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第1章 离子交换膜及其相关过程1

1.1 离子交换膜的定义、结构与分类1

1.2 离子交换膜发展的历史回顾3

1.3 离子交换膜基过程4

1.3.1 电渗析4

1.3.2 双极膜电渗析5

1.3.3 倒极电渗析（EDR）8

1.3.4 电去离子技术（EDI）9

1.3.5 液膜电渗析10

1.3.6 电解电渗析11

1.3.7 电离子置换（EIS）11

1.3.8 电离子注射提取（EIIE）11

1.3.9 离子交换膜浓差渗析12

1.3.10 其他14

参考文献14

第2章 离子交换膜的制备和表征18

2.1 引言18

2.2 非均相离子交换膜的制备方法18

2.3 半均相离子交换膜的制备方法20

2.4 均相离子交换膜的制备方法21

2.4.1 单体的聚合或缩聚22

2.4.2 在基膜上引入功能基团23

2.4.3 溶液浇铸法制备离子交换膜23

2.4.4 不使用氯甲醚的均相阴离子膜路线24

2.5 杂化离子交换膜30

2.5.1 杂化阳离子交换膜31

2.5.2 杂化阴离子交换膜32

2.6 特殊离子交换膜的制备35

2.6.1 一、二价离子选择性膜35

2.6.2 抗污染阴膜35

2.6.3 耐碱性阴膜36

2.6.4 全氟磺酸膜37

2.6.5 光敏离子交换膜39

2.6.6 温敏离子交换膜39

2.7 离子交换膜的主要性能表征40

2.7.1 离子交换膜的结构和主要性能要求40

2.7.2 离子交换膜的常规性能41

2.7.3 离子交换膜的导电性能42

2.7.4 离子交换膜的传质特性43

2.7.5 选择透过系数45

2.7.6 压差渗透系数和膜平均孔径45

2.7.7 水的渗透46

2.7.8 流动电位47

2.7.9 离子交换膜性能之间的依存关系48

参考文献49

第3章 双极膜的制备与表征54

3.1 引言54

3.2 双极膜的制备55

3.2.1 双极膜的材料和组成55

3.2.2 界面区域（接合区域或双极膜的中间层）57

3.2.3 催化剂59

3.2.4 双极膜制备工艺64

3.2.5 双极膜制备示例66

3.3 双极膜的表征71

3.3.1 电流电压曲线72

3.3.2 阻抗谱73

3.3.3 膜电势74

3.3.4 计时电势75

3.3.5 与过程相关的表征76

参考文献78

第4章 电渗析基础理论和膜堆设计82

4.1 电渗析中的物种传质行为82

4.1.1 物种存在形式82

4.1.2 传质推动力和传质类型83

4.1.3 离子竞争传质84

4.2 电渗析传质模型85

4.3 浓差极化86

4.3.1 浓差极化概念86

4.3.2 极限电流密度公式86

4.3.3 极限电流密度的测定87

4.3.4 浓差极化对电渗析的影响87

4.3.5 极化的防治88

4.4 能耗和效率分析88

4.4.1 电解质和水分离的最低能耗88

4.4.2 电渗析过程能耗89

4.4.3 电渗析运行中的其他能耗89

4.4.4 电流效率89

4.5 电渗析膜堆设计90

4.5.1 膜堆类型和构造90

4.5.2 配水均匀性94

4.5.3 新型膜堆结构95

4.5.4 电渗析电极96

4.5.5 电渗析设计96

参考文献97

第5章 传统电渗析技术的应用99

5.1 微咸水和咸水脱盐99

5.1.1 微咸水和咸水的划分99

5.1.2 微咸水和咸水脱盐的意义99

5.1.3 世界脱盐应用概述100

5.1.4 电渗析脱盐100

5.2 准纯水制备101

5.2.1 纯水的概念101

5.2.2 准纯水制备方法概述101

5.2.3 电渗析制备准纯水101

5.3 化工分离102

5.3.1 反应后分离102

5.3.2 分离与反应同时进行103

5.4 食品和医药生产103

5.5 有机酸生产104

5.5.1 有机酸概述104

5.5.2 电渗析在有机酸生产中的应用106

5.5.3 传统电渗析应用的过程经济性108

5.6 环境保护110

5.6.1 给水处理110

5.6.2 废水处理110

5.6.3 氯碱生产111

5.6.4 其他111

5.7 在有机-水体系或有机体系的应用111

5.7.1 提高有机物的溶解度111

5.7.2 赋予电渗析特定选择性112

参考文献113

第6章 双极膜电渗析与应用116

6.1 双极膜电渗析传质过程116

6.1.1 水解离机理117

6.1.2 双极膜的传质机理与过程建模120

6.2 双极膜的应用122

6.2.1 双极膜电渗析在化工生产中的应用123

6.2.2 在污染控制／资源回收中的应用126

6.2.3 在生物技术中的应用129

6.2.4 双极膜在食品工业中的应用130

6.2.5 工业规模的双极膜电渗析应用134

6.3 双极膜电渗析器膜堆设计及过程操作模式137

6.3.1 膜堆结构及设计原则137

6.3.2 过程操作模式138

参考文献140

第7章 以电渗析为基础的集成分离过程145

7.1 电渗析与传统化工单元操作之间的集成145

7.1.1 电渗析＋络合145

7.1.2 双极膜电渗析＋吸附146

7.1.3 双极膜电渗析＋离子交换147

7.1.4 双极膜电渗析＋离子交换＋萃取149

7.1.5 双极膜电渗析＋吸收＋汽提或精馏149

7.2 电渗析与压力驱动膜技术的集成152

7.2.1 压力驱动膜作为预处理152

7.2.2 电渗析作为预处理153

7.2.3 压力驱动膜和电渗析一体化154

7.3 传统电渗析与双极膜电渗析的集成157

7.4 电渗析与膜生物反应器的集成158

7.5 综合集成过程159

参考文献162

第8章 离子交换膜基过程的发展与展望164

8.1 离子交换膜基过程的发展现状164

8.2 离子交换膜基过程发展趋势165

8.2.1 大力发展均相膜并推进均相膜的规模化应用165

8.2.2 大力发展双极膜技术166

8.2.3 电膜成套装备的系统化、自动化和膜胞化166

8.2.4 新型电解质膜的开发166

8.2.5 膜的结构和性能的关联机理167

参考文献167

附录169

附录一 电驱动膜过程常用术语169

附录二 当前主要商品离子交换膜和一些商业双极膜的属性及公司名称介绍183

附录三 电渗析器规格和性能185