膜分离的工程与应用PDF电子书下载

第1章　传质分离过程概论 1

1.1　分离过程综述 1

1.2　常见分离过程 2

1.2.1　分离程度的表示 2

1.2.2　平衡分离过程 2

1.2.3　反应分离过程 3

1.2.4　场分离过程 4

1.3　描述传递过程的常规方法 7

1.3.1　分离过程设计和优化的一般方法 7

1.3.2　总衡算方程 8

1.3.3　微分衡算方程 8

1.3.4　对流传递 10

1.3.5　传质理论 11

1.4　多组分扩散传质 13

1.4.1　多元体系中的Fick定律 13

1.4.2　Maxwell-Stefan方程 13

1.4.3 Maxwell-Stefan方程的解 14

1.4.4 Maxwell-Stefan扩散系数和传质系数 15

1.4.5 Maxwell-Stefan方法与Fick方法的比较 16

1.4.6　有效扩散系数模型 17

1.5　多孔介质中的扩散 18

1.5.1 自由扩散、纽特逊扩散和表面扩散 18

1.5.2　多孔介质中的主体扩散和Knudson扩散 20

1.5.3　多孔介质中的黏性流动 21

1.6　分离方法的选择 22

参考文献 23

第2章　膜分离过程导论 24

2.1　膜分离过程发展简史 24

2.1.1　历史回顾 24

2.1.2　我国的膜技术发展 25

2.1.3　膜分离技术的优势 25

2.1.4　膜技术的发展趋势 26

2.2　膜的结构、材料和特性 28

2.2.1　膜的分类和结构 28

2.2.2　膜材料 30

2.2.3　膜性能的测定 31

2.3.1　膜过程的流动特征 33

2.3　膜组件的结构与操作 33

2.3.2　装配管状膜的组件 34

2.3.3　装配板状膜的组件 39

2.3.4　膜组件的选用 41

参考文献 43

第3章　微滤 44

3.1　微滤过程概论 44

3.1.1　发展概况 44

3.1.2　微滤的操作特点 45

3.1.3　微滤所用的膜 46

3.2　描述微滤过程的模型 49

3.2.1　死端过滤的模型 49

3.2.2　错流过滤的模型 50

3.3.1　不稳定流动强化 54

3.3.2　旋转流强化 54

3.3.3　周期性反冲强化 54

3.3.4　膜的改善 54

3.3　微滤的操作和强化 54

3.4　微滤在工业中的应用 55

3.4.1　生物医药工业 55

3.4.2　饮用水的净化 56

3.4.3　饮料工业 56

3.4.4　电子工业 57

3.4.5　制糖工业 57

3.4.7　微滤的经济性和发展前景 58

3.4.6　乳品工业 58

参考文献 59

第4章　超滤 61

4.1　超滤过程概论 61

4.1.1　超滤的发展概况 61

4.1.2　超滤的分离范围 61

4.1.3　超滤的操作特点 62

4.1.4　超滤所用的膜 62

4.2　超滤的数学模型 63

4.2.1　过滤曲线 63

4.2.2　压差-通量曲线 63

4.2.3　孔流模型 64

4.2.4　扩散模型 65

4.2.5　覆盖层模型或阻力模型 68

4.2.6　渗透压模型 69

4.3　超滤操作 70

4.3.1　微滤和超滤的操作方式 70

4.3.2　间歇操作计算 71

4.3.3　稀释过滤（Diafiltration） 72

4.3.4　影响通量的因素和提高滤液通量的措施 72

4.4　超滤在工业中的应用 77

4.4.1　杀菌和饮用水生产 78

4.4.2　纯水制备 79

4.4.3　废水处理 79

4.4.4　乳制品工业的应用 82

4.4.5　食品工业的应用 84

4.4.6　生物工业上的应用 86

参考文献 88

第5章　反渗透 90

5.1　反渗透的原理 90

5.1.1　反渗透的发展概况 90

5.1.2　渗透压与反渗透现象 90

5.1.3　反渗透所用的膜 92

5.1.4　影响反渗透的因素 93

5.1.5　反渗透设备 94

5.2　反渗透过程的数学模型 96

5.2.1　通过浓差极化层的传递 96

5.2.2　膜内的传递——优先吸附毛细管流动模型 97

5.2.3　膜内的传递——溶解-扩散模型 98

5.3　反渗透的应用 101

5.3.1　海水和苦咸水的淡化 102

5.3.2　纯水制备 106

5.3.3　污水处理 106

5.3.4　食品工业中的应用 107

参考文献 109

第6章　纳滤 112

6.1　纳滤过程概论 112

6.1.1　纳滤的发展史和特点 112

6.1.2　纳滤膜的性能及其影响因素 113

6.1.3　Donnan效应 116

6.2　预测纳滤膜分离特性的模型 117

6.2.1　不可逆过程分析 117

6.2.2　电荷模型 117

6.2.3　细孔模型 118

6.2.4　静电排斥和立体阻碍模型 119

6.2.5　氨基酸的分离 119

6.3　纳滤的应用 120

6.3.1 废水处理 120

6.3.2　食品工业 121

6.3.3　生物工业 121

参考文献 122

7.1.1　概述 126

7.1　渗透汽化的原理 126

第7章　渗透汽化 126

7.1.2　分离选择性的表示 127

7.1.3　渗透汽化用的膜 127

7.1.4　渗透汽化的操作方法 131

7.1.5　渗透汽化的特点 131

7.2　渗透汽化中的传质 132

7.2.1　渗透汽化中的相平衡 132

7.2.2　渗透汽化的传递机理 133

7.2.3　组分在膜内的溶解 133

7.2.4　组分在膜内的渗透 136

7.2.5　从液相主体通过边界层的扩散 138

7.2.6　穿膜传质模型 139

7.2.7　渗透汽化中的传热 140

7.2.8　影响渗透汽化的因素 141

7.3　渗透汽化的模型和计算 143

7.3.1　渗透汽化组件中的梯度 143

7.3.2　液相全混流模型 143

7.3.3　错流柱塞流模型 144

7.3.4　平衡级联模型 147

7.4　渗透汽化的应用 148

7.4.1　有机物的脱水 148

7.4.2　水中有机物的脱除 150

7.4.3　有机化合物的分离 151

7.4.4　渗透汽化与精馏的比较 152

参考文献 153

第8章　电渗析 155

8.1 电渗析技术概述 155

8.1.1　电渗析技术的发展史 155

8.1.2　电渗析过程的原理 155

8.1.3　电极反应 157

8.1.4　电渗析过程的特点 157

8.1.5　离子交换膜 157

8.1.6　特殊的电渗析操作 159

8.2　电渗析中的传递 161

8.2.1　基本概念 161

8.2.3　Donnan膜平衡理论 162

8.2.2　双电层理论 162

8.2.4　能斯特-普朗克扩散学说 163

8.2.5　电渗析中的浓差极化 165

8.2.6　极限电流密度 166

8.2.7　影响极限电流密度的因素 166

8.3　电渗析装置与操作 167

8.3.1　电渗析器的构造 167

8.3.2　电渗析器的组装 169

8.3.3　电渗析的操作方式 170

8.4　电渗析设计计算 170

8.4.1　操作参数的确定 170

8.4.2　MIT和SRTI的放大方法 172

8.5.1　海水和苦咸水的淡化 176

8.5　电渗析的应用 176

8.5.2　海水浓缩制食盐 177

8.5.3　废水处理 177

8.5.4　食品工业 178

参考文献 179

第9章　膜分离过程的设计和优化 181

9.1 膜分离过程设计和优化的原则与方法 181

9.1.1　组件中的流体流向 181

9.1.2　膜组件设计与优化的原则和方法 182

9.2　膜分离过程模型的若干实例 183

9.2.1　管式膜内层流下的切向流 183

9.2.2　内压式反渗透组件的模拟 185

9.2.3　外压式中空纤维反渗透膜组件的模拟 187

9.2.4　板式膜分离过程的模拟 188

9.2.5　螺旋式组件的设计和优化 189

9.2.6　纳滤的模拟——修正的Spiegler-Kedem模型 190

9.2.7　稀释过滤（Diafiltration） 191

9.3　组件的排布和连接 192

9.3.1　并联与串联 192

9.3.2　组件的排布 192

9.4　膜过程的级联 193

9.4.1　平衡级 193

9.4.2　平衡线 194

9.4.3　操作线 195

参考文献 197