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第1章 绪论1

1.1　分离技术及其在过程工程中的意义1

1.1.1　分离技术的地位与作用1

目录1

1.1.2　新型分离技术开拓与发展的必要性2

1.2　分离过程的分类3

1.2.1　机械分离4

1.2.2　传质分离4

1.2.3　反应分离5

1.3　新型分离技术的进展5

1.3.1　膜分离技术6

1.3.2　基于传统分离方法的新型分离技术9

1.3.3　耦合与集成技术10

1.4　选择分离技术的一般规则11

1.4.1　选择的基本依据11

1.4.3　过程的经济性13

1.4.2　工艺可行性与设备可靠性13

1.4.4　组合工艺排列次序的经验规则14

参考文献15

习题15

第2章　分离过程的基础理论16

2.1　分离过程的热力学基础16

2.1.1　热力学基本定义与函数16

2.1.2　偏摩尔量和化学位17

2.1.3　克拉贝龙方程和克-克方程18

2.1.4　相律19

2.1.5　渗透压与唐南平衡理论20

2.1.6　非平衡热力学基本定律22

2.2　分离过程的动力学基础25

2.2.1　分子传质及其速率与通量25

2.2.2　质量传递微分方程27

2.3　分离过程中的物理力28

2.3.1　分子间和原子间的作用力28

2.2.3　质量传递微分方程特定式28

2.3.2　溶解度参数31

2.3.3　渗透系数33

2.4　分离因子34

2.4.1　平衡分离过程的固有分离因子35

2.4.2　速率控制过程的固有分离因子36

2.4.3　分离因子与过程能耗的定性关系36

2.5.1　有效能的基本概念37

2.5　分离过程的能耗分析37

2.5.2　分离过程的？分析41

参考文献43

习题43

第3章　反渗透、纳滤、超滤与微滤46

3.1　反渗透46

3.1.1　溶液渗透压46

3.1.2　反渗透基本机理及模型49

3.1.3　反渗透操作特性参数计算50

3.1.4　反渗透工艺流程52

3.2　纳滤55

3.2.1　纳滤脱盐率55

3.2.2　纳滤恒容脱盐56

3.3　超滤57

3.3.1　超滤的基本原理57

3.3.2　超滤传质模型57

3.3.3　超滤过程工艺流程61

3.4.1　微孔过滤模式66

3.4　微滤66

3.4.2　滤饼过滤式通量方程68

3.4.3　通量衰减模型69

3.5　膜组件72

3.5.1　膜组件种类72

3.5.2　各种膜组件比较76

参考文献77

习题78

4.1.1　气体在膜内的传递机理80

第4章　气体渗透、渗透汽化与膜基吸收80

4.1　气体分离80

4.1.2　影响气体渗透性能的因素84

4.1.3　气体分离的计算89

4.1.4　级联操作的形式和级数计算92

4.1.5　气体膜分离的经济性比较94

4.2　渗透汽化与蒸汽渗透95

4.2.1　渗透汽化及蒸汽渗透原理95

4.2.2　渗透通量和分离因子96

4.2.3　渗透汽化膜过程的设计计算99

4.2.4　影响工艺设计的主要因素100

4.2.5　渗透汽化级联计算102

4.2.6　渗透汽化与蒸汽渗透的经济分析103

4.3　膜基吸收104

4.3.1　膜基吸收及其气液传质形式104

4.3.2　膜基吸收的传质105

4.3.3　膜基吸收的设计参数的确定107

4.3.4　膜基吸收过程的应用108

参考文献108

习题109

第5章　透析、电渗析与膜电解111

5.1　透析与渗析111

5.1.1　透析过程机理111

5.1.2　透析过程的通量模型112

5.1.3　透析液的种类及其组成113

5.1.4　透析过程的种类及其清除率114

5.2　电渗析116

5.2.1　电渗析过程原理116

5.2.2　电渗析的基本理论117

5.2.3　电渗析过程中的传递现象119

5.2.4　电渗析器工艺参数计算120

5.2.5　电渗析器及其脱盐流程设计123

5.2.6　电渗析中的浓差极化现象127

5.2.7　倒极电渗析的设计128

5.2.8　离子交换树脂填充式电渗析130

5.3　双极膜水解离131

5.3.1　双极膜的特性132

5.3.2　双极膜的水解离理论电位和能耗132

5.3.3　双极膜电渗析的水解离原理133

5.3.4　双极膜过程设计参数134

5.3.5　双极膜的组装工艺及应用135

5.4　膜电解137

5.4.1　膜电解基本原理137

5.4.2　离子电解膜137

5.4.3　膜电解槽中的电化学反应及物料平衡139

5.4.4　膜电解槽中的物料衡算140

5.4.5 电解定律140

5.4.6　膜电解槽阳极电流效率141

5.4.7　膜电解的槽电压141

参考文献145

5.5　电渗析的经济性比较145

习题146

第6章　特种精馏技术147

6.1　混合物组分的相图147

6.1.1　三组分相图与蒸馏边界147

6.1.2　剩余曲线图148

6.1.3　蒸馏曲线图150

6.1.4　在全回流下的产物组成区152

6.2.1　萃取与恒沸精馏特征及其差异153

6.2　萃取与恒沸精馏153

6.2.2　溶剂选择原则154

6.2.3　萃取精馏的分离因子156

6.2.4　萃取精馏理论板数计算157

6.2.5　恒沸精馏理论板数计算160

6.3　反应精馏162

6.3.1　反应精馏的基本特点162

6.3.2　反应精馏的相平衡与化学平衡163

6.3.3　反应蒸馏的动力学164

6.3.4　反应蒸馏塔的设计计算165

6.3.5　反应蒸馏塔形式的选用168

6.3.6　催化蒸馏塔催化剂的装填168

6.3.7　反应精馏的应用170

6.4　分子蒸馏175

6.4.1　分子蒸馏的原理176

6.4.2　分子蒸馏的传热与传质178

6.4.3　分子蒸馏装置及设计180

6.4.4　分子蒸馏的应用183

6.5　膜蒸馏及渗透蒸馏183

6.5.1　膜蒸馏及渗透蒸馏的基本原理183

6.5.2　膜蒸馏中的传热和传质184

6.5.3　膜蒸馏用膜及装置187

6.5.4　膜蒸馏的应用188

参考文献189

习题190

第7章　新型萃取分离技术191

7.1　超临界流体萃取191

7.1.1　超临界流体及其性质192

7.1.2　超临界流体萃取中的相平衡196

7.1.3　超临界流体的传递性质199

7.1.4　超临界流体萃取工艺及设备计算203

7.1.5　超临界流体萃取分离方法及典型流程207

7.1.6　超临界萃取操作条件选择208

7.1.7　超临界流体萃取过程的能耗209

7.2　双水相萃取209

7.2.1　双水相分配原理209

7.2.2　双水相系统中的作用力211

7.2.3　影响双水相分配的主要因素213

7.2.4　双水相系统的选择216

7.2.5　双水相萃取工艺设计217

7.2.6　双水相分配技术的应用218

7.3.1　凝胶的种类及其特性219

7.3　凝胶萃取219

7.3.2　凝胶的相变温度220

7.3.3　凝胶的溶胀与收缩机理221

7.3.4　凝胶的筛分作用222

7.3.5　凝胶萃取设计参数222

7.3.6　典型的凝胶萃取工艺223

7.3.7　凝胶萃取的应用226

7.4　膜基溶剂萃取227

7.4.1　膜基萃取基本原理227

7.4.2　膜基传质方程式228

7.4.3　影响膜基萃取传质的因素230

7.4.4　膜与膜组件的选择原则231

参考文献232

习题234

8.1　吸附剂及其结构性能236

8.1.1　常用吸附剂236

第8章 吸附、离子交换与色谱分离236

8.1.2　离子交换树脂237

8.1.3　特种色谱用固定相与流动相239

8.1.4　吸附剂的选择原则241

8.2　吸附分离241

8.2.1　吸附平衡及等温吸附方程241

8.2.2　吸附扩散传质机理244

8.2.3　吸附分离特性参数246

8.2.4　吸附分离工艺249

8.3　离子交换256

8.3.1　离子交换平衡与动力学关系256

8.3.2　离子交换过程设计260

8.3.3　离子交换器及其设计要求263

8.4　色谱分离264

8.4.1　色谱的分类和特点264

8.4.2　色谱分离平衡关系及操作方法267

8.4.3　色谱分离的基本参数268

8.4.4　色谱分离的放大设计与优化272

8.4.5　几种新型色谱274

参考文献275

习题276

第9章　液膜分离及促进传递277

9.1　引言277

9.2　液膜的形状和分类277

9.2.1　液膜的形状278

9.2.2　液膜的分类278

9.3　促进传递及载体278

9.3.1　促进传递原理278

9.3.2　载体的选择279

9.4　液膜分离机理及传质方程280

9.4.1　无载体液膜280

9.4.2　有载体液膜281

9.5　液膜制备及其分离操作过程284

9.5.1　液膜的组成284

9.5.2　液膜制备方法及其使用286

9.5.3　液膜的稳定性288

9.6　液膜分离技术的应用289

9.6.1　乳化液膜处理含酚废水289

9.6.2　重金属废水中铜的回收290

9.6.3　气体分离291

参考文献292

习题293

第10章　其他分离技术295

10.1　泡沫分离技术295

10.1.1 基本原理296

10.1.2　泡沫分离的设备及流程300

10.1.3　影响泡沫分离的因素302

10.1.4　泡沫分离过程的设计计算和理想泡沫模型304

10.1.5　泡沫分离过程的应用及研究情况310

10.2　高梯度磁分离技术313

10.2.1　高梯度磁分离技术的原理314

10.2.2　高梯度磁分离设备316

10.2.3　高梯度磁分离技术的应用319

10.3　分子识别与印迹分离323

10.3.1　分子识别特征323

10.3.2　分子识别体系324

10.3.3　分子识别机理以及印迹分离模型329

10.3.4　分子印迹技术的应用334

参考文献339

习题340

第11章　耦合与集成技术341

11.1　反应-分离的耦合与集成过程341

11.1.1　催化膜反应器341

11.1.2　渗透汽化膜反应器343

11.1.3　膜生物反应器346

11.2　分离-分离的集成过程348

11.2.1　膜与吸收-汽提的集成349

11.2.2　精馏-渗透汽化集成350

11.3.1　平推流集成过程建模353

11.3　耦合与集成过程的建模353

11.3.2　全混流集成过程建模355

11.3.3　间歇式集成过程建模356

11.4　集成过程的设计优化357

11.4.1 Aspen Plus软件模拟设计358

11.4.2 McCabe-Thele图解法设计358

参考文献362

习题364

附录A　电解质水溶液的渗透压系数365

附录365

附录B　聚合物膜材料的溶解度参数366

附录C　常用溶剂的溶解度参数367

附录D　无机离子和离子对的自由能参数（25℃）368

附录E　碱金属阳离子和卤族阴离子的自由能参数（25℃）368

附录F　有机离子的自由能参数（25℃）368

附录G　结构基团对Ecoh,i和Vi的贡献369

附录H　结构基团对溶解度参数的贡献370