先进化工材料关键技术丛书--有机-无机复合分离膜

《有机- 无机复合分离膜》是“先进化工材料关键技术丛书”的一个分册，旨在系统、全面地介绍当前有机- 无机复合分离膜领域的最新研究成果和工业应用现状，进一步加快膜材料的技术创新和规模化应用。 本书是多项国家和省部级成果的系统总结。全书共8章，以材料类别为主线，介绍了多种有机- 无机复合分离膜的制备、表征及应用。具体包括绪论、膜分离原理、聚合物/陶瓷复合膜、金属有机骨架膜、石墨烯膜、混合基质膜、新型表征技术和膜的大规模制备与工业应用。本书所涉及的部分技术面向国家重大需求，特别是在传统行业升级，水资源、能源和环境保护等领域，为我国工业发展和产业升级提供了技术保障。 《有机- 无机复合分离膜》适合化工、材料领域尤其是从事膜技术的科研人员、高校师生与工程技术人员阅读与参考。

金万勤，南京工业大学化工学院教授，材料化学工程国家重点实验室常务副主任，“973计划”首席科学家，国家自然科学基金重大项目、教育部创新团队负责人，英国皇家化学会会士。主持10余项国家级科研项目，在Nature、Nature Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、AIChE J.、J. Membr.Sci.、Chem. Soc. Rev.等期刊上发表SCI论文300多篇，被引用14000多次，出版中英文专著各1部，获授权发明专利37件。担任膜领域权威期刊Journal of Membrane Science编委。以第一完成人获教育部自然科学奖一等奖，2019年获英国化学工程学会（IChemE）颁发的分离科学领域的Underwood奖章。 刘公平，南京工业大学化工学院教授，国家优秀青年基金获得者。2013年在南京工业大学化工学院获工学博士学位，之后留校工作至今，2015～2017年前往美国佐治亚理工学院从事博士后研究。主要研究方向是设计制备面向分子尺度分离的混合基质膜和二维材料膜。在Nature Mater.、Nature Commun.、Angew. Chem.、AIChE J.、J. Membr. Sci.等期刊发表SCI论文110余篇，担任BMC Chemical Engineering编委。

第一章 绪论 001 第一节　膜技术在工业分离领域中的应用 002 第二节　有机-无机复合分离膜的定义及特点 003 第三节　有机-无机复合分离膜的类型及制备方法 004 一、聚合物/陶瓷复合膜 004 二、金属有机骨架膜 005 三、石墨烯膜 006 四、混合基质膜 007 第四节　技术展望 010 参考文献 011 第二章 膜分离原理 015 第一节　渗透汽化 016 一、溶解-扩散 016 二、串联阻力模型 016 三、渗透汽化性能评价 018 四、操作条件对渗透汽化性能的影响 020 第二节　气体分离 020 一、溶解-扩散 021 二、努森扩散 021 三、分子筛分 021 四、促进传递 022 五、气体分离性能评价 022 六、操作条件对气体分离性能的影响 025 第三节　纳滤 025 一、纳滤分离机理 025 二、纳滤膜性能测试和计算方法 026 三、膜表面电荷密度计算 028 四、离子与膜表面DLVO相互作用能计算 029 第四节　离子渗透 030 一、离子渗透过程 030 二、离子渗透性能评价 030 参考文献 031 第三章 聚合物/陶瓷复合膜 033 第一节　概述 034 第二节　制备与结构调控 035 一、刮涂法 036 二、浸渍提拉法 036 三、层层自组装法 037 四、界面聚合法 037 五、接枝聚合法 037 第三节　典型的膜材料 038 一、聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜 038 二、聚醚嵌段酰胺（PEBA）膜 056 三、聚乙烯醇（PVA）膜 059 四、聚电解质膜 061 第四节　应用实例 067 一、生物燃料生产 067 二、溶剂脱水 078 三、有机/有机溶剂分离 083 四、反应耦合过程 087 参考文献 092 第四章 金属有机骨架膜 097 第一节　概述 098 一、金属有机骨架材料 098 二、金属有机骨架膜简介 099 第二节　研究进展 100 一、原位生长法 100 二、二次生长法 101 三、反应晶种法 104 四、对扩散法 105 五、合成方法对比 106 第三节　金属有机骨架膜调控 110 一、合成温度 110 二、生长时间 112 三、前驱液酸碱性 113 四、支撑体影响 113 五、溶剂交换影响 113 第四节　应用实例 115 一、手性分离 115 二、气体分离 120 三、渗透汽化分离 124 四、离子截留 130 参考文献 136 第五章 石墨烯膜 141 第一节　概述 142 第二节　制备方法 143 一、压滤 143 二、旋涂和层层自组装 152 三、喷涂 155 第三节　结构修饰 158 一、氧化石墨烯（GO）膜层间通道的调控 158 二、氧化石墨烯（GO）膜表面性质调控 163 三、支撑体性质对氧化石墨烯（GO）膜性能的影响 176 第四节　膜应用 184 一、水处理 184 二、有机溶剂纳滤 197 三、渗透汽化 198 四、气体分离 203 参考文献 215 第六章 混合基质膜 219 第一节　概述 220 第二节　分子筛填料混合基质膜 222 一、沸石分子筛 222 二、金属有机骨架 224 第三节　二维填料构筑的混合基质膜 244 一、氧化石墨烯（GO）混合基质膜 244 二、类石墨相氮化碳（g-C3N4）混合基质膜 255 第四节　其他纳米颗粒构筑的混合基质膜 258 一、多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）混合基质膜 258 二、TiO2混合基质膜 266 参考文献 269 第七章 新型表征技术 273 第一节　概述 274 第二节　流动电势法：表征层层自组装生长 274 一、流动电势法的基本原理 275 二、流动电势法的应用 277 第三节　纳米压痕技术：研究界面结合力 280 一、纳米压痕技术的基本原理 281 二、纳米压痕技术的应用 284 第四节　正电子湮灭寿命谱：表征膜的自由体积 295 一、正电子湮灭寿命谱的基本原理 296 二、正电子湮灭寿命谱的应用 297 参考文献 303 第八章 膜的大规模制备与工业应用 307 第一节　概述 308 第二节　聚合物/陶瓷复合膜的放大制备 308 一、聚合物/陶瓷复合膜的制备与放大 308 二、聚合物/陶瓷复合膜的性能测试 310 三、聚合物/陶瓷复合内膜的制备 311 第三节　聚合物/陶瓷复合膜膜组件的优化设计 313 一、聚合物/陶瓷复合膜膜组件的传质效率模拟与优化 313 二、聚合物/ 陶瓷复合膜膜组件的分离性能测试 315 第四节　渗透汽化在葡萄酒生产过程中的应用 317 第五节　生物燃料生产工艺中的应用 321 一、聚合物/ 陶瓷复合膜提纯乙醇的小试测试 321 二、聚合物/ 陶瓷复合膜分离乙醇的中试应用 323 第六节　分离回收VOC工艺中的应用 326 一、聚合物/ 陶瓷复合膜分离VOC 性能测试 326 二、聚合物/ 陶瓷复合膜分离VOC 放大测试 331 三、膜分离与其他技术处理效果对比 332 参考文献 337 索引 338