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第一章 緒論 001 第一節 膜技術在工業分離領域中的應用 002 第二節 有機-無機複合分離膜的定義及特點 003 第三節 有機-無機複合分離膜的類型及製備方法 004 一、聚合物/陶瓷複合膜 004 二、金屬有機骨架膜 005 三、石墨烯膜 006 四、混合基質膜 007 第四節 技術展望 010 參考文獻 011 第二章 膜分離原理 015 第一節 滲透汽化 016 一、溶解-擴散 016 二、串聯阻力模型 016 三、滲透汽化性能評價 018 四、操作條件對滲透汽化性能的影響 020 第二節 氣體分離 020 一、溶解-擴散 021 二、努森擴散 021 三、分子篩分 021 四、促進傳遞 022 五、氣體分離性能評價 022 六、操作條件對氣體分離性能的影響 025 第三節 納濾 025 一、納濾分離機理 025 二、納濾膜性能測試和計算方法 026 三、膜表面電荷密度計算 028 四、離子與膜表面DLVO相互作用能計算 029 第四節 離子滲透 030 一、離子滲透過程 030 二、離子滲透性能評價 030 參考文獻 031 第三章 聚合物/陶瓷複合膜 033 第一節 概述 034 第二節 製備與結構調控 035 一、刮塗法 036 二、浸漬提拉法 036 三、層層自組裝法 037 四、介面聚合法 037 五、接枝聚合法 037 第三節 典型的膜材料 038 一、聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜 038 二、聚醚嵌段醯胺(PEBA)膜 056 三、聚乙烯醇(PVA)膜 059 四、聚電解質膜 061 第四節 應用實例 067 一、生物燃料生產 067 二、溶劑脫水 078 三、有機/有機溶劑分離 083 四、反應耦合過程 087 參考文獻 092 第四章 金屬有機骨架膜 097 第一節 概述 098 一、金屬有機骨架材料 098 二、金屬有機骨架膜簡介 099 第二節 研究進展 100 一、原位生長法 100 二、二次生長法 101 三、反應晶種法 104 四、對擴散法 105 五、合成方法對比 106 第三節 金屬有機骨架膜調控 110 一、合成溫度 110 二、生長時間 112 三、前驅液酸鹼性 113 四、支撐體影響 113 五、溶劑交換影響 113 第四節 應用實例 115 一、手性分離 115 二、氣體分離 120 三、滲透汽化分離 124 四、離子截留 130 參考文獻 136 第五章 石墨烯膜 141 第一節 概述 142 第二節 製備方法 143 一、壓濾 143 二、旋塗和層層自組裝 152 三、噴塗 155 第三節 結構修飾 158 一、氧化石墨烯(GO)膜層間通道的調控 158 二、氧化石墨烯(GO)膜表面性質調控 163 三、支撐體性質對氧化石墨烯(GO)膜性能的影響 176 第四節 膜應用 184 一、水處理 184 二、有機溶劑納濾 197 三、滲透汽化 198 四、氣體分離 203 參考文獻 215 第六章 混合基質膜 219 第一節 概述 220 第二節 分子篩填料混合基質膜 222 一、沸石分子篩 222 二、金屬有機骨架 224 第三節 二維填料構築的混合基質膜 244 一、氧化石墨烯(GO)混合基質膜 244 二、類石墨相氮化碳(g-C3N4)混合基質膜 255 第四節 其他納米顆粒構築的混合基質膜 258 一、多面體低聚倍半矽氧烷(POSS)混合基質膜 258 二、TiO2混合基質膜 266 參考文獻 269 第七章 新型表徵技術 273 第一節 概述 274 第二節 流動電勢法:表徵層層自組裝生長 274 一、流動電勢法的基本原理 275 二、流動電勢法的應用 277 第三節 納米壓痕技術:研究介面結合力 280 一、納米壓痕技術的基本原理 281 二、納米壓痕技術的應用 284 第四節 正電子湮滅壽命譜:表徵膜的自由體積 295 一、正電子湮滅壽命譜的基本原理 296 二、正電子湮滅壽命譜的應用 297 參考文獻 303 第八章 膜的大規模製備與工業應用 307 第一節 概述 308 第二節 聚合物/陶瓷複合膜的放大製備 308 一、聚合物/陶瓷複合膜的製備與放大 308 二、聚合物/陶瓷複合膜的性能測試 310 三、聚合物/陶瓷複合內膜的製備 311 第三節 聚合物/陶瓷複合膜膜組件的優化設計 313 一、聚合物/陶瓷複合膜膜組件的傳質效率類比與優化 313 二、聚合物/ 陶瓷複合膜膜元件的分離性能測試 315 第四節 滲透汽化在葡萄酒生產過程中的應用 317 第五節 生物燃料生產工藝中的應用 321 一、聚合物/ 陶瓷複合膜提純乙醇的小試測試 321 二、聚合物/ 陶瓷複合膜分離乙醇的中試應用 323 第六節 分離回收VOC工藝中的應用 326 一、聚合物/ 陶瓷複合膜分離VOC 性能測試 326 二、聚合物/ 陶瓷複合膜分離VOC 放大測試 331 三、膜分離與其他技術處理效果對比 332 參考文獻 337 索引 338
金萬勤,南京工業大學化工學院教授,材料化學工程重點實驗室常務副主任,“973計畫”首席科學家,自然科學基金重大專案、創新團隊負責人,英國皇家化學會會士。主持10余項 科研專案,在Nature、Nature Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、AIChE J.、J. Membr.Sci.、Chem. Soc. Rev.等期刊上發表SCI論文300多篇,被引用14000多次,出版中英文專著各1部,獲授權發明專利37件。擔任膜領域 期刊Journal of Membrane Science編委。以 完成人獲 自然科學獎一等獎,2019年獲英國化學工程學會(IChemE)頒發的分離科學領域的Underwood獎章。 劉公平,南京工業大學化工學院教授,青年基金獲得者。2013年在南京工業大學化工學院獲工學博士學位,之後留校工作至今,2015~2017年前往美國佐治亞理工學院從事博士後研究。主要研究方向是設計製備面向分子尺度分離的混合基質膜和二維材料膜。在Nature Mater.、Nature Commun.、Angew. Chem.、AIChE J.、J. Membr. Sci.等期刊發表SCI論文110餘篇,擔任BMC Chemical Engineering編委。
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