膜化学与膜分离工程
化学工程与化学工艺研究的内容
化学工程与化学工艺研究的内容
化学工程与化学工艺研究的内容包括以下几个方面：
1. 反应工程：研究化学反应的动力学、热力学和催化机理，设计和优化合成反应的反应器、反应条件和操作参数，实现高效、安全、环保的化学反应过程。
2. 分离工程：研究物质的分离、纯化和提取技术，包括蒸馏、萃取、吸附、结晶、膜分离等，以提高产品纯度和回收率。
3. 传递过程：研究物质和能量的传递与转化过程，包括传热、传质和传动，优化传递过程参数，提高生产效率和能源利用率。
4. 设备与工艺：研究化工设备的设计、操作和维护，包括反应器、分离塔、传递设备等，进行装备选型、工艺流程设计和优化，确保工艺的稳定性和可持续性。
5. 过程控制：研究自动化技术在化工过程中的应用，设计和优化过程控制系统，实现过程参数的监测、调节和优化，确保工艺的稳定性和安全性。
6. 应用与开发：将化学工程和化学工艺技术应用于实际生产中，研究新产品的开发和改进，解决生产过程中的技术难题，提高产品质量和生产效率。
化学工程与化学工艺研究的内容涵盖了化学反应、分离、传递、设
备、过程控制等方面，旨在提高化工生产的效率、安全性和可持续性。
膜分离法
工程实例
纳滤（NF） 膜与反渗透 （RO）膜联 用的应用实例。 该装置将二次 处理（生物处 理水）后的下 水用NF、RO 膜再次处理， 处理后的水用 于展览馆大型 水槽内的热带 鱼饲养。
处理前后的水质分析结果
§2 超 滤
超滤是依靠压力推动力和膜进行工作，该膜具 有对液状溶液或者液状混合物中一些组分的渗透 性，而对另一些组分无渗透性。
膜分离技术是物质分离技术中的一个操作单元。
废弃物形态及膜分离技术的适用性
可看出膜分 离技术处理 的对象是流 体，故主要 适用于废水、 废液、废气 的处理。
2 适用于废水排放用途的膜分离技术
排放水处理以 往采用沉淀法、活 性污泥法等，现在 膜法或与上述方法 配合使用，或者完 全代替使用。使用 膜法时，除得到膜 透过液外，对于浓 缩液有时可通过萃 取方法提取有用物 质，而多数情况则 是固化后燃烧处理。
（6）
(7)
当cf很小可以忽略不计时,上式简化为
式中D/δ可用km代替,称为传质系数,则得
浓度极化所形成的胶凝层
当J随着△P的增长而增长 时，浓度cm也就随之增长，但 大分子的浓度增加到某一值cg
后就会发生淀沉，在膜的表面
出现—层凝胶物。凝胶层浓度 cg从此也就固定下来。因此， 在传质系数km为常数的水流条 件下，水的通量J也就不变， 不再因压差△P增加而增长。
• 其他：气体分离（GS）、渗透蒸发（PVAP）、 液膜（LM）、集成膜技术（IMT）等
电渗析、超滤、反渗透是目前给水与废水处理常用的三种膜分离方法。
滤膜孔径及操作压力
大致说来，超滤用于去除大小大于10倍溶剂分子的颗粒，颗粒相对分子质量小于1000。 对溶剂水而言，即颗粒应约大于2.5nm(水分子为0.28nrn)。 超滤膜的孔径一般为1.5~10nm。超滤系统一般在小于0.5MPa下操作。 反渗透用于占除大小与溶剂同一数量级的颗粒．相对分子质量在10~1000范围内。 对水溶液而言，颗粒的大小约为零点几个纳米。反渗透用半透膜作为滤膜，必须在克 服膜两边渗透压的条件下操作，典型的操作压力为5MPa。 当颗粒物大于约50 nm后，即属于一般的过滤。
膜分离技术的研究进展及其应用展望
膜分离技术的研究进展及其应用展望膜分离技术是一种重要的分离技术，主要通过多孔膜的筛选作用实现物质分离。
该技术已经广泛应用于生物技术、食品工业、化学工业、环保工程、医药等领域。
本文将介绍膜分离技术的研究进展及其应用展望。
一、膜分离技术的研究进展（一）膜材料的研究膜材料是膜分离技术的基础，目前主要有有机膜、无机膜和复合膜三种类型。
有机膜主要包括聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚氨酯薄膜等。
这些膜材料具有重量轻、成本低的特点，但是它们的相对分子质量截止率较低，不能满足高精度的分离要求。
无机膜主要包括陶瓷膜、玻璃膜、金属膜等。
这些膜材料具有相对分子质量截止率高、高温抗腐蚀、使用寿命长的特点，但是成本昂贵，生产工艺复杂。
复合膜则是综合了有机膜和无机膜的优点，同时避免了它们的缺点，被广泛应用于分离领域。
（二）膜分离机理的研究膜分离机理主要包括纳滤、超滤、微滤和逆渗透等，其中逆渗透技术是目前应用最广泛的一种膜分离技术。
它主要利用高压将溶液逆向渗透过一种微孔膜，使得溶液中间的水分子进入膜孔，而其他大分子物质则难以通过膜孔的筛选。
逆渗透技术广泛应用于海水淡化、饮用水净化、污水处理、浓缩果汁等领域。
（三）膜分离过程的研究膜分离过程主要包括内部浓度极化层、外部浓度极化层、膜分离区等几个步骤。
其中，内外两层浓度极化层对分离效果有非常重要的影响，需要根据实际情况进行调整和优化。
此外，膜分离过程中存在一些不确定性因素，如温度、压力、污染物等，这些因素为分离过程带来了一定的不稳定性。
二、膜分离技术的应用展望（一）水处理领域随着全球水资源日益紧张，不断有新的水处理技术被推出。
膜分离技术通过其高效、节能、环保等特点，被认为是未来水处理领域的重要突破口。
目前，膜分离技术已经广泛应用于海水淡化、饮用水净化、污水处理、水中微量有害物质的去除等方面。
（二）食品工业膜分离技术已经广泛应用于食品的处理和包装。
例如，利用膜分离技术，可以从牛奶中分离出蛋白质、糖类、脂肪等成分，生产出优质乳制品；同时，膜分离技术也可以帮助包装行业实现食品保鲜、防腐、防污染等需求，满足人们对于健康、安全、方便的生活需求。
膜分离技术及其应用
膜分离技术及其应用膜分离技术是一种通过半透膜对流体进行分离的方法，广泛应用于水处理、生物科技、食品工业等领域。
本文将介绍膜分离技术的原理、分类及其在不同领域的应用。
一、膜分离技术的原理膜分离技术是利用半透膜的选择性通透特性，通过物质的分子大小、化学性质等差异，将混合物中的物质分离出来。
其原理主要包括渗透、扩散和分离。
渗透是指物质通过膜的透过性能，扩散是指物质在膜上的传递过程，而分离则是指膜对不同物质的选择性分离效果。
二、膜分离技术的分类根据膜的材料和分离方式的不同，膜分离技术可分为多种分类。
常见的分类包括微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。
微滤膜的分离范围通常在0.1-10微米之间，可以用于悬浊物的去除；超滤膜的分离范围为1万至100万道尔顿，可分离大分子物质；纳滤膜的分离范围在100-1000道尔顿之间，用于有机物质和溶解离子的去除；反渗透膜则是利用高压将溶剂逆向渗透，适合用于水处理等领域。
三、膜分离技术在水处理中的应用膜分离技术在水处理中具有重要的应用价值。
它可以有效地去除水中的悬浮物、细菌、病毒、颜色、异味等杂质，使水质得到提升。
其中反渗透膜是应用最为广泛的一种膜分离技术，其通过高压将溶液逆向渗透，将溶质与水分离，获得高纯度的水。
反渗透膜广泛用于饮用水处理、海水淡化、工业废水处理等领域。
四、膜分离技术在生物科技中的应用膜分离技术在生物科技领域有着广泛的应用，主要包括细胞培养、蛋白质纯化、基因工程等方面。
在细胞培养中，通过膜分离技术可以实现细胞和培养基的有效分离，保护细胞的生物完整性。
在蛋白质纯化方面，膜分离技术可以实现对不同大小、电荷的蛋白质的分离和富集。
而在基因工程中，膜分离技术则可以用于DNA片段的纯化和浓缩。
五、膜分离技术在食品工业中的应用膜分离技术在食品工业中有着广泛的应用，主要包括浓缩、分离和改良等方面。
在果汁加工中，膜分离技术可以实现果汁的浓缩和去除其中的水分，提高果汁的品质和口感。
膜分离的基本原理和方法
膜分离技术在分离工程中的重要作用
膜分离技术在分离物质过程中不涉及相变，对能量要求 低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3～1/8，因此和 蒸馏、结晶、蒸发等需要输入能量的过程有很大差异；
膜分离的条件一般都较温和，对于热敏性物质复杂的分 离过程很重要，这两个因素使得膜分离成为生化物质分离的 合适方式：
一.膜分离的基本原理
在一个容器中,用膜把它隔成两部分,膜 的两侧是浓度不同的溶液,通常小分子的 溶剂透过膜向稀溶液侧移动.
渗析(水分、小分子溶质）渗透（仅水分）
• 在乳品工业中，膜技术主要涉及到： 反渗透（RO）除去水，使溶液浓缩。 毫微过滤(NF)通过除去单价的成分如钠、氯（部分 脱盐），实现有机成分的浓缩。 超滤（UF）大分子的浓缩。 微滤（MF）除去细菌，大分子分离。
• 3、无化学变化。典型的物理分离过程，不用化学试剂 和添加剂，产品不受污染；
• 4、选择性好。可在分子级内进行物质分离，具有普遍 滤材无法取代的卓越性能； 5、适应性强。处理规模可大可小，可以连续也可以间 隙进行，工艺简单，操作方便，结构紧凑、维修费用 低易于自动化 。
存在的问题：
• 1、在操作中膜面会发生污染，使膜性能降低，故有必要 采用与工艺相适应的膜面清洗方法;
无化学变化 ：典型的物理分离过程，不用化学试剂和添
加剂，产品不受污染；
选择性好 可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代 的卓越性能； 适应性强 处理规模可大可小，可以连续也可以间歇进行，工艺
简单，操作方便，结构紧凑、维修费用低，易于自动化。
• 膜分离是借助于膜而实现各种分离的过程称之为膜分离。膜 分离是利用天然或人工合成的，具有选择透过性的薄膜，以 外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分体系进行 分离、分级、提纯和浓缩的方法。分离用的膜具有选择渗透 性，也就是说，膜只能使某些分子通过，这对乳品工业具有 重要的意义，膜可以有效地把牛乳中的水分与其他成分分开。 所谓的膜，是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一 层薄的凝聚相，它把流体相分隔为互不相通的两部分，并能 使这两部分之间产生传质作用。
《膜分离技术》课件
控制运行参数
根据实际运行情况，调整压力、流量等运行 参数，优化处理效果。
应急处理
针对突发故障或水质异常情况，采取相应的 应急处理措施，确保系统稳定运行。
04
膜分离技术的优势与局限 性
优势
高效分离
膜分离技术能够高效地分离混合物中 的不同组分，实现高纯度产品的制备 。
节能环保
膜分离过程通常在常温下进行，能耗 较低，且不产生有害物质，符合绿色 环保理念。
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THANKS
膜分离技术需要使用特定的化学品进行清洗和维护，因此化学品成本 也是需要考虑的因素。
环境效益分析
减少污染排放
膜分离技术可以有效地减少工业 废水中的有害物质排放，减轻对 环境的污染。
节约资源
膜分离技术可以提高资源的利用 率，减少浪费，对环境保护具有 积极的影响。
提高生产效率
膜分离技术可以优化生产流程， 提高生产效率，降低能耗和资源 消耗，从而减少对环境的负面影 响。
特点
孔径分布均匀、过滤精度 高、阻力小。
03
膜分离技术的工艺流程
原水预处理
去除大颗粒杂质
通过过滤、沉淀等方法去除原水中较大的颗粒、悬浮物和杂质。
降低浊度
通过加入絮凝剂、沉淀等方法降低原水的浊度，提高水质清晰度。
调节pH值
根据不同膜材料的特性，通过加酸或加碱调节原水的pH值至适宜 范围。
膜组件的安装与调试
2
膜分离技术可以有效地去除医药产品中的杂质和 有害物，膜分离技术的应用前 景越来越广阔，为新药研发和生产提供了新的技 术支持。
06
膜分离技术的经济效益分 析
投资成本分析
设备购置成本
膜分离技术的设备购置成本较高，包括膜组件、泵、管道等。
膜分离工程-第十章-膜污染要点
层面积． • Tansel在此基础上提出了一种超滤系统通量下降模型， • (Rm+Rc) t=t／(Rm+Rc)t=0=1-α+αe1/γ • 式中，γ为污染时间常数；α表征膜污染的程度．此数学模型
1.水温5-40℃ 2.好氧量<3mg/L 3.游离氯<0.2mg/L 4.铁<0.3mg/L
5.锰<0.1mg/L 6.浊度<0.3mg/L 7.淤泥密度指数<3-5mg/L
醋酸纤维RO膜对进水水质的要求
⑴原料液预处理(SDI的测定)
判断反渗透和纳滤进水胶体和颗粒污
染程度的最好技术是测量进水淤积指 数(Silt density index, SDI值)，有时也 称为污染指数(FI值)。它是设计 RO/NF预处理系统之前应该进行测定 的重要指标，同时在RO日常操作时也 需定时地检测。
上沉积引起的膜通量下降，则一种标准阻塞模型被建立： • (Rm+Rc) t=t／(Rm+Rc)t=0=（1+Bt）2， • B=KsJv0 • 式中，Ks指每单位流体横截面面积的下降．此表达式表示系
统阻力的依时性．
膜污染的数学模型
• 而若假设所有粒子到达膜面时不会直接阻塞膜面积，而是附 着在其它已阻塞膜孔粒子上，另一种凝胶化模型则表示为：
ห้องสมุดไป่ตู้
防止膜污染的方法
膜应用过程中产生膜的污染是很难避免的，但 是通过对不同的膜污染情况采取相应的措施来 减小膜的污染程度是可行的。
膜分离技术及应用范围
膜分离技术及应用范围膜分离技术是一种利用半透膜将混合物分离成两个或多个组分的物理分离技术。
该技术具有高效、节能、环保、易操作等优点，已广泛应用于化工、环保、食品、医药等领域。
膜分离技术的应用范围非常广泛，包括但不限于以下几个方面。
首先，在化工领域，膜分离技术被广泛应用于分离和提纯化工产品。
例如，通过膜分离技术可以实现对有机溶剂、醇类、酚类等化工产品的分离和提纯，提高产品的纯度和质量，降低生产成本，减少环境污染。
其次，在环保领域，膜分离技术可以应用于废水处理、污水处理和水处理等方面。
通过膜分离技术可以实现对废水中有机物、重金属离子、悬浮物等污染物的高效分离和回收，从而达到废水处理和资源回收的目的，减少对环境的污染。
再次，在食品加工领域，膜分离技术可以应用于浓缩、分离、提纯和干燥等方面。
例如，通过膜分离技术可以实现果汁的浓缩、乳制品的分离和提纯、酒精的脱水等工艺，提高食品加工的效率和产品质量。
此外，在医药领域，膜分离技术可以应用于药物的纯化、浓缩、分离等方面。
例如，通过膜分离技术可以实现对生物制药产品、药物原料的纯化和浓缩，提高药物的纯度和质量，保证药物的安全性和有效性。
除此之外，膜分离技术还可以应用于生物工程、生物能源、化学反应工程、电子工业、海水淡化等领域。
例如，在生物工程领域，膜分离技术可以应用于生物反应器的离心浓缩、固定化酶的制备等方面；在生物能源领域，膜分离技术可以应用于生物柴油的生产、生物酒精的提纯等方面；在化学反应工程领域，膜分离技术可以应用于化学反应的产物分离、反应废水的处理等方面；在电子工业领域，膜分离技术可以应用于半导体制造、电镀废水的处理等方面；在海水淡化领域，膜分离技术可以应用于海水淡化厂的膜组件、盐水处理等方面。
总的来说，膜分离技术具有广泛的应用领域和巨大的应用前景。
随着科学技术的不断发展和进步，膜分离技术将会在更多领域得到应用，并将成为推动各行业技术进步和产业发展的重要推动力量。
2024年膜分离技术市场规模分析
2024年膜分离技术市场规模分析引言膜分离技术是一种基于膜的物质分离过程，广泛应用于水处理、化学工程、制药、食品与饮料等领域。
随着全球水资源紧缺和环境污染的加剧，膜分离技术的需求不断增长。
本文将对膜分离技术市场规模进行分析，从市场规模、发展趋势和关键驱动因素等方面进行探讨。
市场规模根据市场研究报告，全球膜分离技术市场规模从2018年的150亿美元增长到2025年的近250亿美元。
亚太地区是膜分离技术市场的主要增长驱动因素之一，其规模预计将保持高速增长。
此外，北美地区也是膜分离技术市场的重要消费地，其市场规模也在稳步增长。
发展趋势1.新兴应用领域增长：膜分离技术在医药、生物工程、能源等新兴领域的应用不断增加。
随着医药技术的进步，生物分离和药物纯化方面对膜分离技术的需求不断增加，推动了市场的发展。
2.膜材料创新：膜分离技术的发展受益于膜材料技术的创新。
新型膜材料具有更高的选择性和通透性，可以更好地满足特定应用需求。
例如，纳米级膜材料的发展为水处理、气体分离等领域提供了更高效的解决方案。
3.持续研发投入：膜分离技术领域的主要参与者不断加大研发投入，以改进技术并推动市场发展。
研发投入包括膜材料的改进、新技术的开发和应用的拓展等。
这些举措将进一步推动市场的发展。
关键驱动因素1.环境意识的增强：水资源短缺和水污染问题成为全球关注的焦点。
膜分离技术作为一种高效的水处理技术，被广泛应用于海水淡化、废水处理等领域。
环境意识的增强推动了膜分离技术市场的增长。
2.工业需求增加：化工、制药、食品与饮料等行业对膜分离技术的需求也在增加。
膜分离技术的广泛应用可以满足工业生产过程中对纯化和分离的需求，提高产品质量和生产效率。
3.政府支持：许多国家和地区的政府通过政策和资金支持鼓励膜分离技术的发展。
政府的支持措施包括减免税收、提供研发资金等，进一步推动了市场的发展。
总结膜分离技术市场规模在全球范围内呈现增长趋势。
新兴应用领域的增长、膜材料技术创新和持续的研发投入是市场发展的驱动因素。
化学工程与工艺细分专业
化学工程与工艺细分专业
1. 反应工程：专注于研究化学反应过程，包括反应器设计、反应动力学、催化剂开发等。
该领域涉及化学反应的速率、效率和选择性的优化。
2. 分离工程：涉及物质的分离和纯化技术，如蒸馏、萃取、吸收、膜分离等。
分离工程用于从混合物中分离出目标产物或去除杂质。
3. 化学工艺设计：强调化学过程的设计和优化，包括流程模拟、设备选择、能量集成等。
该领域关注整个生产过程的经济效益和可持续性。
4. 生物化学工程：结合生物学和化学工程原理，应用于生物技术和生物制药领域。
这包括生物反应器设计、发酵过程优化、生物分离等。
5. 催化工程：研究催化剂的开发、表征和应用，以提高化学反应的效率和选择性。
催化工程在化学合成、环境保护和能源转化等领域具有重要作用。
6. 过程控制与自动化：涉及化学过程的控制和监测系统，包括传感器、控制器和自动化技术的应用。
该领域旨在提高生产过程的稳定性和可靠性。
7. 高分子材料工程：专注于高分子材料的合成、加工和应用，包括塑料、橡胶、纤维等。
该领域涉及材料的性能改进、成型工艺和产品设计。
8. 环境化学工程：关注环境保护和可持续发展，包括废水处理、空气污染控制、固体废弃物管理等。
该领域旨在开发有效的环境污染治理技术。
这些细分专业领域相互关联，共同构成了化学工程与工艺的学科体系。
学生可以根据自己的兴趣和职业目标选择适合的专业方向进行深入学习和研究。
膜分离实验报告
膜分离实验一.实验目的1．了解膜的结构和影响膜分离效果的因素，包括膜材质、压力和流量等。
2．了解膜分离的主要工艺参数，掌握膜组件性能的表征方法。
3. 了解和熟悉超滤膜分离的工艺过程。
二.基本原理膜分离技术是最近几十年迅速发展起来的一类新型分离技术。
膜分离是以对组分具有选择性透过功能的人工合成的或天然的高分子薄膜（或无机膜）为分离介质，通过在膜两侧施加（或存在）一种或多种推动力，使原料中的某组分选择性地优先透过膜，从而达到混合物的分离，并实现产物的提取、浓缩、纯化等目的的一种新型分离过程。
其推动力可以为压力差（也称跨膜压差）、浓度差、电位差、温度差等。
膜分离过程有多种，不同的过程所采用的膜及施加的推动力不同，通常称进料液流侧为膜上游、透过液流侧为膜下游。
微滤（mf）、超滤（uf）、纳滤（nf）与反渗透（ro）都是以压力差为推动力的膜分离过程，当膜两侧施加一定的压差时，可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜，而微粒、大分子、盐等被膜截留下来，从而达到分离的目的。
四个过程的主要区别在于被分离物粒子或分子的大小和所采用膜的结构与性能。
微滤膜的孔径范围为0.05～10μm，所施加的压力差为0.015～0.2mpa；超滤分离的组分是大分子或直径不大于0.1μm的微粒，其压差范围约为0.1～0.5mpa；反渗透常被用于截留溶液中的盐或其他小分子物质，所施加的压差与溶液中溶质的相对分子质量及浓度有关，通常的压差在2mpa左右，也有高达10mpa的；介于反渗透与超滤之间的为纳滤过程，膜的脱盐率及操作压力通常比反渗透低，一般用于分离溶液中相对分子质量为几百至几千的物质。
2.1微滤与超滤微滤过程中，被膜所截留的通常是颗粒性杂质，可将沉积在膜表明上的颗粒层视为滤饼层，则其实质与常规过滤过程近似。
本实验中，以含颗粒的混浊液或悬浮液，经压差推动通过微滤膜组件，改变不同的料液流量，观察透过液测清液情况。
对于超滤，筛分理论被广泛用来分析其分离机理。
化学工程中的膜分离技术
发展趋势：随着膜技术的不断 发展，超滤膜分离技术在工业 中的应用将越来越广泛
纳滤膜分离技术的原理：利用纳滤膜的孔径大小，选择性地分离不同分子量的物质 纳滤膜分离技术的应用：主要用于水处理、食品加工、制药等领域 纳滤膜分离技术的优点：操作简便、能耗低、分离效果好 纳滤膜分离技术的局限性：对膜的材质和性能要求较高，需要定期更换和维护
膜分离技术在食品加工领域的 应用前景看好
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汇报人：
工业应用：在化工、冶金、能源等领域，膜分离技术可以用于气体分离，提高生产效率和产品质量
环保应用：在环保领域，膜分离技术可以用于气体分离，如废气处理、空气净化等
技术优势：膜分离技术具有高效、节能、环保等优点，在气体分离方面具有广泛的应用前景
生物制药：用于分离纯化生物药物，提高药物纯度和安全性 生物发酵：用于发酵过程中产物的分离和纯化，提高发酵效率和产品质量 生物污水处理：用于污水处理，去除有害物质，提高水质 生物能源：用于生物能源生产，如生物乙醇、生物柴油等，提高能源利用效率和环保性能
研究新型膜材料：如纳米 材料、复合材料等
开发新型制备方法：如电 纺、溶液浇铸等
提高膜性能：如提高膜的 渗透性、选择性等
降低成本：如降低膜的制 备成本、运行成本等
解决环境问题：如减少废 水排放、降低能耗等
提高膜分离技术的应用范 围：如食品、医药、环保 等领域
废水处理：膜分 离技术在废水处 理中的应用越来 越广泛，可以有 效去除有害物质， 提高水质。
膜分离技术的发展 趋势和挑战
研发新型膜材 料：提高膜的 耐腐蚀性、耐 高温性和耐高
压性
优化膜结构： 提高膜的通透
性和选择性
改进膜制备工 艺：提高膜的 均匀性和稳定
工程化学的名词解释
工程化学的名词解释工程化学是一个综合性学科，将化学原理与工程应用相结合，研究如何将化学技术应用于工程领域，实现工程过程的有效控制和优化。
它涵盖了化学工程、化学技术、化学处理以及化学过程工程等多个重要领域。
本文将对工程化学中的一些关键名词进行解释和阐述，帮助读者更好地理解这一学科。
一、工程化学工程化学是一门跨学科的学科，综合了化学、化工、材料科学、能源科学等领域的知识，旨在应用化学原理和技术解决工程过程中的问题。
工程化学研究的方向包括新材料的合成与应用、能源的开发与利用、化工过程的优化与控制等。
通过工程化学的研究和应用，可以提高工程过程的效率和可持续性，为工程领域的发展做出贡献。
二、反应工程反应工程是工程化学中的一个重要分支，研究化学反应的基本原理及其在工业生产中的应用。
反应工程包括反应器设计、反应过程优化、反应动力学等内容。
通过对反应工程的研究，可以提高反应过程的产率、选择性和能源利用效率，从而提高产品的质量和降低生产成本。
三、传质现象传质现象是工程化学中的一个重要概念，研究物质在不同相之间的传递过程。
传质现象包括质量传递和能量传递两个方面。
在工程化学中，传质现象的研究对于理解工程过程中的混合、分离、反应等关键环节具有重要意义。
通过对传质现象的控制和优化，可以实现工程过程的高效运行和产品质量的提升。
四、分离工程分离工程是工程化学中的一个核心内容，旨在通过物质的分离提纯，实现产品的纯度和品质要求。
分离工程涵盖了各种分离技术，如蒸馏、萃取、吸附、膜分离等。
通过选择合适的分离工艺和优化操作条件，可以实现对混合物的分离和提纯，满足工业生产的需求。
五、过程控制过程控制是工程化学中的关键环节，旨在实现工程过程的稳定运行和优化控制。
过程控制涉及传感器、测量仪表、控制器等技术，通过对工程过程中的关键参数进行实时监测和调节，实现对过程的有效控制。
过程控制的研究对于提高工程过程的自动化程度、减少操作风险和提高生产效率具有重要意义。
膜分离技术综述
膜分离技术综述摘要：阐述了膜分离技术的特点，并介绍了各种膜分离技术的分离原理以及较全面的综述了它们在的研究现状，及相关领域的应用。
关键词：膜分离技术原理研究现状相关应用正文：膜分离技术是近三十多年来发展起来的高新技术，是多学科交叉的产物，亦是化学工程学科发展新的增长点。
它与传统的分离方法比较，具有如下明显的优点：1.高效：由于膜具有选择性，它能有选择性地透过某些物质，而阻挡另一些物质的透过。
选择合适的膜，可以有效地进行物质的分离，提纯和浓缩；2.节能：多数膜分离过程在常温下操作，被分离物质不发生相变, 是一种低能耗，低成本的单元操作；3.过程简单、容易操作和控制；4.不污染环境。
由于这些优点、使膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，已广泛有效地应用于石油化工、生化制药、医疗卫生、冶金、电子、能源、轻工、纺织、食品、环保、航天、海运、人民生活等领域，形成了独立的新兴技术产业。
目前，世界膜市场以每年递增14～30％速度发展，它不仅自身形成了每年约百亿美元的产值，而且有力地促进了社会、经济及科技的发展。
特别是，它的应用与节能、环境保护以及水资源的再生有密切的关系，因此在当今世界上能源短缺、水荒和环境污染日益严重的情况下，膜分离技术得到世界各国的普遍重视，欧、美、日等发达国家投巨资立专项进行开发研究，已取得在此领域的领先地位。
我国在“六五”、“七五”、“八五”、“九五”以及863、973计划中均列为重点项目，给予支持。
关于发展膜分离技术的重要性，美国官方的文件说，“18世纪电器改变了整个工业过程，而20世纪膜技术改变了整个面貌”。
1987年日本东京召开的国际膜与膜过程会议上，曾将“21世纪的多数工业中膜过程所扮演的战略角色”列为专题进行深入讨论，与会的专家一致认为，膜技术将是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一。
世界著名的化工与膜专家，美国国家工程院院士、北美膜学会主席黎念之博士(我校化工系兼职教授)在1994年应邀访问我国时说“要想发展化工就必须发展膜技术”。
膜分离技术在化学工程中的应用案例
膜分离技术在化学工程中的应用案例膜分离技术是一种通过膜的选择性渗透性，实现物质分离的技术。
它凭借着高效、低能耗和环保等特点，广泛应用于化学工程领域。
本文将通过多个应用案例，介绍膜分离技术在化学工程中的重要性和实际应用。
首先，膜分离技术在水处理中的应用是化学工程领域中最常见的案例之一。
对于工业废水、饮用水和海水淡化等水处理过程，膜分离技术具有独特的优势。
例如，在工业废水处理中，通过超滤膜可以有效地去除污染物和悬浮物，使水质得到改善。
此外，反渗透膜可以在海水淡化过程中实现盐的去除，提供大量的淡水资源。
因此，膜分离技术在水处理行业中发挥着重要的作用，为人们提供干净的水资源。
其次，膜分离技术在医药领域的应用也非常广泛。
药物分离、浓缩和纯化是新药研发过程中的重要环节。
膜分离技术可以通过纳滤膜和超滤膜等，将多肽、蛋白质和细胞和其他杂质分离开来。
同时，膜分离技术还可以用于药物传输系统中，通过药物透过膜的选择性，实现药物的控释。
这不仅提高了新药研发的效率，还提供了高质量的药物产品。
膜分离技术还被应用于化学品生产过程中。
例如，乙烯和丙烯各向异性聚合物的制备需要高纯度的单体。
在传统的分离工艺中，需要耗费大量的能量和成本。
而通过膜分离技术，可以将乙烯和丙烯与其他杂质分离开，提高反应的纯度。
此外，膜分离技术也可以应用于溶剂的回收和废物处理中，实现资源的循环利用和环境的可持续发展。
膜分离技术还在能源领域发挥着重要的作用。
例如，在油田开发中，使用膜分离技术可以实现油水分离和CO2的捕获。
这有助于提高油田开采的效率，减少环境污染。
此外，膜分离技术还被应用于氢气的纯化和储存中，为氢能源的开发和利用提供了技术支持。
最后，膜分离技术在化学工程中不仅在以上领域得到广泛应用，还在生物工程、生物医学和食品工程中有着重要的应用。
例如，在生物制药工艺中，膜分离技术可以用于细胞培养液的纯化和浓缩。
在食品工程中，膜分离技术可以实现乳制品的浓缩和酒精的提取。
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是材料科学和过程工程科学等诸多学科交叉结合、相互渗透而产生的新领域，是当代新型高效的共性技术，特别适合于现代工业对节能、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要，成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。
膜分离技术推广应用的覆盖面在一定程度上反映一个国家过程工业，能源利用和环境保护的水平。
膜分离技术以选择性透过膜为分离介质。
在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。
膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。
现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体膜分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术。
膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法，与传统分离操作(如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换等)相比较，其过程大多为无相变化，可以在常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小和污染轻等优点。
1.微滤(MF)Microfiltration，其特点：对称细孔高分子膜，孔径0.03～10 nm，滤除≥50 nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂和溶解物，被截留物质：悬浮物、细菌和微粒子。
2.超滤(UF)Ultrafiltration，其特点：非对称结构的多孔膜，孔径l～20 nm，滤除5～100 nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：溶剂、离子和小分子，被截留物质：蛋白质、各类酶、细菌和乳胶。
3.纳滤(NF)Nanofiltration，其特点：1 nm的微孔结构，滤除相对分子质量在200～2000，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂、相对分子质量<200，被截留物质：溶质、二价盐、糖和染料 (相对分子质量200～1000)。
4.反渗透(RO)Reverse Osmosis，其特点：带皮层的不对称膜、复合膜(<l nm)，用于水溶液中溶解性盐的脱除，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂，被截留物质：无机盐、糖类、氨基酸和BOD。
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是材料科学和过程工程科学等诸多学科交叉结合、相互渗透而产生的新领域，是当代新型高效的共性技术，特别适合于现代工业对节能、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要，成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。
膜分离技术推广应用的覆盖面在一定程度上反映一个国家过程工业，能源利用和环境保护的水平。
膜分离技术以选择性透过膜为分离介质。
在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。
膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。
现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体膜分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术。
膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法，与传统分离操作(如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换等)相比较，其过程大多为无相变化，可以在常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小和污染轻等优点。
1.微滤(MF)Microfiltration，其特点：对称细孔高分子膜，孔径0.03～10 nm，滤除≥50nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂和溶解物，被截留物质：悬浮物、细菌和微粒子。
2.超滤(UF)Ultrafiltration，其特点：非对称结构的多孔膜，孔径l～20nm，滤除5～100nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：溶剂、离子和小分子，被截留物质：蛋白质、各类酶、细菌和乳胶。
3.纳滤(NF)Nanofiltration，其特点：1nm的微孔结构，滤除相对分子质量在200～2000，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂、相对分子质量<200，被截留物质：溶质、二价盐、糖和染料(相对分子质量200～1000)。
4.反渗透(RO)Reverse Osmosis，其特点：带皮层的不对称膜、复合膜(<l nm)，用于水溶液中溶解性盐的脱除，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂，被截留物质：无机盐、糖类、氨基酸和BOD。
膜分离技术
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膜分离技术
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１、膜分离技术发展概述
1784年 阿贝.诺伦特首次揭示膜分离现象 1960年洛布和索里拉金 醋酸纤纸素膜 1964年 美国通用原子公司 螺旋式反渗透组件 1965年 美国加利福尼亚大学 管式反渗透装置 1967年 美国杜邦公司首次研制了以尼龙为材料 的中空纤维组件, 1970年又研制了以芳香聚酰 胺为膜材料的中空纤维组件 1968年 美籍华人黎念之研究出乳化液膜 70年代 Cussler研制了含流动载体的液膜
第1章 膜分离技术
(Membrane Separation Processes)
本章主要内容:
膜分离技术概述
扩散渗析（diffusion dialysis）
反渗透（ reverse osmosis)
电渗析(electro-dialysis)
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膜分离技术
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1.1 膜分离概述
1、膜分离发展概述 2、膜分离的概念 3、膜分离法的分类 4、膜分离技术的特点 5.膜分离法的应用
99％
多孔层, 孔径 （1000－4000） ×10－10m
这种膜有不对称结构: 表面结构致密, 孔隙很小, 通称为表皮 层或致密层、活化层； 下层结构较疏松, 孔隙较大, 通称为多 孔层或支撑层。
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膜的照片
在相对湿度为100％时, 膜的含水量高达60％, 其中表皮层只含10％－20％, 且主要是以氢 键形式结合结合水。
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2. 扩散渗析法原理
渗析液A+ B－
H2O
H2O A+
B－ B－ B－
（1）
膜分离技术在化学工程中的应用
膜分离技术在化学工程中的应用膜分离技术是一种重要的化学工程技术，广泛应用于各个领域。
它通过利用膜的选择性分离性质，将混合物中的组分分离出来，达到纯化、浓缩、分级等目的。
膜分离技术因其高效、节能、环保等优点，被广泛应用于化学工程中。
首先，膜分离技术在水处理领域发挥着重要作用。
水是生命之源，但现代工业和生活中的废水、污水却带来了严重的环境问题。
膜分离技术可以通过超滤、微滤、纳滤等不同类型的膜，将废水中的悬浮物、溶解物、有机物等有害物质分离出来，达到净化水质的目的。
此外，膜分离技术还可以应用于海水淡化，通过反渗透膜将海水中的盐分分离出来，从而获得淡水资源。
其次，膜分离技术在化学品生产中也有广泛应用。
例如，在化学合成过程中，常常需要对反应产物进行纯化和分离。
传统的分离方法如蒸馏、结晶等往往耗能且效率低下，而膜分离技术则能够高效地实现组分的纯化和分离。
此外，膜分离技术还可以应用于气体分离，如通过气体分离膜将混合气中的某种特定气体分离出来，广泛应用于石油化工、天然气加工等领域。
此外，膜分离技术在生物医药领域也有重要应用。
例如，在药物生产中，常常需要对药物进行纯化和分离。
膜分离技术可以通过超滤、纳滤等膜将药物中的杂质、溶剂等分离出来，从而提高药物的纯度和质量。
此外，膜分离技术还可以应用于生物分离和浓缩，如血浆分离、细胞培养液浓缩等，为生物医药研究和生产提供了重要的技术手段。
总之，膜分离技术在化学工程中的应用非常广泛。
它在水处理、化学品生产、生物医药等领域发挥着重要的作用。
膜分离技术以其高效、节能、环保等优点，成为化学工程领域的重要技术之一。
随着科技的进步和创新，相信膜分离技术在未来会有更广泛的应用和发展。
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博士 □
学分：1.5
学术专长 水质控制工程，材料腐蚀 与防护，应用电化学
教授
应用化学
濮文虹
Hale Waihona Puke 副教授应用化学47
水质控制工程，材料腐蚀 与防护，应用电化学
张敬东
副教授
应用化学
35
水质控制工程，材料腐蚀 与防护，应用电化学
教学大纲（章节目录） ： 1. 了解膜科学与技术在分离与浓缩工程中不可缺少、不可替代的重要作用和地 位； 2. 了解和掌握各种膜技术的基本原理，膜分离设备、装置的结构，应用工艺流 程，适用范围，注意事项，应用实例，技术经济效益，优缺点，以及最新 科学研究与工程技术进展等。
绪论
第一章
膜与膜分离
1.0 概述 1.1 商业化膜分离过程 1.2 膜基平衡过程 1.3 新膜分离过程 1.4 选择性 1.5 比产值 1.6 操作的可靠性 1.7 仿生膜的开发 1.8 新型膜材料及膜系统的开发与研究
第二章
膜材料化学
2.1 几种有代表性的纤维素的来源和组成 2.2 纤维素系聚合物重复单元结构及主要性质 2.3 常作膜材料的酰胺类聚合物 2.4 常见的含氮芳香高分子重复单元 2.5 未掺杂及掺杂聚合物导电率 2.6 几种常见键的键能 2.7 改变高分子的排列方式 2.8 高通量、高抗污染膜材料的研发
第五章
压力驱动膜过程简介
5.1 简介 5.2 基本原理及操作模式 5.3 过程和孔结构表征 5.4 特点及应用范围
第六章
电膜过程
6.1 渗析 6.2 电渗析 6.3 离子交换膜 6.4 EDR 6.5 EDI 6.6 双极膜及其应用
第七章
其他膜过程
7.1 膜控制释放技术 7.2 膜反应器 7.3 膜蒸馏 7.4 渗透汽化
主要参考书： 1. （英 ) P. 希利斯编 刘广立 , 赵广英译 膜技术在水和废水处理中的应用 Membrane
technology in water and wastewater treatment 化学工业出版社，2003 2. 邵刚 膜法水处理技术（第 2 版）北京冶金工业出版社，1992
第三章
膜制备化学
3.1 膜的 10 种化学制备方法 3.2 膜的 9 种物理制备方法 3.3 聚苯醚磺化物在常见溶剂中的溶解性能 3.4 常用溶剂的溶解度参数值 3.5 无机膜的制备 3.6 有机膜的制备 3.7 无机－有机复合膜的制备方法
第四章
膜传递工学
4.1 引言 4.2 传质微分方程 4.3 不可逆热力学 4.4 几种传质模型
第八章
膜技术应用工程
8.1 水的脱盐及软化-淡水工程 8.2 工业纯水、超纯水的制备 8.3 膜分离技术在医药工业与医疗中的应用 8.4 膜分离、浓缩技术在生物工程中的应用 8.5 食品工业中的膜分离技术 8.6 膜技术在冶金工业中的应用 8.7 环境工程中的污水、废水处理与回用
教材： 任建新 膜分离技术及其应用 化学工业出版社 2003
表 3． 环境工程
学院（系、所）
硕士 研究生课程简介
课程名称：膜化学与膜分离工程 英文名称：Membrane
Science and Technology
课程类型：□讲授课程 □研讨课程 考核方式： 专题文章、读书报告，专题演讲 教学方式：多媒体教学
■
适用专业：环境工程、市政工程、材料 适用层次： 硕士 科学与工程、建环设备工程、化学、化 学工艺与工程、生命科学 开课学期： 先修课程要求： 课程组教师姓名 杨昌柱 职 称 专 业 年 51 龄 总学时/讲授学时：24