md膜蒸餾膜接觸器

A. 直接接觸式膜蒸餾的介紹

膜蒸餾（英文名稱membrane distillation）利用高分子膜的多孔性、疏水性、低導熱性能而達到水純化和內溶液濃縮的膜分離技術。直容接接觸式膜蒸餾（direct contact membrane distillation）是以混合液中的揮發性組分在多孔疏水膜兩側的蒸汽壓差為跨膜推動力的膜分離過程。膜蒸餾技術是膜技術與常規蒸餾過程相結合的產物，作為一種新型的膜分離技術 ,於20世紀60年代中期由M.E .Findley提出，發展始於80年代。膜蒸餾具有分離效率高、操作條件溫和、對膜的機械強度要求低等優點。

B. 膜蒸餾的優點

蒸餾是一種熱力學的分離工藝，它利用混合液體或液-固體系中各組分沸點不同，使低沸點組分蒸發，再冷凝以分離整個組分的單元操作過程，是蒸發和冷凝兩種單元操作的聯合。與其它的分離手段，如萃取、過濾結晶等相比，它的優點在於不需使用系統組分以外的其它溶劑，從而保證不會引入新的雜質。
膜蒸餾（md）是膜技術與蒸餾過程相結合的膜分離過程，它以疏水微孔膜為介質，在膜兩側蒸氣壓差的作用下，料液中揮發性組分以蒸氣形式透過膜孔，從而實現分離的目的。與其他常用分離過程相比，膜蒸餾具有分離效率高、操作條件溫和、對膜與原料液間相互作用及膜的機械性能要求不高等優點。
膜蒸餾技術有很多特點：
（1）膜蒸餾過程幾乎是在常壓下進行，設備簡單、操作方便，在技術力量較薄弱的地區也有實現的可能性；
（2）在非揮發性溶質水溶液的膜蒸餾過程中，因為只有水蒸汽能透過膜孔，所以蒸餾液十分純凈，可望成為大規模、低成本制備超純水的有效手段；
（3）該過程可以處理極高濃度的水溶液，如果溶質是容易結晶的物質，可以把溶液濃縮到過飽和狀態而出現膜蒸餾結晶現象，是目前唯一能從溶液中直接分離出結晶產物的膜過程；
（4）膜蒸餾組件很容易設計成潛熱回收形式，並具有以高效的小型膜組件構成大規模生產體系的靈活性；
（5）在該過程中無需把溶液加熱到沸點，只要膜兩側維持適當的溫差，該過程就可以進行，有可能利用太陽能、地熱、溫泉、工廠的余熱和溫熱的工業廢水等廉價能源

C. 賀高紅的出版著作

[1] Shuang Gu, Gaohong HE, Xuemei Wu, Chennan Li, Hongjing Liu, Chang Lin, Xiancun Li, Synthesis and characteristics of sulfonated poly(phthalazinone ether sulfone ketone)(SPPESK) for direct methanol fuel cell (DMAC), Journal of Membrane Science. In press.
[2] Xuemei Wu, Gaohong He, Shuang Gu, Wan Chen, Pingjing Yao.Sulfonation of Poly(phthalazinone ether sulfone ketone) by Heterogeneous Method and Its Potential Application on Proton Exchange Membrane (PEM) J. Appl. Polym. Sci. In press.
[3] 吳雪梅，賀高紅，顧爽，姚平經，化學交聯法在質子交換膜制備中的應用，高分子材料科學與工程，已接受.
[4] Zhen Ye, Yong Chen, Hui Li, Gaohong He, Maicun Deng, Preparation of silver doped dense membranes and its ethylene/ethane permeation properties. European Polymer Journal, submitted.
[5] Liu Hongjing, He Gaohong, Li Lina, Evaluation of Calculating Isotonic Pressure Swelling ratios by theoretic viscous models, Journal of Dispersion Science and Technology 27 (2006) 6，1-7
[6] Lu Hui Ding, Michel Y. Jaffrin, Mounir Mellal and Gaohong He, Investigation of performances of a multishaft disk (MSD) system with overlapping ceramic membranes in microfiltration of mineral suspensions, Journal of Membrane Science, 2006, 276:232–240. EI收錄，SCI 收錄.
[7] 林暢, 賀高紅，李祥村，李保軍，冷凍解凍法破除液體石蠟w/o乳狀液，化工學報，2006，57（4），824-831（EI檢索期刊）
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[9] 岳麗娜，李京華，賀高紅，氣相色譜質譜聯用法輔助鑒定細菌內毒素標准品的菌種純度，《色譜》，2006，24（1），10-13
[10] 王志強，賀高紅，李寧，林暢，硅橡膠復合膜處理含酚廢水，化工進展，2006，25（3），305-309
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[15] 李祥村，賀高紅，反膠團萃取蛋白質技術的新進展，水處理技術2005，31（1），7-11
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[24] 賀高紅，劉紅晶，載葯W/O/W多重乳液體系穩定性的研究，大連理工大學生物醫學工程學術論文集，第1卷，大連理工大學出版社，ISBN 7-5611-2461-9，2003，347-351。
[25] 陳兆安，賀高紅，鄧麥村，陳勇，葉震，吳鳴，王俊德，CA/PEI膜的制備及對膽紅素的吸附性能研究，大連理工大學生物醫學工程學術論文集，第1卷，大連理工大學出版社，ISBN 7-5611-2461-9，2003，357-363。
[26] 李祥村，賀高紅，全萬志，顧爽，陽離子反膠團體系萃取牛血清白蛋白，化工進展，2003，22（增刊），206-210。
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[28] 黃冬蘭，王金渠，賀高紅，張秀娟，楊寶功，吳玉斌，膜吸收技術的進展，化工進展，2003，22（增刊），297-300。
[29] 吳雪梅，賀高紅，顧爽，姚平經，用於燃料電池的聚合物電解質膜及其改性方法，化工進展，2003，22（增刊），292-296
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[52] 楊蘋，邢成國，賀高紅，蘇志國，微濾膜過濾蛋白質溶液污染問題的研究，水處理技術，1998，24(6)，324-328.
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[56] 黃向陽，賀高紅，徐仁賢，朱葆琳，復合膜的氣體滲透機理，膜科學與技術，1995, 15(1)，19-24.
[57] 賀高紅，徐仁賢，朱葆琳，中空纖維氣體膜分離器的數學模型，化工學報，1994, 45(2)，162-167.EI 收錄.
[58] 賀高紅，邵平海，徐仁賢，朱葆琳，氣體透過高分子膜的機理及其應用，高分子材料科學與工程，1993, 9(4)，97-102.EI 收錄.
[59] 賀高紅，鄒越，徐仁賢，朱葆琳，中空纖維氣體分離膜絲內壓降規律的研究，膜科學與技術，1993, 13(2), 22-28.
部分會議論文：
[60] Shuang GU，Gaohong HE，Xuemei WU，Zhengwen HU, Determination for DS of SPPESK by Conctimetric Titration and Ion-exchange, 40th IUPAC Congress, Beijing, 2005
[61] He Gaohong, Lin chang,Preparation and stability of oil in water emulsified SBS paper-plastic laminating adhesives,第一屆中美化學工程研討會，2005.8，北京
[62] Sun li, Sun Zhenchao, He Gaohong, Zhou Fan. Preparation for Fine Magnesium Hydroxide Using Membrane Reactor, China/USA/Japan Joint Chemical Engineering Conference, October 11-13, 2005, Beijing, China
[63] Liu Hongjing, Li Lina, He Gaohong, Visualization Research of Osmotic Pressure on the Morphology of Multiple Emulsion, 40th IUPAC Congress, Beijing, 2005 ( 8), 813.
[64] 顧爽，賀高紅，吳雪梅，磺化聚芳醚碸酮的合成、分離與表徵，第五屆全國膜與膜過程學術報告會論文集，2005年8月，長春
[65] 竇紅，賀高紅，螺旋卷式液體分離膜組件中流道的設計及其理論模型，第五屆全國膜與膜過程學術報告會論文集，2005年8月，長春
[66] 張健，賀高紅，李祥村，膜法制備高效聚合氯化鋁的研究，第五屆全國膜與膜過程學術報告會論文集，2005年8月，長春
[67] 趙薇，賀高紅，用於分離CO2的促進傳遞支撐液膜的研究進展，第五屆全國膜與膜過程學術報告會論文集，2005年8月，長春
[68] 葉震，陳勇，李暉，賀高紅，鄧麥村. 負載銀高分子膜的制備及乙烯/乙烷滲透性能研究，第五屆全國膜與膜過程學術報告會，2005年8月，長春
[69] LIN Chang, LI Xiangcun, Demulsification of W/O emulsions by freezing and thawing，DOCTORAL FORUM OF CHINA. TJU 2005
[70] Baojun Li, Gaohong He, Progress of studies on ethanol dehydration technology, The 1st China-USA Joint Conference on Distillation Technology, Tianjing, 2004. Invited Plenary.
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[72] 林暢，賀高紅，陳國華，塗正環，石油醚w/o乳狀液及其液膜穩定性的研究，第4屆全國膜和膜過程學術報告會論文集，568-573，南京，2002。
[73] Liu Hongjing, He Gaohong and Chen Guohua, The stability of three types of emulsion in the liquid membrane, The 2nd international conference on application of membrane technology, 321-327, Beijing, 2002.
[74] 賀高紅，化工領域優先發展方向九華研討會體會，大會專題報告，第11屆全國化學工程科技報告會，湘潭，2002。
[75] Gaohong HE, Guanfeng WEI, Pingjing YAO and Guohua CHEN，Sharp changes in permeability and selectivity of water vapour through polymeric composite membrane，第11屆全國化學工程科技報告會論文集，湘潭，2002。
[76] Chen Guohua, HE Gaohong and Po Lock YUE, Removal of from Water-in-Oil Emulsion by Freeze/Thaw Method, The 50th Canadian Chemical Engineering Conference, Montreal, October 2000.
[77] Chen Guohua, Po Lock YUE, and HE Gaohong, 「Separation of Water and Oil Water from Water-in-Oil Emulsion by Freeze/Thaw Method」, Sustainable Energy and Environmental Technology, Proceedings of the 3rd Asia Pacific Conference,ed. Hu, X. and Yue, P.L., Hong Kong, December 2000.
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[80] 賀高紅，馬保國，陳國華，膜法濃縮紙漿液製取水泥混凝土減水劑，全國第三屆膜和膜過程學術報告會，北京，1999，523-526.
[81] 魏關鋒，賀高紅，王世廣，水蒸汽在聚碸復合膜中的滲透機理初探，全國第三屆膜和膜過程學術報告會，北京，1999，244-246.
[82] 潘艷秋，賀高紅，楊萍，王世廣，腹水超濾濃縮過程中的膜污染及膜清洗，第三屆全國膜和膜過程學術報告會，北京，1999，293-296.
[83] Ying DAI, Xigao JIAN, Gaohong HE and Guohua CHEN, 「Thremostable Nanofiltration Membrane of Sulfonated Poly (Phthalazine-based Ether Sulfone Ketone)」, International Conference of Membrane Science and Technology, Beijing, June 1998，210-211.
[84] 賀高紅，王世廣，李紹軍，姚平經，靈活運用夾點技術進行系統節能改造，第九屆全國化學工程科技報告會論文集，青島，1998，1315-1320.
[85] 王世廣，賀高紅，匡國柱，樊希山，姚平經，熱虹吸再沸器的適宜設計與選用，第九屆全國化學工程科技報告會論文集，青島，1998，221-225.
[86] 李紹軍，王世廣，賀高紅，姚平經，芳烴分離系統的熱集成節能改造，第九屆全國化學工程科技報告會論文集，青島，1998，1321-1326.
[87] Gaohong HE, Xinrong DAI, Zhiguo SU and Xigao JIAN, 「Optimization of Cross-flow Microfiltration of Saccharomycete Suspension」, 36th IUPAC Congress, Aug. 1997.
主要專著或教材：
[88] 化工原理網路課程，主編樊希山，都健，韓志忠，編者：韓志忠，賀高紅潘艷秋，都健，趙毅，樊希山等，高等教育出版社，高等教育音像出版社
[89] 賀高紅（特邀編輯），化工進展，22（增刊），第2屆全國傳遞過程學術研討會專輯，（62.7萬字），化學工業出版社，2003。
[90] 邱天爽主編，雷明凱，唐一源，王軍，賀高紅，劉沖，婁穎，編委會委員，大連理工大學生物醫學工程學術論文集，第1卷，（74.2萬字），大連理工大學出版社，ISBN 7-5611-2461-9，2003。
[91] 賀高紅，第7章氣體吸收，第8章萃取，（12.7萬字），化工原理學習指導，匡國柱主編，大連理工大學出版社，2002.
[92] 賀高紅，第2章流體輸送設備，10萬字，化工原理（上），王世廣主編，高等教育出版社，2002.
[93] 賀高紅，第10章膜分離和吸附分離過程，5萬字，化工原理（下），樊希山主編，高等教育出版社，2002.
[94] 賀高紅，第20章膜分離過程，10萬字，化學工程師手冊，袁一主編，機械工業出版社，北京，2000.
[95] 賀高紅，膜分離基礎，大連理工大學教材，1996.
[96] Gaohong HE, Dunqi XU and Shiguang，Chemical Engineering Design, vol.1, Design Instruction in Continuous Plate Distillation Columns, 大連理工大學教材，1994.
[97] 賀高紅，編審委員會副主任委員，化學工程與工藝專業英語，化學工業出版社，1998.
[98] 賀高紅，編審委員會副主任委員，高分子材料工程專業英語，化學工業出版社，1999.
[99] 賀高紅，編審委員會副主任委員，環境工程專業英語，化學工業出版社，1999.
[100] 賀高紅，編審委員會副主任委員，生物化學工程專業英語，化學工業出版社，1999.
[101] 賀高紅，編審委員會副主任委員，應用化學專業英語，化學工業出版社，正在印刷.
[102] 賀高紅，編審委員會副主任委員，工業自動化專業英語，化學工業出版社，正在印刷.
[103] 賀高紅，編審委員會副主任委員，過程裝備與控制工程專業英語，化學工業出版社，正在印刷.
專利
[104] 孫力，孫志新，賀高紅，李麗娜，韓亞新，王剛，不受蛋白質干擾快速檢測水發或水產品中甲醛成份的試紙，中國發明專利，專利號：ZL03178350.3，授權日：2005.11.23。
[105] 賀高紅，馬志啟，蹇錫高，陳國華，吳雪梅，余寶樂，顧爽，磺化二氮雜萘聚醚碸酮質子交換膜及其制備方法，發明專利，專利號：200410021216.2，授權日：2005.5.12
[106] 葉震，陳勇，鄧麥村，陳兆安，李暉，張桂花，劉桂香，賀高紅，吳鳴. 一種中空纖維復合膜其制備及應用，申請號：200410021149.4
[107] 吳雪梅，賀高紅，磺化聚芳醚碸酮/聚丙烯酸復合質子交換膜及其制備方法，中國專利申請號：200510048072.4

D. 求助，關於膜蒸餾技術

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課程論文
性物質的優勢[7]，其缺點是滲透通量低，結構復雜，且不適用於中空纖維膜，限制了商業推廣。Amali等[8]通過對AGMD與DCMD的比較研究，認為AGMD更適用於地熱苦鹹水的脫鹽。SGMD中，冷凝器必須做很大的功才能冷凝下游側的蒸汽，故能耗太大，其研究且僅限於理論及數學模型[9-11]。真空膜蒸餾的膜兩側氣體壓力差比其他膜蒸餾的膜兩側氣體壓力差大，因而比其他形式的膜蒸餾具有更大的蒸餾通量。宜於脫除水溶液中的揮發性溶質。Corinne[12]用真空膜蒸餾進行了海水淡化，並且與反滲透過程進行了比較，指出選擇合適的操作條件及進行合理的過程設計，真空膜蒸餾完全可以與反滲透過程相媲美。Fawzi Banat等[13]研究了VMD脫鹽操作參數的靈敏性分析，認為溫度對VMD水通量的影響最大，真空度次之。TzahiY等[14]將DCMD與VMD相結合，結果顯示，當滲透側的壓力由傳統DCMD略高於大氣壓(108 kPa)變至DCMD/VMD下略低於大氣壓(94kPa)時，同相同溫度下的傳統DCMD相比，通量提高15%。

3 膜蒸餾用膜
用於膜蒸餾的膜材料至少應滿足疏水性和多孔性兩個要求，以保證水不會滲入到微孔內和具有較高的通量。通常認為孔隙率為60% ~ 80%，平均孔徑為0.1

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課程論文
~0.5 μm 的膜最適合於膜蒸餾[15]。目前膜蒸餾過程膜材料的研究開發主要集中於3種膜材料，即聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯(PP)。基於上述膜材料，膜蒸餾用膜的制備方法主要有：拉伸法、相轉化法、表面改性法、共混改性法以及復合膜法。近年來，為了提高分離膜的綜合性能，不同膜材料優勢互補的復合膜材料的研究也越來越引起研究者的興趣。Suk 等[16]把合成的疏水大分子化合物與聚碸材料共混，採用相轉化法制膜時，疏水性大分子會遷移至膜表面，得到表面疏水性MD復合膜。Khayeta等[17]用含表面改性大分子的親水性聚碸醚聚膜由相轉化法一步聚成應用於膜蒸餾的新型疏水/親水多孔復合膜，對於1 mol/L的NaCl水溶液，所製得的復合膜水通量和PTFE商業膜持平甚至高於常用的商業膜，截留率達99.7%。Peng Ping 等[5]將3% PVA（聚乙烯醇）同20%PEG（聚乙二醇）混合，由乙醛作交聯劑進行交聯，並在聚合物中引入鈉鹽（如醋酸鈉）提高微相分離，將PVA/PEG親水性凝膠塗覆在疏水性的PVDF 底層上，製成復合膜。所得復合膜的DCMD通量及耐用性較PVDF 膜均有提高。該方法對解決膜蒸餾所用疏水性膜易被潤濕的問題提供了一定的參考。Li Baoan等[18]用在疏水性多孔PP中空纖維膜的外表面塗上了不同孔徑的多孔等離子聚合硅樹脂含氟聚合物塗層的復合性中空纖維膜，進行了基於真空膜蒸餾脫鹽過程用膜和設備的研究。由於多孔等離子聚合硅樹脂含氟聚合物塗層能夠大大降低表面張力，並在底層和鹽水之間加了一層隔膜，因而能有效防止膜孔潤濕、膜孔結垢和收縮等。研製價格低廉、孔隙率高、通量高、易於工業化生產及應用的MD新型膜材料，已成為MD研究者追求的目標。只有新型理想的膜材料研製成功，膜蒸餾才具有更廣闊的應用空間。

E. 膜蒸餾的原理

膜蒸餾（membrane distillation ，簡稱MD）是一種採用疏水微孔膜以膜兩側蒸汽壓力差為傳質版驅動力的膜分離過程，權可用於水的蒸餾淡化，對水溶液去除揮發性物質。例如當不同溫度的水溶液被疏水微孔膜分隔開時，由於膜的疏水性，兩側的水溶液均不能透過膜孔進入另一側，但由於暖側水溶液與膜界面的水蒸汽壓高於冷側，水蒸汽就會透過膜孔從暖側進入冷側而冷凝，這與常規蒸餾中的蒸發、傳質、冷凝過程十分相似，所以稱其為膜蒸餾過程。

F. 生物分離工程的圖書目錄

前言
第一章 緒論
第一節 生物分離工程的性質、內容與分類
一、生物分離工程的性質
二、生物分離工程的研究內容
三、生物分離過程的分類
第二節 生物分離工程的一般流程
一、發酵液的預處理
二、產物的提取
三、產物的精製
四、成品的加工處理
五、生物分離純化工藝過程的選擇依據
第三節 生物分離過程的特點
一、生物分離過程的體系特殊
二、生物分離過程的工藝流程特殊
三、生物分離過程的成本特殊
第四節 生物分離工程的發展趨勢
一、生物分離工程的發展趨勢
二、生物分離工程研究應注意的問題
思考題
第二章 發酵液的預處理
第一節 發酵液預處理的方法
一、發酵液的一般特徵
二、發酵液預處理的目的和要求
三、發酵液預處理的方法
第二節 發酵液的過濾，
一、發酵液過濾的目的
二、影響發酵液過濾的因素
三、發酵液過濾的方法
四、提高過濾性能的方法
五、過濾介質的選擇
六、過濾操作條件優化
七、過濾設備
思考題
第三章 細胞分離技術
第一節 細胞分離
一、過濾
二、離心沉降
第二節 細胞破碎
一、細胞壁的結構
二、細胞破碎動力學
三、細胞破碎的方法
第三節 胞內產物的溶解及復性
一、包含體及其形成
二、包含體的分離和溶解
三、蛋白質復性
思考題
第四章 沉澱技術
第一節 概述
第二節 蛋白質表面性質
一、蛋白質表面的親水性和疏水性
二、蛋白質表面的電荷
三、蛋白質膠體的穩定性
第三節 蛋白質沉澱方法
一、鹽析法
二、有機溶劑沉澱法
三、等電點沉澱法
四、非離子多聚物沉澱法
五、變性沉澱
六、生成鹽類復合物的沉澱
七、親和沉澱
八、SIS聚合物與親和沉澱
第四節 沉澱技術應用
一、蛋白質
二、多糖
三、茶皂甙純化工藝研究
四、杜仲水提液中氯原酸的提取
思考題
第五章 萃取技術
第一節 基本概念
一、萃取的概念、特點及分類
二、分配定律
三、分配系數、相比、分離系數
第二節 液液萃取的基本理論與過程
一、液液萃取的基本原理
二、液液萃取類型及工藝計算
第三節 有機溶劑萃取
一、有機溶劑萃取分配平衡
二、影響有機溶劑萃取的因素
三、有機溶劑萃取的設備及工藝過程
第四節 雙水相萃取
一、雙水相體系的形成
二、相圖
三、雙水相中的分配平衡
四、影響雙水相分配系數的主要因素
五、雙水相萃取的設備及工藝過程
第五節 液膜萃取
一、液膜及其分類
二、液膜萃取機理
三、液膜分離操作
四、乳化液膜分離技術的工藝流程
五、液膜分離過程潛在問題
六、液膜分離技術的應用
第六節 反膠團萃取
一、膠團與反膠團
二、反膠團萃取
三、反膠團制備
四、反膠團萃取的應用
第七節 液固萃取
一、液固萃取過程
二、液固萃取類型
三、浸取的影響因素
四、浸取的其他問題
五、浸取的工業應用
第八節 超臨界流體萃取
一、超臨界流體
二、超臨界流體萃取
三、超臨界萃取的實驗裝置與萃取方式
四、超臨界流體萃取條件的選擇
五、超臨界流體萃取的基本過程
六、超臨界流體萃取的應用實例
第九節 萃取技術應用及研究進展
一、雙水相萃取技術應用及研究進展
二、液膜萃取技術應用及研究進展
三、反膠團萃取技術應用及研究進展
四、超臨界流體萃取技術應用及研究進展
思考題
第六章 膜分離過程
第一節 概述
一、膜分離過程的概念和特徵
二、膜過程分類
三、分離膜
第二節 壓力驅動膜過程
一、反滲透和納濾
二、超濾和微濾
第三節 電推動膜過程——電滲析
一、電滲析的基本原理
二、電滲析傳遞過程及影響因素
三、電滲析膜
四、應用
第四節 膜接觸器——膜萃取
一、膜萃取的基本原理
二、膜萃取的傳質過程
三、膜萃取過程影響因素
四、應用
第五節 其他膜分離過程
一、濃差推動膜過程——滲透蒸發
二、溫差推動膜過程——膜蒸餾
第六節 膜分離過程裝置
一、濾筒式膜組件
二、板框式膜組件
三、螺旋卷式膜組件
四、管式膜組件
五、毛細管式膜組件
六、中空纖維式膜組件
思考題
第七章 吸附與離子交換
第一節 概述
一、吸附過程
二、吸附與離子交換的特點
第二節 吸附分離介質
一、吸附劑
二、離子交換劑
第三節 吸附與離子交換的基本理論
一、吸附平衡理論
二、影響吸附的主要因素
三、離子交換平衡理論
第四節 基本設備與操作
一、固定床吸附操作
二、移動床吸附器
三、膨脹床吸附操作
四、流化床吸附操作
五、吸附器凈化效率的計算與選擇
思考題
第八章 色譜分離技術
第一節 色譜分離技術概述
一、色譜技術的基本概念
二、色譜法的分類
三、色譜系統的操作方法
第二節 吸附色譜法
一、吸附色譜基本原理
二、吸附薄層色譜法
三、吸附柱色譜法
第三節 分配色譜法
一、基本原理
二、分配色譜條件
三、分配色譜基本操作
四、分配色譜法的應用
第四節 離子交換色譜法
一、離子交換色譜技術的基本原理
二、離子交換劑的類型與結構
三、離子交換劑的理化性能
四、離子交換色譜基本操作
五、離子交換色譜的應用
第五節 親和色譜
一、親和色譜概述
二、親和色譜原理
三、親和色譜介質
四、親和色譜介質的制備
五、親和色譜的操作過程
六、影響親和色譜的因素
第六節 色譜分離技術的應用
一、親和色譜的應用
二、離子交換色譜的應用
三、吸附色譜的應用
四、分配色譜的應用
五、多種色譜技術的組合應用
思考題
第九章 離心技術
第一節 離心分離原理
一、離心沉降原理
二、離心過濾原理
第二節 離心分離設備
一、離心分離設備概述
二、離心沉降設備
三、離心過濾設備
四、離心分離設備的放大
第三節 超離心技術
一、超速離心技術原理
二、超速離心技術分類
三、超速離心設備
第四節 離心技術在生物分離中的應用
一、離心技術在生物分離應用中的注意事項
二、離心分離的優缺點
三、離心機的選擇
四、離心在生物分離中的應用
思考題
第十章 濃縮、結晶與乾燥
第一節 蒸發濃縮工藝原理與設備
一、蒸發濃縮工藝
二、蒸發濃縮設備
第二節 結晶工藝原理和設備
一、結晶操作工藝原理
二、結晶設備
第三節 乾燥工藝原理與設備
一、乾燥工藝原理
二、乾燥設備
思考題
主要參考文獻

G. 生物分離工程可分為幾大部分，分別包括哪些單元操作

全書共十章，包括發酵液的預處理、細胞的分離、沉澱、萃取、膜技術、吸附與離子交換、色譜技術、離心、生物產品的濃縮結晶與乾燥等生物產品分離純化過程所涉及的全部技術內容。本書通俗易懂、深入淺出，可讀性較強。

本書可作為高等院校相關專業本科生的教材，也可供從事生物分離工程工作及研究的有關人員參考。

前言

第一章 緒論

第一節 生物分離工程的性質、內容與分類

一、生物分離工程的性質

二、生物分離工程的研究內容

三、生物分離過程的分類

第二節 生物分離工程的一般流程

一、發酵液的預處理

二、產物的提取

三、產物的精製

四、成品的加工處理

五、生物分離純化工藝過程的選擇依據

第三節 生物分離過程的特點

一、生物分離過程的體系特殊

二、生物分離過程的工藝流程特殊

三、生物分離過程的成本特殊

第四節 生物分離工程的發展趨勢

一、生物分離工程的發展趨勢

二、生物分離工程研究應注意的問題

思考題

第二章 發酵液的預處理

第一節 發酵液預處理的方法

一、發酵液的一般特徵

二、發酵液預處理的目的和要求

三、發酵液預處理的方法

第二節 發酵液的過濾，

一、發酵液過濾的目的

二、影響發酵液過濾的因素

三、發酵液過濾的方法

四、提高過濾性能的方法

五、過濾介質的選擇

六、過濾操作條件優化

七、過濾設備

思考題

第三章 細胞分離技術

第一節 細胞分離

一、過濾

二、離心沉降

第二節 細胞破碎

一、細胞壁的結構

二、細胞破碎動力學

三、細胞破碎的方法

第三節 胞內產物的溶解及復性

一、包含體及其形成

二、包含體的分離和溶解

三、蛋白質復性

思考題

第四章 沉澱技術

第一節 概述

第二節 蛋白質表面性質

一、蛋白質表面的親水性和疏水性

二、蛋白質表面的電荷

三、蛋白質膠體的穩定性

第三節 蛋白質沉澱方法

一、鹽析法

二、有機溶劑沉澱法

三、等電點沉澱法

四、非離子多聚物沉澱法

五、變性沉澱

六、生成鹽類復合物的沉澱

七、親和沉澱

八、SIS聚合物與親和沉澱

第四節 沉澱技術應用

一、蛋白質

二、多糖

三、茶皂甙純化工藝研究

四、杜仲水提液中氯原酸的提取

思考題

第五章 萃取技術

第一節 基本概念

一、萃取的概念、特點及分類

二、分配定律

三、分配系數、相比、分離系數

第二節 液液萃取的基本理論與過程

一、液液萃取的基本原理

二、液液萃取類型及工藝計算

第三節 有機溶劑萃取

一、有機溶劑萃取分配平衡

二、影響有機溶劑萃取的因素

三、有機溶劑萃取的設備及工藝過程

第四節 雙水相萃取

一、雙水相體系的形成

二、相圖

三、雙水相中的分配平衡

四、影響雙水相分配系數的主要因素

五、雙水相萃取的設備及工藝過程

第五節 液膜萃取

一、液膜及其分類

二、液膜萃取機理

三、液膜分離操作

四、乳化液膜分離技術的工藝流程

五、液膜分離過程潛在問題

六、液膜分離技術的應用

第六節 反膠團萃取

一、膠團與反膠團

二、反膠團萃取

三、反膠團制備

四、反膠團萃取的應用

第七節 液固萃取

一、液固萃取過程

二、液固萃取類型

三、浸取的影響因素

四、浸取的其他問題

五、浸取的工業應用

第八節 超臨界流體萃取

一、超臨界流體

二、超臨界流體萃取

三、超臨界萃取的實驗裝置與萃取方式

四、超臨界流體萃取條件的選擇

五、超臨界流體萃取的基本過程

六、超臨界流體萃取的應用實例

第九節 萃取技術應用及研究進展

一、雙水相萃取技術應用及研究進展

二、液膜萃取技術應用及研究進展

三、反膠團萃取技術應用及研究進展

四、超臨界流體萃取技術應用及研究進展

思考題

第六章 膜分離過程

第一節 概述

一、膜分離過程的概念和特徵

二、膜過程分類

三、分離膜

第二節 壓力驅動膜過程

一、反滲透和納濾

二、超濾和微濾

第三節 電推動膜過程——電滲析

一、電滲析的基本原理

二、電滲析傳遞過程及影響因素

三、電滲析膜

四、應用

第四節 膜接觸器——膜萃取

一、膜萃取的基本原理

二、膜萃取的傳質過程

三、膜萃取過程影響因素

四、應用

第五節 其他膜分離過程

一、濃差推動膜過程——滲透蒸發

二、溫差推動膜過程——膜蒸餾

第六節 膜分離過程裝置

一、濾筒式膜組件

二、板框式膜組件

三、螺旋卷式膜組件

四、管式膜組件

五、毛細管式膜組件

六、中空纖維式膜組件

思考題

第七章 吸附與離子交換

第一節 概述

一、吸附過程

二、吸附與離子交換的特點

第二節 吸附分離介質

一、吸附劑

二、離子交換劑

第三節 吸附與離子交換的基本理論

一、吸附平衡理論

二、影響吸附的主要因素

三、離子交換平衡理論

第四節 基本設備與操作

一、固定床吸附操作

二、移動床吸附器

三、膨脹床吸附操作

四、流化床吸附操作

五、吸附器凈化效率的計算與選擇

思考題

第八章 色譜分離技術

第一節 色譜分離技術概述

一、色譜技術的基本概念

二、色譜法的分類

三、色譜系統的操作方法

第二節 吸附色譜法

一、吸附色譜基本原理

二、吸附薄層色譜法

三、吸附柱色譜法

第三節 分配色譜法

一、基本原理

二、分配色譜條件

三、分配色譜基本操作

四、分配色譜法的應用

第四節 離子交換色譜法

一、離子交換色譜技術的基本原理

二、離子交換劑的類型與結構

三、離子交換劑的理化性能

四、離子交換色譜基本操作

五、離子交換色譜的應用

第五節 親和色譜

一、親和色譜概述

二、親和色譜原理

三、親和色譜介質

四、親和色譜介質的制備

五、親和色譜的操作過程

六、影響親和色譜的因素

第六節 色譜分離技術的應用

一、親和色譜的應用

二、離子交換色譜的應用

三、吸附色譜的應用

四、分配色譜的應用

五、多種色譜技術的組合應用

思考題

第九章 離心技術

第一節 離心分離原理

一、離心沉降原理

二、離心過濾原理

第二節 離心分離設備

一、離心分離設備概述

二、離心沉降設備

三、離心過濾設備

四、離心分離設備的放大

第三節 超離心技術

一、超速離心技術原理

二、超速離心技術分類

三、超速離心設備

第四節 離心技術在生物分離中的應用

一、離心技術在生物分離應用中的注意事項

二、離心分離的優缺點

三、離心機的選擇

四、離心在生物分離中的應用

思考題

第十章 濃縮、結晶與乾燥

第一節 蒸發濃縮工藝原理與設備

一、蒸發濃縮工藝

二、蒸發濃縮設備

第二節 結晶工藝原理和設備

一、結晶操作工藝原理

二、結晶設備

第三節 乾燥工藝原理與設備

一、乾燥工藝原理

二、乾燥設備

思考題

H. 與蒸餾相比，膜蒸餾有哪些特點

蒸餾是一種熱力學的分離工藝，它利用混合液體或液-固體系中各組分沸點不同，使低沸點組分蒸發，再冷凝以分離整個組分的單元操作過程，是蒸發和冷凝兩種單元操作的聯合。與其它的分離手段，如萃取、過濾結晶等相比，它的優點在於不需使用系統組分以外的其它溶劑，從而保證不會引入新的雜質。

膜蒸餾（MD）是膜技術與蒸餾過程相結合的膜分離過程，它以疏水微孔膜為介質，在膜兩側蒸氣壓差的作用下，料液中揮發性組分以蒸氣形式透過膜孔，從而實現分離的目的。與其他常用分離過程相比，膜蒸餾具有分離效率高、操作條件溫和、對膜與原料液間相互作用及膜的機械性能要求不高等優點。

膜蒸餾技術有很多特點：
（1）膜蒸餾過程幾乎是在常壓下進行，設備簡單、操作方便，在技術力量較薄弱的地區也有實現的可能性；
（2）在非揮發性溶質水溶液的膜蒸餾過程中，因為只有水蒸汽能透過膜孔，所以蒸餾液十分純凈，可望成為大規模、低成本制備超純水的有效手段；
（3）該過程可以處理極高濃度的水溶液，如果溶質是容易結晶的物質，可以把溶液濃縮到過飽和狀態而出現膜蒸餾結晶現象，是目前唯一能從溶液中直接分離出結晶產物的膜過程；
（4）膜蒸餾組件很容易設計成潛熱回收形式，並具有以高效的小型膜組件構成大規模生產體系的靈活性；
（5）在該過程中無需把溶液加熱到沸點，只要膜兩側維持適當的溫差，該過程就可以進行，有可能利用太陽能、地熱、溫泉、工廠的余熱和溫熱的工業廢水等廉價能源

I. 直接接觸式膜蒸餾的膜蒸餾技術今後的發展在以下幾個方面

(1)用於膜蒸餾的膜一般採用疏水性微孔膜，同時膜材料必須耐溫，以保證膜在熱溶液中穩定運行。幾種高分子材料，如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)等，由於其表面能很低，具有疏水性。並且這些聚合物有很好的化學穩定性和熱穩定。但用於膜蒸餾的膜成本較高。迫切需要研製出具有良好分離性能而且價格低廉的膜以適應膜蒸餾的發展。
(2)完善機理模型。機理模型是進行過程優化及設計計算的理論指導，有必要加以進一步完善。
(3)提高熱量利用率。膜蒸餾過程具有相變，如何減少這部分熱量損失，是值得研究的重要課題。
(4)發揮常壓低溫脫水的優勢，開展廣泛應用研究。
(5)和其他過程的結合。膜蒸餾可與其他分離等過程相結合和集成。
(6)加強對減壓膜蒸餾技術的研究。

J. 直接接觸式膜蒸餾的膜蒸餾技術的原理

膜蒸餾技術傳質和傳熱模型如圖所示，當多組分的熱流體流過多空膜的熱側。多孔疏水膜內的作用之一是可容將溫度和組成不同的兩種料液隔開，其二是在膜兩側蒸汽壓差的作用下，揮發性的輕組分以蒸汽形式通過膜孔，以擴散形式從膜熱側到達冷側，冷凝，這就是膜蒸餾的基本過程。需要指出的是所謂冷側既可以設一與膜保持一定Z距離的冷壁（即間接接觸式），也可以不設冷壁直接與冷卻水相接（直接接觸式）兩種冷卻方式。膜蒸餾技術以其能常壓低溫操作、可利用廢熱等優點，被認為能用於海水淡化、超純水的制備、非揮發性物質水溶液的濃縮和結晶、回收水溶液中的揮發性物質等方面。