md膜蒸馏膜接触器

A. 直接接触式膜蒸馏的介绍

膜蒸馏（英文名称membrane distillation）利用高分子膜的多孔性、疏水性、低导热性能而达到水纯化和内溶液浓缩的膜分离技术。直容接接触式膜蒸馏（direct contact membrane distillation）是以混合液中的挥发性组分在多孔疏水膜两侧的蒸汽压差为跨膜推动力的膜分离过程。膜蒸馏技术是膜技术与常规蒸馏过程相结合的产物，作为一种新型的膜分离技术 ,于20世纪60年代中期由M.E .Findley提出，发展始于80年代。膜蒸馏具有分离效率高、操作条件温和、对膜的机械强度要求低等优点。

B. 膜蒸馏的优点

蒸馏是一种热力学的分离工艺，它利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的单元操作过程，是蒸发和冷凝两种单元操作的联合。与其它的分离手段，如萃取、过滤结晶等相比，它的优点在于不需使用系统组分以外的其它溶剂，从而保证不会引入新的杂质。
膜蒸馏（md）是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，它以疏水微孔膜为介质，在膜两侧蒸气压差的作用下，料液中挥发性组分以蒸气形式透过膜孔，从而实现分离的目的。与其他常用分离过程相比，膜蒸馏具有分离效率高、操作条件温和、对膜与原料液间相互作用及膜的机械性能要求不高等优点。
膜蒸馏技术有很多特点：
（1）膜蒸馏过程几乎是在常压下进行，设备简单、操作方便，在技术力量较薄弱的地区也有实现的可能性；
（2）在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏过程中，因为只有水蒸汽能透过膜孔，所以蒸馏液十分纯净，可望成为大规模、低成本制备超纯水的有效手段；
（3）该过程可以处理极高浓度的水溶液，如果溶质是容易结晶的物质，可以把溶液浓缩到过饱和状态而出现膜蒸馏结晶现象，是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程；
（4）膜蒸馏组件很容易设计成潜热回收形式，并具有以高效的小型膜组件构成大规模生产体系的灵活性；
（5）在该过程中无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差，该过程就可以进行，有可能利用太阳能、地热、温泉、工厂的余热和温热的工业废水等廉价能源

C. 贺高红的出版著作

[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.
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[57] 贺高红，徐仁贤，朱葆琳，中空纤维气体膜分离器的数学模型，化工学报，1994, 45(2)，162-167.EI 收录.
[58] 贺高红，邵平海，徐仁贤，朱葆琳，气体透过高分子膜的机理及其应用，高分子材料科学与工程，1993, 9(4)，97-102.EI 收录.
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部分会议论文：
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[61] He Gaohong, Lin chang,Preparation and stability of oil in water emulsified SBS paper-plastic laminating adhesives,第一届中美化学工程研讨会，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] 顾爽，贺高红，吴雪梅，磺化聚芳醚砜酮的合成、分离与表征，第五届全国膜与膜过程学术报告会论文集，2005年8月，长春
[65] 窦红，贺高红，螺旋卷式液体分离膜组件中流道的设计及其理论模型，第五届全国膜与膜过程学术报告会论文集，2005年8月，长春
[66] 张健，贺高红，李祥村，膜法制备高效聚合氯化铝的研究，第五届全国膜与膜过程学术报告会论文集，2005年8月，长春
[67] 赵薇，贺高红，用于分离CO2的促进传递支撑液膜的研究进展，第五届全国膜与膜过程学术报告会论文集，2005年8月，长春
[68] 叶震，陈勇，李晖，贺高红，邓麦村. 负载银高分子膜的制备及乙烯/乙烷渗透性能研究，第五届全国膜与膜过程学术报告会，2005年8月，长春
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[72] 林畅，贺高红，陈国华，涂正环，石油醚w/o乳状液及其液膜稳定性的研究，第4届全国膜和膜过程学术报告会论文集，568-573，南京，2002。
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[74] 贺高红，化工领域优先发展方向九华研讨会体会，大会专题报告，第11届全国化学工程科技报告会，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届全国化学工程科技报告会论文集，湘潭，2002。
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[81] 魏关锋，贺高红，王世广，水蒸汽在聚砜复合膜中的渗透机理初探，全国第三届膜和膜过程学术报告会，北京，1999，244-246.
[82] 潘艳秋，贺高红，杨萍，王世广，腹水超滤浓缩过程中的膜污染及膜清洗，第三届全国膜和膜过程学术报告会，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] 贺高红，王世广，李绍军，姚平经，灵活运用夹点技术进行系统节能改造，第九届全国化学工程科技报告会论文集，青岛，1998，1315-1320.
[85] 王世广，贺高红，匡国柱，樊希山，姚平经，热虹吸再沸器的适宜设计与选用，第九届全国化学工程科技报告会论文集，青岛，1998，221-225.
[86] 李绍军，王世广，贺高红，姚平经，芳烃分离系统的热集成节能改造，第九届全国化学工程科技报告会论文集，青岛，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.
主要专著或教材：
[88] 化工原理网络课程，主编樊希山，都健，韩志忠，编者：韩志忠，贺高红潘艳秋，都健，赵毅，樊希山等，高等教育出版社，高等教育音像出版社
[89] 贺高红（特邀编辑），化工进展，22（增刊），第2届全国传递过程学术研讨会专辑，（62.7万字），化学工业出版社，2003。
[90] 邱天爽主编，雷明凯，唐一源，王军，贺高红，刘冲，娄颖，编委会委员，大连理工大学生物医学工程学术论文集，第1卷，（74.2万字），大连理工大学出版社，ISBN 7-5611-2461-9，2003。
[91] 贺高红，第7章气体吸收，第8章萃取，（12.7万字），化工原理学习指导，匡国柱主编，大连理工大学出版社，2002.
[92] 贺高红，第2章流体输送设备，10万字，化工原理（上），王世广主编，高等教育出版社，2002.
[93] 贺高红，第10章膜分离和吸附分离过程，5万字，化工原理（下），樊希山主编，高等教育出版社，2002.
[94] 贺高红，第20章膜分离过程，10万字，化学工程师手册，袁一主编，机械工业出版社，北京，2000.
[95] 贺高红，膜分离基础，大连理工大学教材，1996.
[96] Gaohong HE, Dunqi XU and Shiguang，Chemical Engineering Design, vol.1, Design Instruction in Continuous Plate Distillation Columns, 大连理工大学教材，1994.
[97] 贺高红，编审委员会副主任委员，化学工程与工艺专业英语，化学工业出版社，1998.
[98] 贺高红，编审委员会副主任委员，高分子材料工程专业英语，化学工业出版社，1999.
[99] 贺高红，编审委员会副主任委员，环境工程专业英语，化学工业出版社，1999.
[100] 贺高红，编审委员会副主任委员，生物化学工程专业英语，化学工业出版社，1999.
[101] 贺高红，编审委员会副主任委员，应用化学专业英语，化学工业出版社，正在印刷.
[102] 贺高红，编审委员会副主任委员，工业自动化专业英语，化学工业出版社，正在印刷.
[103] 贺高红，编审委员会副主任委员，过程装备与控制工程专业英语，化学工业出版社，正在印刷.
专利
[104] 孙力，孙志新，贺高红，李丽娜，韩亚新，王刚，不受蛋白质干扰快速检测水发或水产品中甲醛成份的试纸，中国发明专利，专利号：ZL03178350.3，授权日：2005.11.23。
[105] 贺高红，马志启，蹇锡高，陈国华，吴雪梅，余宝乐，顾爽，磺化二氮杂萘聚醚砜酮质子交换膜及其制备方法，发明专利，专利号：200410021216.2，授权日：2005.5.12
[106] 叶震，陈勇，邓麦村，陈兆安，李晖，张桂花，刘桂香，贺高红，吴鸣. 一种中空纤维复合膜其制备及应用，申请号：200410021149.4
[107] 吴雪梅，贺高红，磺化聚芳醚砜酮/聚丙烯酸复合质子交换膜及其制备方法，中国专利申请号：200510048072.4

D. 求助，关于膜蒸馏技术

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性物质的优势[7]，其缺点是渗透通量低，结构复杂，且不适用于中空纤维膜，限制了商业推广。Amali等[8]通过对AGMD与DCMD的比较研究，认为AGMD更适用于地热苦咸水的脱盐。SGMD中，冷凝器必须做很大的功才能冷凝下游侧的蒸汽，故能耗太大，其研究且仅限于理论及数学模型[9-11]。真空膜蒸馏的膜两侧气体压力差比其他膜蒸馏的膜两侧气体压力差大，因而比其他形式的膜蒸馏具有更大的蒸馏通量。宜于脱除水溶液中的挥发性溶质。Corinne[12]用真空膜蒸馏进行了海水淡化，并且与反渗透过程进行了比较，指出选择合适的操作条件及进行合理的过程设计，真空膜蒸馏完全可以与反渗透过程相媲美。Fawzi Banat等[13]研究了VMD脱盐操作参数的灵敏性分析，认为温度对VMD水通量的影响最大，真空度次之。TzahiY等[14]将DCMD与VMD相结合，结果显示，当渗透侧的压力由传统DCMD略高于大气压(108 kPa)变至DCMD/VMD下略低于大气压(94kPa)时，同相同温度下的传统DCMD相比，通量提高15%。

3 膜蒸馏用膜
用于膜蒸馏的膜材料至少应满足疏水性和多孔性两个要求，以保证水不会渗入到微孔内和具有较高的通量。通常认为孔隙率为60% ~ 80%，平均孔径为0.1

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课程论文
~0.5 μm 的膜最适合于膜蒸馏[15]。目前膜蒸馏过程膜材料的研究开发主要集中于3种膜材料，即聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯(PP)。基于上述膜材料，膜蒸馏用膜的制备方法主要有：拉伸法、相转化法、表面改性法、共混改性法以及复合膜法。近年来，为了提高分离膜的综合性能，不同膜材料优势互补的复合膜材料的研究也越来越引起研究者的兴趣。Suk 等[16]把合成的疏水大分子化合物与聚砜材料共混，采用相转化法制膜时，疏水性大分子会迁移至膜表面，得到表面疏水性MD复合膜。Khayeta等[17]用含表面改性大分子的亲水性聚砜醚聚膜由相转化法一步聚成应用于膜蒸馏的新型疏水/亲水多孔复合膜，对于1 mol/L的NaCl水溶液，所制得的复合膜水通量和PTFE商业膜持平甚至高于常用的商业膜，截留率达99.7%。Peng Ping 等[5]将3% PVA（聚乙烯醇）同20%PEG（聚乙二醇）混合，由乙醛作交联剂进行交联，并在聚合物中引入钠盐（如醋酸钠）提高微相分离，将PVA/PEG亲水性凝胶涂覆在疏水性的PVDF 底层上，制成复合膜。所得复合膜的DCMD通量及耐用性较PVDF 膜均有提高。该方法对解决膜蒸馏所用疏水性膜易被润湿的问题提供了一定的参考。Li Baoan等[18]用在疏水性多孔PP中空纤维膜的外表面涂上了不同孔径的多孔等离子聚合硅树脂含氟聚合物涂层的复合性中空纤维膜，进行了基于真空膜蒸馏脱盐过程用膜和设备的研究。由于多孔等离子聚合硅树脂含氟聚合物涂层能够大大降低表面张力，并在底层和盐水之间加了一层隔膜，因而能有效防止膜孔润湿、膜孔结垢和收缩等。研制价格低廉、孔隙率高、通量高、易于工业化生产及应用的MD新型膜材料，已成为MD研究者追求的目标。只有新型理想的膜材料研制成功，膜蒸馏才具有更广阔的应用空间。

E. 膜蒸馏的原理

膜蒸馏（membrane distillation ，简称MD）是一种采用疏水微孔膜以膜两侧蒸汽压力差为传质版驱动力的膜分离过程，权可用于水的蒸馏淡化，对水溶液去除挥发性物质。例如当不同温度的水溶液被疏水微孔膜分隔开时，由于膜的疏水性，两侧的水溶液均不能透过膜孔进入另一侧，但由于暖侧水溶液与膜界面的水蒸汽压高于冷侧，水蒸汽就会透过膜孔从暖侧进入冷侧而冷凝，这与常规蒸馏中的蒸发、传质、冷凝过程十分相似，所以称其为膜蒸馏过程。

F. 生物分离工程的图书目录

前言
第一章 绪论
第一节 生物分离工程的性质、内容与分类
一、生物分离工程的性质
二、生物分离工程的研究内容
三、生物分离过程的分类
第二节 生物分离工程的一般流程
一、发酵液的预处理
二、产物的提取
三、产物的精制
四、成品的加工处理
五、生物分离纯化工艺过程的选择依据
第三节 生物分离过程的特点
一、生物分离过程的体系特殊
二、生物分离过程的工艺流程特殊
三、生物分离过程的成本特殊
第四节 生物分离工程的发展趋势
一、生物分离工程的发展趋势
二、生物分离工程研究应注意的问题
思考题
第二章 发酵液的预处理
第一节 发酵液预处理的方法
一、发酵液的一般特征
二、发酵液预处理的目的和要求
三、发酵液预处理的方法
第二节 发酵液的过滤，
一、发酵液过滤的目的
二、影响发酵液过滤的因素
三、发酵液过滤的方法
四、提高过滤性能的方法
五、过滤介质的选择
六、过滤操作条件优化
七、过滤设备
思考题
第三章 细胞分离技术
第一节 细胞分离
一、过滤
二、离心沉降
第二节 细胞破碎
一、细胞壁的结构
二、细胞破碎动力学
三、细胞破碎的方法
第三节 胞内产物的溶解及复性
一、包含体及其形成
二、包含体的分离和溶解
三、蛋白质复性
思考题
第四章 沉淀技术
第一节 概述
第二节 蛋白质表面性质
一、蛋白质表面的亲水性和疏水性
二、蛋白质表面的电荷
三、蛋白质胶体的稳定性
第三节 蛋白质沉淀方法
一、盐析法
二、有机溶剂沉淀法
三、等电点沉淀法
四、非离子多聚物沉淀法
五、变性沉淀
六、生成盐类复合物的沉淀
七、亲和沉淀
八、SIS聚合物与亲和沉淀
第四节 沉淀技术应用
一、蛋白质
二、多糖
三、茶皂甙纯化工艺研究
四、杜仲水提液中氯原酸的提取
思考题
第五章 萃取技术
第一节 基本概念
一、萃取的概念、特点及分类
二、分配定律
三、分配系数、相比、分离系数
第二节 液液萃取的基本理论与过程
一、液液萃取的基本原理
二、液液萃取类型及工艺计算
第三节 有机溶剂萃取
一、有机溶剂萃取分配平衡
二、影响有机溶剂萃取的因素
三、有机溶剂萃取的设备及工艺过程
第四节 双水相萃取
一、双水相体系的形成
二、相图
三、双水相中的分配平衡
四、影响双水相分配系数的主要因素
五、双水相萃取的设备及工艺过程
第五节 液膜萃取
一、液膜及其分类
二、液膜萃取机理
三、液膜分离操作
四、乳化液膜分离技术的工艺流程
五、液膜分离过程潜在问题
六、液膜分离技术的应用
第六节 反胶团萃取
一、胶团与反胶团
二、反胶团萃取
三、反胶团制备
四、反胶团萃取的应用
第七节 液固萃取
一、液固萃取过程
二、液固萃取类型
三、浸取的影响因素
四、浸取的其他问题
五、浸取的工业应用
第八节 超临界流体萃取
一、超临界流体
二、超临界流体萃取
三、超临界萃取的实验装置与萃取方式
四、超临界流体萃取条件的选择
五、超临界流体萃取的基本过程
六、超临界流体萃取的应用实例
第九节 萃取技术应用及研究进展
一、双水相萃取技术应用及研究进展
二、液膜萃取技术应用及研究进展
三、反胶团萃取技术应用及研究进展
四、超临界流体萃取技术应用及研究进展
思考题
第六章 膜分离过程
第一节 概述
一、膜分离过程的概念和特征
二、膜过程分类
三、分离膜
第二节 压力驱动膜过程
一、反渗透和纳滤
二、超滤和微滤
第三节 电推动膜过程——电渗析
一、电渗析的基本原理
二、电渗析传递过程及影响因素
三、电渗析膜
四、应用
第四节 膜接触器——膜萃取
一、膜萃取的基本原理
二、膜萃取的传质过程
三、膜萃取过程影响因素
四、应用
第五节 其他膜分离过程
一、浓差推动膜过程——渗透蒸发
二、温差推动膜过程——膜蒸馏
第六节 膜分离过程装置
一、滤筒式膜组件
二、板框式膜组件
三、螺旋卷式膜组件
四、管式膜组件
五、毛细管式膜组件
六、中空纤维式膜组件
思考题
第七章 吸附与离子交换
第一节 概述
一、吸附过程
二、吸附与离子交换的特点
第二节 吸附分离介质
一、吸附剂
二、离子交换剂
第三节 吸附与离子交换的基本理论
一、吸附平衡理论
二、影响吸附的主要因素
三、离子交换平衡理论
第四节 基本设备与操作
一、固定床吸附操作
二、移动床吸附器
三、膨胀床吸附操作
四、流化床吸附操作
五、吸附器净化效率的计算与选择
思考题
第八章 色谱分离技术
第一节 色谱分离技术概述
一、色谱技术的基本概念
二、色谱法的分类
三、色谱系统的操作方法
第二节 吸附色谱法
一、吸附色谱基本原理
二、吸附薄层色谱法
三、吸附柱色谱法
第三节 分配色谱法
一、基本原理
二、分配色谱条件
三、分配色谱基本操作
四、分配色谱法的应用
第四节 离子交换色谱法
一、离子交换色谱技术的基本原理
二、离子交换剂的类型与结构
三、离子交换剂的理化性能
四、离子交换色谱基本操作
五、离子交换色谱的应用
第五节 亲和色谱
一、亲和色谱概述
二、亲和色谱原理
三、亲和色谱介质
四、亲和色谱介质的制备
五、亲和色谱的操作过程
六、影响亲和色谱的因素
第六节 色谱分离技术的应用
一、亲和色谱的应用
二、离子交换色谱的应用
三、吸附色谱的应用
四、分配色谱的应用
五、多种色谱技术的组合应用
思考题
第九章 离心技术
第一节 离心分离原理
一、离心沉降原理
二、离心过滤原理
第二节 离心分离设备
一、离心分离设备概述
二、离心沉降设备
三、离心过滤设备
四、离心分离设备的放大
第三节 超离心技术
一、超速离心技术原理
二、超速离心技术分类
三、超速离心设备
第四节 离心技术在生物分离中的应用
一、离心技术在生物分离应用中的注意事项
二、离心分离的优缺点
三、离心机的选择
四、离心在生物分离中的应用
思考题
第十章 浓缩、结晶与干燥
第一节 蒸发浓缩工艺原理与设备
一、蒸发浓缩工艺
二、蒸发浓缩设备
第二节 结晶工艺原理和设备
一、结晶操作工艺原理
二、结晶设备
第三节 干燥工艺原理与设备
一、干燥工艺原理
二、干燥设备
思考题
主要参考文献

G. 生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作

全书共十章，包括发酵液的预处理、细胞的分离、沉淀、萃取、膜技术、吸附与离子交换、色谱技术、离心、生物产品的浓缩结晶与干燥等生物产品分离纯化过程所涉及的全部技术内容。本书通俗易懂、深入浅出，可读性较强。

本书可作为高等院校相关专业本科生的教材，也可供从事生物分离工程工作及研究的有关人员参考。

前言

第一章 绪论

第一节 生物分离工程的性质、内容与分类

一、生物分离工程的性质

二、生物分离工程的研究内容

三、生物分离过程的分类

第二节 生物分离工程的一般流程

一、发酵液的预处理

二、产物的提取

三、产物的精制

四、成品的加工处理

五、生物分离纯化工艺过程的选择依据

第三节 生物分离过程的特点

一、生物分离过程的体系特殊

二、生物分离过程的工艺流程特殊

三、生物分离过程的成本特殊

第四节 生物分离工程的发展趋势

一、生物分离工程的发展趋势

二、生物分离工程研究应注意的问题

思考题

第二章 发酵液的预处理

第一节 发酵液预处理的方法

一、发酵液的一般特征

二、发酵液预处理的目的和要求

三、发酵液预处理的方法

第二节 发酵液的过滤，

一、发酵液过滤的目的

二、影响发酵液过滤的因素

三、发酵液过滤的方法

四、提高过滤性能的方法

五、过滤介质的选择

六、过滤操作条件优化

七、过滤设备

思考题

第三章 细胞分离技术

第一节 细胞分离

一、过滤

二、离心沉降

第二节 细胞破碎

一、细胞壁的结构

二、细胞破碎动力学

三、细胞破碎的方法

第三节 胞内产物的溶解及复性

一、包含体及其形成

二、包含体的分离和溶解

三、蛋白质复性

思考题

第四章 沉淀技术

第一节 概述

第二节 蛋白质表面性质

一、蛋白质表面的亲水性和疏水性

二、蛋白质表面的电荷

三、蛋白质胶体的稳定性

第三节 蛋白质沉淀方法

一、盐析法

二、有机溶剂沉淀法

三、等电点沉淀法

四、非离子多聚物沉淀法

五、变性沉淀

六、生成盐类复合物的沉淀

七、亲和沉淀

八、SIS聚合物与亲和沉淀

第四节 沉淀技术应用

一、蛋白质

二、多糖

三、茶皂甙纯化工艺研究

四、杜仲水提液中氯原酸的提取

思考题

第五章 萃取技术

第一节 基本概念

一、萃取的概念、特点及分类

二、分配定律

三、分配系数、相比、分离系数

第二节 液液萃取的基本理论与过程

一、液液萃取的基本原理

二、液液萃取类型及工艺计算

第三节 有机溶剂萃取

一、有机溶剂萃取分配平衡

二、影响有机溶剂萃取的因素

三、有机溶剂萃取的设备及工艺过程

第四节 双水相萃取

一、双水相体系的形成

二、相图

三、双水相中的分配平衡

四、影响双水相分配系数的主要因素

五、双水相萃取的设备及工艺过程

第五节 液膜萃取

一、液膜及其分类

二、液膜萃取机理

三、液膜分离操作

四、乳化液膜分离技术的工艺流程

五、液膜分离过程潜在问题

六、液膜分离技术的应用

第六节 反胶团萃取

一、胶团与反胶团

二、反胶团萃取

三、反胶团制备

四、反胶团萃取的应用

第七节 液固萃取

一、液固萃取过程

二、液固萃取类型

三、浸取的影响因素

四、浸取的其他问题

五、浸取的工业应用

第八节 超临界流体萃取

一、超临界流体

二、超临界流体萃取

三、超临界萃取的实验装置与萃取方式

四、超临界流体萃取条件的选择

五、超临界流体萃取的基本过程

六、超临界流体萃取的应用实例

第九节 萃取技术应用及研究进展

一、双水相萃取技术应用及研究进展

二、液膜萃取技术应用及研究进展

三、反胶团萃取技术应用及研究进展

四、超临界流体萃取技术应用及研究进展

思考题

第六章 膜分离过程

第一节 概述

一、膜分离过程的概念和特征

二、膜过程分类

三、分离膜

第二节 压力驱动膜过程

一、反渗透和纳滤

二、超滤和微滤

第三节 电推动膜过程——电渗析

一、电渗析的基本原理

二、电渗析传递过程及影响因素

三、电渗析膜

四、应用

第四节 膜接触器——膜萃取

一、膜萃取的基本原理

二、膜萃取的传质过程

三、膜萃取过程影响因素

四、应用

第五节 其他膜分离过程

一、浓差推动膜过程——渗透蒸发

二、温差推动膜过程——膜蒸馏

第六节 膜分离过程装置

一、滤筒式膜组件

二、板框式膜组件

三、螺旋卷式膜组件

四、管式膜组件

五、毛细管式膜组件

六、中空纤维式膜组件

思考题

第七章 吸附与离子交换

第一节 概述

一、吸附过程

二、吸附与离子交换的特点

第二节 吸附分离介质

一、吸附剂

二、离子交换剂

第三节 吸附与离子交换的基本理论

一、吸附平衡理论

二、影响吸附的主要因素

三、离子交换平衡理论

第四节 基本设备与操作

一、固定床吸附操作

二、移动床吸附器

三、膨胀床吸附操作

四、流化床吸附操作

五、吸附器净化效率的计算与选择

思考题

第八章 色谱分离技术

第一节 色谱分离技术概述

一、色谱技术的基本概念

二、色谱法的分类

三、色谱系统的操作方法

第二节 吸附色谱法

一、吸附色谱基本原理

二、吸附薄层色谱法

三、吸附柱色谱法

第三节 分配色谱法

一、基本原理

二、分配色谱条件

三、分配色谱基本操作

四、分配色谱法的应用

第四节 离子交换色谱法

一、离子交换色谱技术的基本原理

二、离子交换剂的类型与结构

三、离子交换剂的理化性能

四、离子交换色谱基本操作

五、离子交换色谱的应用

第五节 亲和色谱

一、亲和色谱概述

二、亲和色谱原理

三、亲和色谱介质

四、亲和色谱介质的制备

五、亲和色谱的操作过程

六、影响亲和色谱的因素

第六节 色谱分离技术的应用

一、亲和色谱的应用

二、离子交换色谱的应用

三、吸附色谱的应用

四、分配色谱的应用

五、多种色谱技术的组合应用

思考题

第九章 离心技术

第一节 离心分离原理

一、离心沉降原理

二、离心过滤原理

第二节 离心分离设备

一、离心分离设备概述

二、离心沉降设备

三、离心过滤设备

四、离心分离设备的放大

第三节 超离心技术

一、超速离心技术原理

二、超速离心技术分类

三、超速离心设备

第四节 离心技术在生物分离中的应用

一、离心技术在生物分离应用中的注意事项

二、离心分离的优缺点

三、离心机的选择

四、离心在生物分离中的应用

思考题

第十章 浓缩、结晶与干燥

第一节 蒸发浓缩工艺原理与设备

一、蒸发浓缩工艺

二、蒸发浓缩设备

第二节 结晶工艺原理和设备

一、结晶操作工艺原理

二、结晶设备

第三节 干燥工艺原理与设备

一、干燥工艺原理

二、干燥设备

思考题

H. 与蒸馏相比，膜蒸馏有哪些特点

蒸馏是一种热力学的分离工艺，它利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的单元操作过程，是蒸发和冷凝两种单元操作的联合。与其它的分离手段，如萃取、过滤结晶等相比，它的优点在于不需使用系统组分以外的其它溶剂，从而保证不会引入新的杂质。

膜蒸馏（MD）是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，它以疏水微孔膜为介质，在膜两侧蒸气压差的作用下，料液中挥发性组分以蒸气形式透过膜孔，从而实现分离的目的。与其他常用分离过程相比，膜蒸馏具有分离效率高、操作条件温和、对膜与原料液间相互作用及膜的机械性能要求不高等优点。

膜蒸馏技术有很多特点：
（1）膜蒸馏过程几乎是在常压下进行，设备简单、操作方便，在技术力量较薄弱的地区也有实现的可能性；
（2）在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏过程中，因为只有水蒸汽能透过膜孔，所以蒸馏液十分纯净，可望成为大规模、低成本制备超纯水的有效手段；
（3）该过程可以处理极高浓度的水溶液，如果溶质是容易结晶的物质，可以把溶液浓缩到过饱和状态而出现膜蒸馏结晶现象，是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程；
（4）膜蒸馏组件很容易设计成潜热回收形式，并具有以高效的小型膜组件构成大规模生产体系的灵活性；
（5）在该过程中无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差，该过程就可以进行，有可能利用太阳能、地热、温泉、工厂的余热和温热的工业废水等廉价能源

I. 直接接触式膜蒸馏的膜蒸馏技术今后的发展在以下几个方面

(1)用于膜蒸馏的膜一般采用疏水性微孔膜，同时膜材料必须耐温，以保证膜在热溶液中稳定运行。几种高分子材料，如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)等，由于其表面能很低，具有疏水性。并且这些聚合物有很好的化学稳定性和热稳定。但用于膜蒸馏的膜成本较高。迫切需要研制出具有良好分离性能而且价格低廉的膜以适应膜蒸馏的发展。
(2)完善机理模型。机理模型是进行过程优化及设计计算的理论指导，有必要加以进一步完善。
(3)提高热量利用率。膜蒸馏过程具有相变，如何减少这部分热量损失，是值得研究的重要课题。
(4)发挥常压低温脱水的优势，开展广泛应用研究。
(5)和其他过程的结合。膜蒸馏可与其他分离等过程相结合和集成。
(6)加强对减压膜蒸馏技术的研究。

J. 直接接触式膜蒸馏的膜蒸馏技术的原理

膜蒸馏技术传质和传热模型如图所示，当多组分的热流体流过多空膜的热侧。多孔疏水膜内的作用之一是可容将温度和组成不同的两种料液隔开，其二是在膜两侧蒸汽压差的作用下，挥发性的轻组分以蒸汽形式通过膜孔，以扩散形式从膜热侧到达冷侧，冷凝，这就是膜蒸馏的基本过程。需要指出的是所谓冷侧既可以设一与膜保持一定Z距离的冷壁（即间接接触式），也可以不设冷壁直接与冷却水相接（直接接触式）两种冷却方式。膜蒸馏技术以其能常压低温操作、可利用废热等优点，被认为能用于海水淡化、超纯水的制备、非挥发性物质水溶液的浓缩和结晶、回收水溶液中的挥发性物质等方面。