成 268

17.5　渗透蒸发与其他过程的集成 268

17.5.1　与精馏过程的集成 268

17.5.2　与反应过程集成 269

17.5.3　与吸附过程的集成 269

参考文献 270

第18章 世界气体膜分离市场展望 271

18.1　概述 271

18.2　膜法制氮 272

18.3　膜法富氧 272

18.4　膜法提氢 272

18.5　天然气净化 273

18.6　蒸气／气体分离 273

18.7　蒸气／蒸气分离 273

参考文献 274

结束语 275

附录 276

附表1 天邦膜技术国家工程研究中心生产的主要气体分离膜装置的规格和性能概况 276

附表2 国外气体膜分离器的主要供应厂家 276

附表3 国外主要生产气体膜分离器的公司及其产品性能 277

附表4 中空纤维气体分离膜组件的规格和性能（日本东洋纺） 277

附表5　提氢用中空纤维膜组件的规格和性能（日本宇部兴产） 277

附表6 国产主要微孔滤膜和装置的性能概况 278

附表7 国产微孔滤膜的规格性能和应用（杭州水处理技术研究开发中心） 278

附表8 国产核微孔滤膜的规格和性能（中国原子能科学研究院） 278

附表9　国产微孔过滤器的规格性能和应用（上海集成过滤器材公司） 279

附表10 国外微滤用膜组件的规格与性能 279

附表11 国外除菌用过滤器的规格与性能（Millipore公司） 280

附表12 国内一些气体膜科研所及膜设备厂商一览表 280

附表13 日本气体膜与膜设备厂商一览表 281

附表14　常用单位换算 281