膜分离科学与技术

课程编码：081703M04001H 英文名称：Membrane Separation Science and Technology 课时：50 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：万印华等

本课程为生物化工专业研究生的专业核心课，也可作为化学工程、化学工艺、材料学、高分子材料与工程专业研究生的选修课。膜分离技术是近年来新发展起来的分离技术，具有效率高、节能、无放大效应、设备简单、操作方便和可在常温与低温下运行的特点，已在许多领域取得成功应用。通过本课程的学习，希望学生能掌握主要膜分离技术分离基本原理，膜制备方法，浓差极化和膜污染成因、控制方法，膜组件和工艺流程设计选择原则及其典型应用。为用膜技术解决自己研究中的分离浓缩问题和将来工作中的问题打下基础。

高分子化学、高分子物理、化工原理与设备、物理化学

第一章 绪论 3学时
第1节 膜和膜分离的特征
第2节 膜科学发展史
第3节 膜的分类
第4节 膜组件
第5节 膜性能主要评价指标
第6节 膜过程
第7节 膜过程应用
第8节 膜分离科学与技术发展方向
第二章 分离膜制备与表征 3学时
第1节 分离膜制备
第2节 膜结构和性能的表征
第三章 膜材料结构与性能 3学时
第1节 分离膜材料及其种类
第2节 高分子分离膜
第3节 无机膜
第4节 有机-无机杂化膜
第四章 超滤与微滤 3学时
第1节 概述
第2节 超滤膜的制备和表征
第3节 超滤膜过程
第4节 超滤膜污染清洗
第5节 超滤技术的应用
第6节 微滤膜简介
第五章 纳滤 4学时
第1节 纳滤膜概述
第2节 纳滤膜制备
第3节 纳滤膜过程
第4节 纳滤膜的应用；
第六章 反渗透和正渗透 5学时
第1节 反渗透膜基本性质和原理
第2节 反渗透膜的制备、结构和表征
第3节 反渗透膜组件和工艺过程设计
第4节 正渗透原理和膜组件
第5节 汲取液再生技术
第6节 正渗透膜的应用
第七章 渗透汽化膜和膜蒸馏 3学时
第1节 概述
第2节 渗透汽化过程的发展
第3节 渗透汽化过程的步骤
第4节 渗透汽化膜性能参数
第5节 渗透汽化分离的传质模型
第6节 浓差极化
第7节 膜材料选择及制备
第8节 渗透汽化膜应用
第9节 膜蒸馏分类
第10节 膜蒸馏的主要性能参数
第11节 新型膜蒸馏研究
第12节 膜蒸馏的应用
第八章 气体分离膜 3学时
第1节 概述
第2节 气体分离膜传递机理
第3节 气体膜分离制备和发展历史
第4节 气体分离膜结构与性能
第5节 膜分离器及分离系统设计
第6节 气体分离膜的应用
第7节 气体分离膜的最新研究进展；
第九章 渗析与电渗析膜 3学时
第1节 渗析及电渗析原理
第2节 电渗析技术的分类
第3节 电渗析的发展历史
第4节 渗析膜材料
第5节 电渗析过程的基本传质过程
第6节 电渗析器
第7节 渗析膜的应用
第十章 智能膜 3学时
第1节 概述
第2节 分离膜的智能化
第3节 智能膜的应用
第4节 新型智能高分子膜
第十一章 生物反应与膜耦合过程 3学时
第1节 酶膜反应器概述
第2节 生物催化膜制备
第3节 酶催化-膜分离耦合过程
第4节 酶膜反应器的应用
第5节 膜生物反应器的基本原理
第6节 膜生物反应器的膜污染控制和典型应用
第十二章 新膜及新膜过程 3学时
第1节 质子交换膜
第2节 聚酰胺净水膜
第3节 金属有机框架膜
第4节 氧化石墨烯膜
第5节 碳分子筛膜
第6节 仿生膜
第十三章 实验课 6学时
第1节 陶瓷微滤膜澄清实验（管式膜组件）
第2节 纳滤膜脱色实验（平板膜片）
第3节 反渗透膜脱盐实验（卷式膜组件）
第4节 氧化石墨烯膜制备实验
第5节 生物催化膜制备实验
第6节 光催化膜自清洁实验
第十四章 文献报告课
第1节 液体分离膜 1学时
第2节 气体分离膜 1学时
第3节 新膜材料 1学时
第十五章 闭卷考试 2学时
第1节 闭卷考试

万印华，研究员，博士生导师。先后获华南理工大学环境化工博士学位和英国牛津大学生物化工博士学位，1988年6月硕士毕业后留校华南理工大学从事教学、科研工作。1998年7月起先后在葡萄牙国家土木工程实验室、英国伯明翰大学、牛津大学访问和工作。任中国科学院过程工程研究所研究员。现任过程工程研究所所长业务助理、生化工程国家重点实验室副主任、国家生化工程研究中心(北京) 副主任，兼任中国生物工程学会副秘书长， Journal of Water Process Engineering、膜科学与技术、化学工程等多个期刊编委。万印华博士长期从事膜技术的基础和应用研究，近年来，主持和完成了国家自然科学基金、国家863计划项目、973项目课题、中科院重大项目课题及科技部国际合作项目课题等科研任务20余项，多项成果在国内龙头企业实现了产业化应用，取得了显著的经济效益和社会效益。撰写了4本中英文学术专著中的4章，在国内外学术期刊发表论文130余篇，获得中国发明专利18项，美国发明专利2项；荣获2009年中国食品学会科技一等奖1项、 2013年中国石油和化工联合会技术发明一等奖1项及2014年中国科学院科技促进发展奖二等奖1项。

罗建泉2010年获中国科学院大学生物化工博士学位，2012年获法国贡比涅技术大学过程工业工程博士学位。2012至2014年在丹麦技术大学从事博士后研究。任生化工程国家重点实验室研究员、博士生导师。长期从事膜分离和酶催化相关研究。在J. Membr. Sci.、ACS Appl. Mater. Interfaces、Chem. Eng. J.等刊物发表SCI 收录论文100余篇，其中作为第一或通讯作者53篇，总引用次数2000余次，申请中国专利23项，2017年获第三届闵恩泽能源化工奖青年进步奖，2018年获第十届侯德榜化工科学技术青年奖，入选北京市科协2019-2021年度青年人才托举工程和中国科学院北京分院第四届“启明星”复合型人才。2019年获 “中国膜科技中青年突出贡献专家”称号。现任中国膜工业协会医药生物用膜技术专业委员会副秘书长（2016-）、中国生物工程学会青委会委员（2016-）、中国海水淡化与水再利用学会青委会执行委员（2019-）、《膜科学与技术》编委（2018-）。

庄永兵，博士，中国科学院过程工程研究所研究员。主要研究方向为高耐热聚合物（如聚酰亚胺）的设计与制备、聚合物膜材料的制备及应用（气体分离膜、介电薄膜、光学薄膜等）。2011年6月毕业于四川大学高分子学院（高分子材料工程国家重点实验室），获高分子科学与工程博士学位。2011年07月开始在湖南文理学院担任讲师。2013年01月至2015年01在韩国汉阳大学（Hanyang University）从事博士后研究工作；2015年02月至2015年12月在加拿大拉瓦尔大学（Laval University）从事博士后研究工作；2016年04月至2017年11月受日本学术振兴会（JSPS）资助在日本东京工业大学（Tokyo Institute of Technology）任外国人特别研究员。于2017年12月进入过程所工作。