膜技術及其應用

《膜技術及其應用》以微濾、超濾、納濾、反滲透、氣體分離等得到成熟工業應用並在工業過程和生活中扮演舉足輕重的作用的膜過程為出發點，詳細闡述了這些膜過程的基本概念、常用的膜材料、膜的製備方法及其在城市汙水處理、油水分離、純水生產、氣體淨化、農藥生產廢水處理、垃圾滲濾液處理等工業過程中的典型應用，力圖能夠反映當前膜領域的知識體系和膜技術在的工業應用技術成果。本書內容注重膜的基礎理論和工業應用的結合，帶領讀者從瞭解不同膜過程的基本特點入手，來瞭解膜技術在工業過程中的應用及其在解決人類面臨的能源短缺、環境污染和人類健康等問題方面的應用。

本書可以作為高等院校化學工程類、環境保護類學生學習膜知識的教材，也可以作為從事環境保護的技術人員、管理人員及關注環境保護事業的讀者普及膜知識、學習膜技術工業應用的參考用書。

第1 章 緒論 1
1.1 膜的定義、分類及其應用 1
1.2 膜的性能指標 7
1.3 膜技術應用及前景 8
參考文獻 11

第2 章 膜的基礎知識 12
2.1 膜材料 12
2.1.1 有機膜材料 12
2.1.2 無機膜材料 16
2.2 膜組件 19
2.2.1 板框式反滲透膜組件 19
2.2.2 管式反滲透組件 20
2.2.3 中空纖維式膜組件 20
2.2.4 卷式膜組件 21
2.3 膜的製備 22
2.3.1 均質對稱膜的製備 22
2.3.2 非對稱膜的製備 23
2.3.3 無機膜的製備 27
參考文獻 29

第3 章 膜技術在城市汙水處理中的應用 32
3.1 城市污水的處理方法 32
3.1.1 生物處理法 32
3.1.2 強化一級處理技術 39
3.1.3 物理處理法 40
3.2 城市汙水處理的級別 44
3.3 城市汙水處理膜的分類、製備 45
3.3.1 膜的分類 45
3.3.2 膜的製備 45
3.4 膜生物反應器及工程應用 46
3.4.1 膜生物反應器概述 46
3.4.2 常見的 MBR 工藝簡介 47
3.4.3 MBR 的設計要點 49
3.4.4 MBR 運行-清洗要點及注意事項 53
3.4.5 MBR 的工程應用 57
3.5 超濾膜工藝及工程應用 61
3.5.1 超濾膜工藝的設計 61
3.5.2 超濾膜在沙河再生水廠污水深度處理中的應用 61
3.5.3 超濾膜在昌平再生水廠污水深度處理中的應用 63
3.5.4 浸沒式超濾系統在北京清河再生水廠中的應用 65
3.6 膜耦合技術及應用 66
3.6.1 高級氧化與膜技術的耦合技術 66
3.6.2 活性炭與膜技術的耦合技術 69
3.7 膜技術在國內外城市污水處理應用中的發展方向 70
3.7.1 以膜技術為核心的MBR 優化 70
3.7.2 膜技術促進污水回用 74
參考文獻 75

第4 章 膜技術在農村汙水處理中的應用 77
4.1 農村汙水處理概況 77
4.1.1 活性污泥法 78
4.1.2 人工濕地 78
4.1.3 地下滲濾 79
4.1.4 氧化塘 79
4.1.5 生物膜技術 80
4.1.6 膜分離技術 80
4.2 膜技術在農村汙水處理中的應用現狀與特點 81
4.2.1 應用現狀 81
4.2.2 膜性能特點 82
4.3 典型案例介紹 82
4.3.1 污水集中處理 82
4.3.2 農村污水一體化設備 83
4.4 未來發展方向預測 88
參考文獻 88

第5 章 膜技術在電泳塗裝上的應用 90
5.1 電泳塗裝工藝介紹 90
5.2 陽極（陰極）膜在電泳塗裝中的應用 92
5.2.1 電泳原理介紹 92
5.2.2 陽極系統簡介 92
5.3 UF（超濾）系統 96
5.3.1 超濾及其特點 97
5.3.2 超濾在塗裝中的作用 97
5.3.3 電泳漆用超濾膜及其組件 97
5.3.4 電泳漆超濾系統組成 98
5.4 應用案例一——杭州某公司超濾陽極系統 99
5.4.1 超濾系統 99
5.4.2 陽極系統 101
5.5 應用案例二——陝西某汽車公司超濾陽極系統 102
5.5.1 超濾系統 102
5.5.2 陽極系統 105
參考文獻 106

第6 章 膜技術在油水分離中的應用 107
6.1 油水分離方法 107
6.2 油水分離膜 108
6.2.1 油水分離膜的種類 109
6.2.2 油水分離膜材料 112
6.2.3 膜技術工藝選擇 116
6.3 應用 117
6.3.1 陶瓷膜在油水分離中的應用 117
6.3.2 聚合物膜在油水分離中的應用 121
6.3.3 納米纖維膜在油水分離中的應用 122
6.4 存在的問題與發展趨勢 122
6.4.1 存在的問題 122
6.4.2 發展趨勢 123
參考文獻 123

第7 章 膜技術在純水生產中的應用 130
7.1 純水製備技術簡介 131
7.1.1 蒸餾法 131
7.1.2 離子交換法 131
7.1.3 膜分離 132
7.1.4 組合技術 134
7.2 純水生產中的膜技術原理 138
7.2.1 反滲透技術 138
7.2.2 電滲析與離子交換膜 139
7.2.3 正滲透膜 143
7.2.4 膜蒸餾 146
7.2.5 預處理技術 149
7.3 應用 150
7.3.1 電子工業用水 150
7.3.2 醫藥工業用水 152
7.3.3 鍋爐補給水 154
7.3.4 直飲水及食品工業用水 157
7.3.5 實驗室科研用水 158
參考文獻 160

第8 章 膜技術在氣體分離中的應用 162
8.1 分離原理 162
8.1.1 多孔膜 163
8.1.2 非多孔膜 163
8.2 氣體分離膜的類別 166
8.2.1 無機膜 166
8.2.2 有機高分子膜材料 167
8.2.3 微孔有機聚合物材料 167
8.2.4 無機-有機雜化膜 168
8.2.5 促進傳遞膜 168
8.3 性能參數 168
8.3.1 溶解度係數 168
8.3.2 擴散係數 169
8.3.3 滲透係數 169
8.3.4 分離係數 169
8.4 工業應用 169
8.4.1 氫氣純化 169
8.4.2 二氧化碳分離 171
8.4.3 膜法富氧 171
8.4.4 膜法富氮 172
8.4.5 氦氣/甲烷分離 173
8.4.6 有機蒸氣回收 173
8.4.7 蒸汽滲透法脫濕 174
參考文獻 176

第9 章 膜技術在燃料電池中的應用 179
9.1 燃料電池離子交換膜 179
9.1.1 燃料電池離子交換膜的發展歷史 179
9.1.2 燃料電池用離子交換膜的產業現狀 186
9.1.3 燃料電池用離子交換膜的未來發展方向 190
9.2 燃料電池離子交換膜的應用案例 191
參考文獻 192

第10 章 膜分離技術在藥物生產中的應用 195
10.1 膜分離的基本過程和特徵 196
10.2 膜分離技術的分類及其應用 196
10.2.1 微濾膜 196
10.2.2 超濾（UF）膜 197
10.2.3 納濾膜 197
10.3 膜分離技術在農藥中的應用 198
10.3.1 膜分離技術在農藥生產中的應用 198
10.3.2 膜分離技術在農藥廢水處理中的應用 199
10.4 膜分離技術在醫藥中的應用 200
10.4.1 膜分離技術在藥品生產中的應用 200
10.4.2 膜分離技術在中藥生產中的應用 202
10.5 膜分離技術存在的問題 204
10.6 前景展望 205
參考文獻 205

第11 章 膜分離技術在垃圾滲濾液處理中的應用 207
11.1 垃圾滲濾液處理概況 207
11.2 膜技術在垃圾滲濾液中的應用現狀 210
11.2.1 垃圾滲濾液處理技術的應用情況 210
11.2.2 國內典型垃圾滲濾液處理膜技術 214
11.3 典型案例介紹 216
11.3.1 垃圾填埋場滲濾液處理工程案例 216
11.3.2 垃圾焚燒場滲濾液處理工程案例 223
11.3.3 FMBR 分佈治水模式 232
參考文獻 237