新型分离技术 第2版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 分离技术及其在过程工程中的意义 1

1.1.1 分离技术的地位与作用 1

1.1.2 新型分离技术开拓与发展的必要性 2

1.2 分离过程的分类 3

1.2.1 机械分离 3

1.2.2 传质分离 4

1.2.3 反应分离 5

1.3 新型分离技术的进展 5

1.3.1 膜分离技术 6

1.3.2 基于传统分离方法的新型分离技术 8

1.3.3 耦合与集成技术 9

1.4 选择分离技术的一般规则 11

1.4.1 选择的基本依据 11

1.4.2 工艺可行性与设备可靠性 12

1.4.3 过程的经济性 13

1.4.4 组合工艺排列次序的经验规则 13

习题 14

参考文献 14

第2章 分离过程的基础理论 15

2.1 分离过程的热力学基础 15

2.1.1 热力学基本定义与函数 15

2.1.2 偏摩尔量和化学位 15

2.1.3 克拉贝龙方程和克-克方程 17

2.1.4 相律 18

2.1.5 渗透压与唐南平衡理论 18

2.1.6 非平衡热力学基本定律 21

2.2 分离过程的动力学基础 23

2.2.1 分子传质及其速率与通量 23

2.2.2 质量传递微分方程 25

2.2.3 质量传递微分方程特定式 25

2.3 分离过程中的物理力 26

2.3.1 分子间和原子间的作用力 26

2.3.2 溶解度与溶解度参数 28

2.3.3 渗透系数 30

2.4 分离因子 31

2.4.1 平衡分离过程的固有分离因子 32

2.4.2 速率控制过程的固有分离因子 33

2.4.3 分离因子与过程能耗的定性关系 33

2.5 分离过程的能耗分析 34

2.5.1 有效能的基本概念 34

2.5.2 分离过程的分析 37

习题 39

参考文献 40

第3章 反渗透与正渗透、纳滤、超滤与微滤 41

3.1 反渗透与正渗透 41

3.1.1 渗透、反渗透与正渗透 41

3.1.2 反渗透基本机理及模型 43

3.1.3 反渗透参数与工艺流程设计 45

3.2 纳滤 48

3.2.1 纳滤脱盐率 48

3.2.2 纳滤恒容脱盐 49

3.3 超滤 50

3.3.1 超滤的基本原理 50

3.3.2 超滤传质模型 50

3.3.3 超滤过程工艺流程 54

3.4 微滤 59

3.4.1 微孔过滤模式 59

3.4.2 滤饼过滤式通量方程 60

3.4.3 通量衰减模型 61

3.5 分离膜与膜组件 64

3.5.1 分离膜种类 64

3.5.2 膜组件种类 64

3.5.3 各种膜组件比较 68

习题 69

参考文献 70

第4章 气体渗透、渗透汽化与膜基吸收 72

4.1 气体分离 72

4.1.1 气体在膜内的传递机理 72

4.1.2 影响气体渗透性能的因素 76

4.1.3 气体分离的计算 81

4.1.4 级联操作的形式和级数计算 84

4.1.5 气体膜分离的经济性比较 85

4.2 渗透汽化与蒸汽渗透 86

4.2.1 渗透汽化及蒸汽渗透原理 86

4.2.2 渗透通量和分离因子 87

4.2.3 渗透汽化膜过程的设计计算 90

4.2.4 影响工艺设计的主要因素 91

4.2.5 渗透汽化级联计算 93

4.2.6 渗透汽化与蒸汽渗透的经济分析 94

4.3 膜基吸收 95

4.3.1 膜基吸收及其气液传质形式 95

4.3.2 膜基吸收的传质 96

4.3.3 膜基吸收的设计参数的确定 98

4.3.4 膜基吸收过程的应用 98

习题 99

参考文献 100

第5章 透析、电渗析与膜电解 101

5.1 透析与渗析 101

5.1.1 透析过程机理 101

5.1.2 透析过程的通量模型 102

5.1.3 透析液的种类及其组成 103

5.1.4 透析过程的种类及其清除率 103

5.2 电渗析 105

5.2.1 电渗析过程原理 105

5.2.2 电渗析的基本理论 106

5.2.3 电渗析过程中的传递现象 108

5.2.4 电渗析器工艺参数计算 109

5.2.5 电渗析器及其脱盐流程设计 113

5.2.6 电渗析中的浓差极化现象 118

5.2.7 倒极电渗析的设计 119

5.2.8 离子交换树脂填充式电渗析 120

5.3 双极膜水解离 122

5.3.1 双极膜的特性 122

5.3.2 双极膜的水解离理论电位和能耗 123

5.3.3 双极膜电渗析的水解离原理 124

5.3.4 双极膜过程设计参数 125

5.3.5 双极膜工艺构建及应用 125

5.4 膜电解 126

5.4.1 膜电解基本原理 126

5.4.2 离子电解膜 127

5.4.3 膜电解槽中的电化学反应及物料平衡 128

5.4.4 膜电解槽中的物料衡算 129

5.4.5 电解定律 130

5.4.6 膜电解槽阳极电流效率 130

5.4.7 膜电解的槽电压 131

5.5 电渗析的经济性比较 132

习题 132

参考文献 133

第6章 特种精馏技术 134

6.1 混合物组分的相图 134

6.1.1 三组分相图与蒸馏边界 134

6.1.2 剩余曲线图 134

6.1.3 蒸馏曲线图 137

6.1.4 在全回流下的产物组成区 138

6.2 萃取与恒沸精馏 139

6.2.1 萃取与恒沸精馏特征及其差异 139

6.2.2 溶剂选择原则 141

6.2.3 萃取精馏的分离因子 142

6.2.4 萃取精馏理论板数计算 144

6.2.5 恒沸精馏理论板数计算 146

6.3 反应精馏 148

6.3.1 反应精馏的基本特点 148

6.3.2 反应精馏的相平衡与化学平衡 149

6.3.3 反应蒸馏的动力学 150

6.3.4 反应蒸馏塔的设计计算 151

6.3.5 反应蒸馏塔形式的选用 153

6.3.6 催化蒸馏塔催化剂的装填 154

6.3.7 反应精馏的应用 155

6.4 分子蒸馏 161

6.4.1 分子蒸馏的原理 161

6.4.2 分子蒸馏的传热与传质 163

6.4.3 分子蒸馏装置及设计 165

6.4.4 分子蒸馏的应用 168

6.5 膜蒸馏 168

6.5.1 膜蒸馏的基本原理 168

6.5.2 膜蒸馏中的传热和传质 169

6.5.3 膜蒸馏用膜及装置 171

习题 173

参考文献 173

第7章 新型萃取分离技术 175

7.1 超临界流体萃取 175

7.1.1 超临界流体及其性质 176

7.1.2 超临界流体萃取中的相平衡 180

7.1.3 超临界流体的传递性质 182

7.1.4 超临界流体萃取工艺及设备计算 186

7.1.5 超临界流体萃取分离方法及典型流程 189

7.1.6 超临界萃取操作条件选择 190

7.1.7 超临界流体萃取过程的能耗 191

7.2 双水相萃取 192

7.2.1 双水相分配原理 192

7.2.2 双水相系统中的作用力 194

7.2.3 影响双水相分配的主要因素 195

7.2.4 双水相系统的选择 198

7.2.5 双水相萃取工艺设计 199

7.2.6 双水相分配技术的应用 200

7.3 凝胶萃取 201

7.3.1 凝胶的种类及其特性 201

7.3.2 凝胶的相变温度 202

7.3.3 凝胶的溶胀与收缩机理 202

7.3.4 凝胶的筛分作用 204

7.3.5 凝胶萃取设计参数 204

7.3.6 典型的凝胶萃取工艺 205

7.3.7 凝胶萃取的应用 207

7.4 膜基溶剂萃取 209

7.4.1 膜基萃取基本原理 209

7.4.2 膜基传质方程式 210

7.4.3 影响膜基萃取传质的因素 211

7.4.4 萃取剂选择原则 212

7.4.5 膜与膜组件的选择原则 213

习题 214

参考文献 215

第8章 吸附、离子交换与色谱分离 217

8.1 吸附剂及其结构性能 217

8.1.1 常用吸附剂 217

8.1.2 离子交换树脂 217

8.1.3 特种色谱用固定相与流动相 220

8.1.4 吸附剂的选择原则 222

8.2 吸附分离 222

8.2.1 吸附平衡及等温吸附方程 222

8.2.2 吸附扩散传质机理 224

8.2.3 吸附分离特性参数 226

8.2.4 吸附分离工艺 230

8.3 离子交换 236

8.3.1 离子交换平衡与动力学关系 236

8.3.2 离子交换过程设计 240

8.3.3 离子交换器及其设计要求 242

8.4 色谱分离 243

8.4.1 色谱的分类和特点 243

8.4.2 色谱分离平衡关系及操作方法 246

8.4.3 色谱分离的基本参数 247

8.4.4 色谱分离的放大设计与优化 251

习题 253

参考文献 254

第9章 液膜分离及促进传递 255

9.1 引言 255

9.2 液膜的形状和分类 255

9.2.1 液膜的形状 255

9.2.2 液膜的分类 256

9.3 促进传递及载体 256

9.3.1 促进传递原理 256

9.3.2 载体的选择 257

9.4.液膜分离机理及传质方程 257

9.4.1 无载体液膜 257

9.4.2 有载体液膜 258

9.5 液膜制备及其分离操作过程 261

9.5.1 液膜的组成 261

9.5.2 液膜制备方法及其使用 263

9.5.3 液膜的稳定性 265

9.6 液膜分离技术的应用 266

9.6.1 乳化液膜处理含酚废水 266

9.6.2 废水中重金属离子的回收 267

习题 268

参考文献 269

第10章 其他分离技术 271

10.1 泡沫分离技术 271

10.1.1 基本原理 272

10.1.2 泡沫分离的设备及流程 275

10.1.3 影响泡沫分离的因素 277

10.1.4 泡沫分离过程的设计计算和理想泡沫模型 279

10.1.5 泡沫分离新发展 285

10.2 高梯度磁分离技术 286

10.2.1 高梯度磁分离技术的原理 287

10.2.2 高梯度磁分离设备 289

10.2.3 高梯度磁分离技术的应用 292

10.3 分子识别与印迹分离 295

10.3.1 分子识别特征 296

10.3.2 分子识别体系 296

10.3.3 分子识别机理以及印迹分离模型 301

10.3.4 分子印迹技术的应用 306

习题 310

参考文献 311

第11章 耦合与集成技术 313

11.1 反应-分离的耦合与集成过程 313

11.1.1 催化膜反应器 313

11.1.2 渗透汽化膜反应器 315

11.1.3 膜生物反应器 318

11.2 分离-分离的集成过程 320

11.2.1 膜与吸收-汽提的集成 320

11.2.2 精馏-渗透汽化集成 321

11.3 耦合与集成过程的建模 324

11.3.1 平推流集成过程建模 325

11.3.2 全混流集成过程建模 326

11.3.3 间歇式集成过程建模 327

11.4 集成过程的设计优化 329

11.4.1 Aspen Plus软件模拟设计 329

11.4.2 McCabe-Thele图解法设计 330

习题 334

参考文献 334

附录 336

附录A 电解质水溶液的渗透压参数 336

附录B 聚合物膜材料的溶解度参数 337

附录C 常用溶剂的溶解度参数 338

附录D 无机离子和离子对的自由能参数（25℃） 339

附录E 碱金属阳离子和卤族阴离子的自由能参数（25℃） 339

附录F 有机离子的自由能参数（25℃） 339

附录G 结构基团对Ecih,i和Vi的贡献 340

附录H 结构基团对溶解度参数的贡献 341