北京化工大學(xué)膜分離實(shí)驗(yàn)室介紹

1、2009-11-2 傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室膜分離研究室是北京化工大學(xué)具有悠久歷史和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室研究方向主要包括膜吸收/膜萃取過程中的傳質(zhì)機(jī)理研究、中空纖維更新液膜技術(shù)相關(guān)研究、以及膜反應(yīng)器等。藉科研與教學(xué)相結(jié)合，取得了豐碩成果。 本實(shí)驗(yàn)室獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎1項(xiàng)，國家級教學(xué)成果二等獎1項(xiàng)，省部級科技進(jìn)步一等獎3項(xiàng)，二等獎1項(xiàng)，以及多個(gè)教學(xué)類獎項(xiàng)。共發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，其中，SCI收錄20篇，EI收錄13篇。共取得發(fā)明專利6項(xiàng)，其中3項(xiàng)已授權(quán)。實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)863計(jì)劃4項(xiàng)，國家科技支撐計(jì)劃1項(xiàng)，1人次入選新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃，國家自然科學(xué)基金4項(xiàng)，并承擔(dān)多項(xiàng)省部級以上科研項(xiàng)目，科研經(jīng)費(fèi)總額

2、達(dá)600余萬元。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有高效液相色譜等多套精密實(shí)驗(yàn)儀器，配套設(shè)施亦較為完善。2傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室研究室目前共有研究室目前共有4 4位教師，位教師，4 4名在讀博士研究生，名在讀博士研究生，4040余名碩余名碩士研究生。士研究生。4張衛(wèi)東，博士，教授、博士生導(dǎo)師。張衛(wèi)東，博士，教授、博士生導(dǎo)師。19961996年畢業(yè)于清華大學(xué)化年畢業(yè)于清華大學(xué)化學(xué)工程系。長期從事膜分離方面的科研工作，尤其是在中空纖學(xué)工程系。長期從事膜分離方面的科研工作，尤其是在中空纖維膜器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及中空纖維膜萃取過程及納濾膜的制備及分離維膜器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及中空纖維膜萃取過程及納濾膜的制備及分離應(yīng)用過程有較長期和深入的研究。應(yīng)用過程

3、有較長期和深入的研究。任鐘旗，博士，副教授。任鐘旗，博士，副教授。20042004年畢業(yè)于清華大學(xué)化學(xué)工程與技年畢業(yè)于清華大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)。長期從事傳質(zhì)與分離、液液萃取、液膜技術(shù)、廢水處術(shù)專業(yè)。長期從事傳質(zhì)與分離、液液萃取、液膜技術(shù)、廢水處理及理及COCO2 2吸收等方面的工作。吸收等方面的工作。王曙光，博士，講師。王曙光，博士，講師。20042004年畢業(yè)于中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究年畢業(yè)于中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境科學(xué)專業(yè)。主要從事環(huán)境微生物應(yīng)用、微生物資源開中心環(huán)境科學(xué)專業(yè)。主要從事環(huán)境微生物應(yīng)用、微生物資源開發(fā)、微生物與酶的固定化等方面的研究發(fā)、微生物與酶的固定化等方面的研究.

4、. 傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室劉君騰，博士，講師。劉君騰，博士，講師。20092009年畢業(yè)于北京化工大學(xué)傳質(zhì)與分離年畢業(yè)于北京化工大學(xué)傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室。主要從事液液萃取、液膜技術(shù)、廢水處理、乙醇發(fā)酵實(shí)驗(yàn)室。主要從事液液萃取、液膜技術(shù)、廢水處理、乙醇發(fā)酵等方面的研究等方面的研究. . 傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室5 中空纖維更新液膜技術(shù)及其應(yīng)用中空纖維更新液膜技術(shù)及其應(yīng)用 PTFEPTFE膜分離技術(shù)在非均相分離過程中的應(yīng)用膜分離技術(shù)在非均相分離過程中的應(yīng)用 滲透汽化及蒸汽滲透技術(shù)滲透汽化及蒸汽滲透技術(shù) 膜吸收過程傳質(zhì)性能的研究膜吸收過程傳質(zhì)性能的研究 固定化酶膜反應(yīng)器固定化酶膜反應(yīng)器 中空纖維更新液膜不僅解決了支撐

5、液膜的穩(wěn)定性問題、中空纖維更新液膜不僅解決了支撐液膜的穩(wěn)定性問題、乳化液膜制乳與破乳的困難的問題，而且該技術(shù)所需的乳化液膜制乳與破乳的困難的問題，而且該技術(shù)所需的設(shè)備體積小，操作簡單，無二次污染，可大大節(jié)省空間，設(shè)備體積小，操作簡單，無二次污染，可大大節(jié)省空間，降低產(chǎn)品所需的能耗以及設(shè)備投資等，從而使產(chǎn)品生產(chǎn)降低產(chǎn)品所需的能耗以及設(shè)備投資等，從而使產(chǎn)品生產(chǎn)成本降低，具有較好的應(yīng)用前景。成本降低，具有較好的應(yīng)用前景。7傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 電鍍、制革以及鉻鹽工業(yè)都會產(chǎn)生大量的含鉻電鍍、制革以及鉻鹽工業(yè)都會產(chǎn)生大量的含鉻廢水。廢水中鉻離子主要以廢水。廢水中鉻離子主要以Cr(VI)Cr(VI)的形態(tài)存在

6、。的形態(tài)存在。被含鉻廢水污染的水源、土壤，被含鉻廢水污染的水源、土壤，動植物無法存活，生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。動植物無法存活，生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。GB8978 GB8978 -1996 -1996 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格限制嚴(yán)格限制Cr(VI)Cr(VI)的最的最高允許排放濃度為高允許排放濃度為0.5mg/L0.5mg/L。 將中空纖維更新液膜液膜技術(shù)用于含鉻廢水處將中空纖維更新液膜液膜技術(shù)用于含鉻廢水處理，實(shí)現(xiàn)廢水中理，實(shí)現(xiàn)廢水中Cr(VI)Cr(VI)的去除和鉻的富集，從而最的去除和鉻的富集，從而最終實(shí)現(xiàn)廢水閉路循環(huán)系統(tǒng)，形成一項(xiàng)具有自主知識終實(shí)現(xiàn)廢水閉路循環(huán)系統(tǒng)，形成一項(xiàng)具

7、有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型綠色工藝，具有極大的社會效益和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)權(quán)的新型綠色工藝，具有極大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。效益。8傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 在印制電路板生產(chǎn)過程中，有大量會對環(huán)境和人類造成危在印制電路板生產(chǎn)過程中，有大量會對環(huán)境和人類造成危害的含銅廢液及廢水產(chǎn)生。去除或降低廢水中重金屬離子害的含銅廢液及廢水產(chǎn)生。去除或降低廢水中重金屬離子( (包括包括銅離子銅離子) )含量的方法有含量的方法有 化學(xué)處理法、離子交換法、電解法、吸化學(xué)處理法、離子交換法、電解法、吸附法、反滲透法等。附法、反滲透法等。 將中空纖維更新液膜技術(shù)引入到銅離子回收中來，較傳統(tǒng)將中空纖維更新液膜技術(shù)引入到銅離子回收中來，較傳統(tǒng)的回收

8、方法而言，更加簡單、經(jīng)濟(jì)可行而且操作簡單，克服了的回收方法而言，更加簡單、經(jīng)濟(jì)可行而且操作簡單，克服了傳統(tǒng)分離方法的一些弊病，尤其是較之用乳化液膜法回收銅離傳統(tǒng)分離方法的一些弊病，尤其是較之用乳化液膜法回收銅離子，避免了復(fù)雜的操作工藝，也消除了由于膜的不穩(wěn)定性引起子，避免了復(fù)雜的操作工藝，也消除了由于膜的不穩(wěn)定性引起的諸多問題。的諸多問題。9傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室10 青霉素作為治療細(xì)菌性感染的重要藥物，是半合成抗生素中青霉素作為治療細(xì)菌性感染的重要藥物，是半合成抗生素中間體及頭抱菌類抗生素的重要中間體和原料，至今仍是世界重要間體及頭抱菌類抗生素的重要中間體和原料，至今仍是世界重要的生化產(chǎn)品之一。的

9、生化產(chǎn)品之一。 青霉素傳統(tǒng)提取工藝中，目前最常用的工藝是溶媒萃取法青霉素傳統(tǒng)提取工藝中，目前最常用的工藝是溶媒萃取法 ，具有處理能力大、分離效果好、回收率高、可連續(xù)操作等優(yōu)點(diǎn)，具有處理能力大、分離效果好、回收率高、可連續(xù)操作等優(yōu)點(diǎn)，但仍存在青霉素降解損失嚴(yán)重、冷卻過程生產(chǎn)能耗大、醋酸丁酯但仍存在青霉素降解損失嚴(yán)重、冷卻過程生產(chǎn)能耗大、醋酸丁酯水溶性大，溶劑回收困難等弊端。水溶性大，溶劑回收困難等弊端。 HFRLMHFRLM應(yīng)用于生物活性物質(zhì)及天然產(chǎn)物的分離純化，可簡化應(yīng)用于生物活性物質(zhì)及天然產(chǎn)物的分離純化，可簡化操作條件，提供較大的傳質(zhì)面積、具有傳質(zhì)效率高、穩(wěn)定性好、操作條件，提供較大的傳質(zhì)面

10、積、具有傳質(zhì)效率高、穩(wěn)定性好、操作簡單、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。操作簡單、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。 傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室11 檸檬酸作為一種高科技產(chǎn)品，已引起世界各國的高度重視，廣泛檸檬酸作為一種高科技產(chǎn)品，已引起世界各國的高度重視，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、化工工業(yè)。應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、化工工業(yè)。 傳統(tǒng)的檸檬酸分離法有鈣鹽法、離子交換樹脂法、溶劑萃取法傳統(tǒng)的檸檬酸分離法有鈣鹽法、離子交換樹脂法、溶劑萃取法 ，但都普遍存在工藝復(fù)雜、收率低等問題。但都普遍存在工藝復(fù)雜、收率低等問題。 將中空纖維更新液膜應(yīng)用于檸檬酸提取，有效解決了傳統(tǒng)技術(shù)種將中空纖維更新液膜應(yīng)用于檸檬酸提取，有效解決了傳統(tǒng)技術(shù)種種問題

11、，更加簡單可行，展示了其在檸檬酸稀溶液處理方面的廣闊應(yīng)種問題，更加簡單可行，展示了其在檸檬酸稀溶液處理方面的廣闊應(yīng)用前景。用前景。傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 針對工業(yè)上己內(nèi)酰胺的精制過程的一些缺點(diǎn)，本針對工業(yè)上己內(nèi)酰胺的精制過程的一些缺點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)室選用張衛(wèi)東教授在實(shí)驗(yàn)室選用張衛(wèi)東教授在20042004年提出的年提出的中空纖維更新中空纖維更新液膜分離技術(shù)液膜分離技術(shù)對粗己內(nèi)酰胺進(jìn)行精制處理，清水做反對粗己內(nèi)酰胺進(jìn)行精制處理，清水做反萃劑，反萃前后電導(dǎo)率增量小于萃劑，反萃前后電導(dǎo)率增量小于1/cm1/cm；經(jīng)過液膜；經(jīng)過液膜及一級萃取過程后，萃后殘液含己內(nèi)酰胺及一級萃取過程后，萃后殘液含己內(nèi)酰胺0.4%wt

12、 0.4%wt 。 本實(shí)驗(yàn)室與巴陵石化分公司建立合作項(xiàng)目中空本實(shí)驗(yàn)室與巴陵石化分公司建立合作項(xiàng)目中空纖維更新液膜用于已內(nèi)酰胺精制技術(shù)開發(fā)，并且通過纖維更新液膜用于已內(nèi)酰胺精制技術(shù)開發(fā)，并且通過驗(yàn)收。驗(yàn)收。12傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 化工、能源等工業(yè)過程所產(chǎn)生的大量煙塵對人體和環(huán)化工、能源等工業(yè)過程所產(chǎn)生的大量煙塵對人體和環(huán)境造成極大危害，特別是燃煤發(fā)電廠等產(chǎn)生的逸散性粉塵境造成極大危害，特別是燃煤發(fā)電廠等產(chǎn)生的逸散性粉塵污染尤為嚴(yán)重，從原煤進(jìn)廠到鍋爐燃燒、排放的整個(gè)過程污染尤為嚴(yán)重，從原煤進(jìn)廠到鍋爐燃燒、排放的整個(gè)過程均有粉塵產(chǎn)生，它不僅嚴(yán)重影響工作人員的身體健康，而均有粉塵產(chǎn)生，它不僅嚴(yán)重影響工作

13、人員的身體健康，而且還嚴(yán)重污染大氣環(huán)境。且還嚴(yán)重污染大氣環(huán)境。14研究背景研究背景傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室151 12 23 34 4操作簡單可靠操作簡單可靠結(jié)構(gòu)較簡單結(jié)構(gòu)較簡單投資較少投資較少收集粉塵收集粉塵粒徑范圍粒徑范圍廣廣過濾效率高過濾效率高袋式袋式除塵器除塵器除塵裝置一般有機(jī)械式除塵裝置一般有機(jī)械式除塵器、濕式除塵器、除塵器、濕式除塵器、靜電除塵器、過濾式除靜電除塵器、過濾式除塵器塵器缺點(diǎn)效率低、設(shè)備復(fù)雜、效率低、設(shè)備復(fù)雜、收集粉塵粒徑范圍收集粉塵粒徑范圍窄等窄等除塵器傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室16深層過濾深層過濾 表面過濾表面過濾 表面過濾機(jī)理具有過濾阻力小，粉塵層易剝落，解決了深層過濾阻力表面過濾

14、機(jī)理具有過濾阻力小，粉塵層易剝落，解決了深層過濾阻力高、操作壓力大，反沖洗頻率高、使用壽命短等問題，是較為有利的過濾方高、操作壓力大，反沖洗頻率高、使用壽命短等問題，是較為有利的過濾方式。式。 過濾機(jī)理傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室17傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 開發(fā)出耐開發(fā)出耐200200以上高溫、化學(xué)性能穩(wěn)定的高效除塵以上高溫、化學(xué)性能穩(wěn)定的高效除塵袋，粉塵去除率袋，粉塵去除率99.999.999%99%。 本實(shí)驗(yàn)室在本實(shí)驗(yàn)室在ePTFEePTFE薄膜相關(guān)的研究領(lǐng)域發(fā)表了薄膜相關(guān)的研究領(lǐng)域發(fā)表了1313篇論篇論文，申請了文，申請了8 8項(xiàng)專利，獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎、中國紡項(xiàng)專利，獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎、中國紡織

15、工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)一等獎、北京市科技進(jìn)步二等獎等獎織工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)一等獎、北京市科技進(jìn)步二等獎等獎勵(lì)，研究水平被鑒定專家評價(jià)為勵(lì)，研究水平被鑒定專家評價(jià)為“總體研究水平處于國內(nèi)總體研究水平處于國內(nèi)領(lǐng)先，覆膜濾料部分性能達(dá)到國際先進(jìn)水平領(lǐng)先，覆膜濾料部分性能達(dá)到國際先進(jìn)水平”。 PTFEPTFE膜的膜的強(qiáng)疏水性強(qiáng)疏水性限制了其在水溶液體系處理中的應(yīng)限制了其在水溶液體系處理中的應(yīng)用，其用，其親水改性親水改性成為各國研究人員優(yōu)先關(guān)注的重要問題之成為各國研究人員優(yōu)先關(guān)注的重要問題之一。實(shí)現(xiàn)一。實(shí)現(xiàn)PTFEPTFE膜的親水改性，不僅在理論上具有創(chuàng)新性，膜的親水改性，不僅在理論上具有創(chuàng)新性，在技術(shù)上具有先

16、進(jìn)性，更具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。在技術(shù)上具有先進(jìn)性，更具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。國際上除美國國際上除美國GoreGore公司以外，尚無工業(yè)化親水公司以外，尚無工業(yè)化親水PTFEPTFE膜的生膜的生產(chǎn)先例。產(chǎn)先例。18研究背景研究背景傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室19 （1）添加親水料 （2）未添加 PTFE薄膜的SEM照片通過配位鍵合理論，根據(jù)通過配位鍵合理論，根據(jù)PTFEPTFE的大分子結(jié)構(gòu)特性，選的大分子結(jié)構(gòu)特性，選擇能提供空電子軌道的物質(zhì)擇能提供空電子軌道的物質(zhì)（如（如SnSn、FeFe類配合物等），類配合物等），與與PTFEPTFE進(jìn)行配位鍵合，攻克進(jìn)行配位鍵合，攻克了了PTFEPTFE材

17、料親水改性的難題。材料親水改性的難題。親水改性原理：親水改性傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室20中藥過濾前后對照圖片（左邊是過濾后的藥水，右邊是過濾前的藥水） 在工業(yè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用中采用板框式過濾器，對廢水中的藥物顆粒過濾，截留率高達(dá)99.9%（藥物顆粒含量大，粒徑較大），設(shè)備運(yùn)行10個(gè)月以來，過濾通量未見明顯下降，處理量穩(wěn)。表明PTFE改性親水膜在醫(yī)藥領(lǐng)域有比較性能。傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 目前多數(shù)油田已經(jīng)進(jìn)入開采后期，需要進(jìn)行目前多數(shù)油田已經(jīng)進(jìn)入開采后期，需要進(jìn)行注水開采注水開采，導(dǎo)致原油中含有大量的水分，原油中所含水分會造成輸送動導(dǎo)致原油中含有大量的水分，原油中所含水分會造成輸送動力的增加，并給后期加工過程帶來困難

18、；在加工過程中的一力的增加，并給后期加工過程帶來困難；在加工過程中的一些操作不當(dāng)?shù)仍?，也會造成些操作不?dāng)?shù)仍?，也會造成油品中含有大量的水油品中含有大量的水。如果不。如果不?jīng)處理直接進(jìn)入下游工藝中的精餾塔，會因水的汽化而造成經(jīng)處理直接進(jìn)入下游工藝中的精餾塔，會因水的汽化而造成塔內(nèi)壓力波動太大，并影響到正常生產(chǎn)。塔內(nèi)壓力波動太大，并影響到正常生產(chǎn)。21研究背景傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室在不超過水的穿透壓得情況下，油、水在疏水膜表面的情況22 膜分離技術(shù)脫膜分離技術(shù)脫除油中水分是利用除油中水分是利用油、水在膜表面潤油、水在膜表面潤濕程度濕程度不同和不同和表面表面張力張力的不同來實(shí)現(xiàn)的不同來實(shí)現(xiàn)的。的。膜法

19、脫除油品中水分傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室滲透汽化滲透汽化& &蒸汽滲透蒸汽滲透技術(shù)，是用于液體混合物特別是共技術(shù)，是用于液體混合物特別是共沸物分離的一種新型膜技術(shù)；沸物分離的一種新型膜技術(shù)；在石油化工、醫(yī)藥、食品和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域中具有廣在石油化工、醫(yī)藥、食品和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景及市場并得到了一定的應(yīng)用；闊的應(yīng)用前景及市場并得到了一定的應(yīng)用；符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的 “清潔工藝清潔工藝” ；被稱為二十一世紀(jì)最有前途的高技術(shù)之一。被稱為二十一世紀(jì)最有前途的高技術(shù)之一。24傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 滲透汽化是一種利用液體混合物中各組分在膜內(nèi)滲透汽化是一種利用液體混合物中

20、各組分在膜內(nèi)溶解和擴(kuò)散性能溶解和擴(kuò)散性能的差異的差異而使之分離的新型膜過程。它是在液體混合物中組分蒸汽分壓而使之分離的新型膜過程。它是在液體混合物中組分蒸汽分壓差的推動下，利用組分在膜內(nèi)的溶解度和擴(kuò)散速度的不同實(shí)現(xiàn)分離的差的推動下，利用組分在膜內(nèi)的溶解度和擴(kuò)散速度的不同實(shí)現(xiàn)分離的過程。過程。 25原 料真空泵冷凝器滲透物滲余物不凝氣 滲透汽化技術(shù)作為一種新型膜分離技術(shù)，在有機(jī)物滲透汽化技術(shù)作為一種新型膜分離技術(shù)，在有機(jī)物/ /水、有機(jī)物水、有機(jī)物/ /有機(jī)物溶液的分離方面表現(xiàn)出明顯的技術(shù)特點(diǎn)，具有有機(jī)物溶液的分離方面表現(xiàn)出明顯的技術(shù)特點(diǎn)，具有分離因子高、分離因子高、操作簡單、分離作用不受組分汽

21、液平衡操作簡單、分離作用不受組分汽液平衡的限制等優(yōu)點(diǎn)。的限制等優(yōu)點(diǎn)。 傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室26 蒸汽滲透是在滲透汽化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，并相蒸汽滲透是在滲透汽化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，并相比滲透汽化具有更多的優(yōu)勢：比滲透汽化具有更多的優(yōu)勢： (1)(1)氣體接觸膜，雜質(zhì)少，膜污染??；氣體接觸膜，雜質(zhì)少，膜污染??； (2) (2) 在可比較的操作條件下，在可比較的操作條件下，VPVP過程的過程的“真實(shí)真實(shí)”傳質(zhì)系數(shù)傳質(zhì)系數(shù)高；高； (3) (3) 膜的使用壽命更長；膜的使用壽命更長； (4) (4) 能量損耗較低；能量損耗較低； (5) (5) 操作過程簡單。操作過程簡單。 近近1010年來，蒸汽滲

22、透技術(shù)發(fā)展的步伐很快，年來，蒸汽滲透技術(shù)發(fā)展的步伐很快， 并應(yīng)用于并應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。越來越多的領(lǐng)域。傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室27滲透汽化滲透汽化/ /蒸汽滲透蒸汽滲透膜反應(yīng)器膜反應(yīng)器是一種將膜組件以一定形式耦合到是一種將膜組件以一定形式耦合到反應(yīng)過程中，并通過滲透汽化反應(yīng)過程中，并通過滲透汽化/ /蒸汽滲透打破反應(yīng)平衡以獲得更蒸汽滲透打破反應(yīng)平衡以獲得更高收率和反應(yīng)速率的新型、高效反應(yīng)器。高收率和反應(yīng)速率的新型、高效反應(yīng)器。反應(yīng)體系某一產(chǎn)物滲透汽化滲透汽化/ /蒸汽滲透膜反應(yīng)器集反應(yīng)和分離于一體，不僅蒸汽滲透膜反應(yīng)器集反應(yīng)和分離于一體，不僅節(jié)約了節(jié)約了能耗能耗，還，還提高了反應(yīng)收率和縮短了反應(yīng)時(shí)

23、間提高了反應(yīng)收率和縮短了反應(yīng)時(shí)間。 滲透汽化滲透汽化/ /蒸汽滲透膜反應(yīng)器的研究僅始于近蒸汽滲透膜反應(yīng)器的研究僅始于近l0l0來年，是一個(gè)新來年，是一個(gè)新興的研究方向。興的研究方向。傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室28蒸汽滲透技術(shù)的應(yīng)用：蒸汽滲透技術(shù)的應(yīng)用： 研究體系：研究體系：醇醇/ /水體系脫水水體系脫水 膜：膜： CS+PVA/PTFECS+PVA/PTFE共混復(fù)合膜；共混復(fù)合膜； PDMS/PTFEPDMS/PTFE復(fù)合膜復(fù)合膜實(shí)驗(yàn)已獲得較高的分離因子及通量，為進(jìn)一步研究蒸汽滲透膜反應(yīng)分實(shí)驗(yàn)已獲得較高的分離因子及通量，為進(jìn)一步研究蒸汽滲透膜反應(yīng)分離器奠定基礎(chǔ)。離器奠定基礎(chǔ)。 隨著對節(jié)能

24、要求的增長和環(huán)境保護(hù)隨著對節(jié)能要求的增長和環(huán)境保護(hù)立法的嚴(yán)格，滲透汽化和蒸氣滲透技術(shù)將迎來新的立法的嚴(yán)格，滲透汽化和蒸氣滲透技術(shù)將迎來新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 今后進(jìn)一步的研究方向是：今后進(jìn)一步的研究方向是：開發(fā)新的耐高溫、開發(fā)新的耐高溫、耐溶劑、高選擇性、大通量透水膜；開發(fā)高性能有耐溶劑、高選擇性、大通量透水膜；開發(fā)高性能有機(jī)物機(jī)物/有機(jī)物分離膜；開拓新應(yīng)用領(lǐng)域有機(jī)物分離膜；開拓新應(yīng)用領(lǐng)域，以充分發(fā)，以充分發(fā)揮這一新技術(shù)的優(yōu)勢和潛力。揮這一新技術(shù)的優(yōu)勢和潛力。29傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室31膜吸收過程基本原理圖（對于疏水膜）19851985年年Zhang Qi & Cussler

25、Zhang Qi & Cussler將膜分離技術(shù)與傳將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)吸收技術(shù)相耦合，開發(fā)了一種新型氣體吸統(tǒng)吸收技術(shù)相耦合，開發(fā)了一種新型氣體吸收技術(shù)收技術(shù)膜吸收技術(shù)。膜吸收技術(shù)。與傳統(tǒng)的吸收過程相比較，膜吸收過程具有與傳統(tǒng)的吸收過程相比較，膜吸收過程具有以下以下特點(diǎn)特點(diǎn)：使用中空纖維膜接觸器，傳質(zhì)比表面積大，使用中空纖維膜接觸器，傳質(zhì)比表面積大，可達(dá)可達(dá)300030005000m5000m2 2/m/m3 3；克服霧沫夾帶、液泛等問題；克服霧沫夾帶、液泛等問題；氣液兩相流速可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，操作彈性大。氣液兩相流速可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，操作彈性大。膜吸收過程的膜吸收過程的主要應(yīng)用主要應(yīng)用 SO

26、SO2 2、COCO2 2等酸性氣體的脫除等酸性氣體的脫除 廢水中揮發(fā)性污染物的處理廢水中揮發(fā)性污染物的處理 氨氣回收氨氣回收傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶33p酶的結(jié)構(gòu)對環(huán)境十分敏酶的結(jié)構(gòu)對環(huán)境十分敏感，如對熱、強(qiáng)酸、強(qiáng)感，如對熱、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑等不夠穩(wěn)堿、有機(jī)溶劑等不夠穩(wěn)定，從反應(yīng)體系中回收定，從反應(yīng)體系中回收困難，易于造成產(chǎn)物污困難，易于造成產(chǎn)物污染使得產(chǎn)物提純困難，染使得產(chǎn)物提純困難，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高等。因此酶在工業(yè)領(lǐng)高等。因此酶在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用一直受到限制域的應(yīng)用一直受到限制。p直到二十世紀(jì)六十年代，直到二十世紀(jì)六十年代，隨著酶固定化概念的提隨

27、著酶固定化概念的提出才為這些問題的解決出才為這些問題的解決提供了有效的手段，從提供了有效的手段，從而成為酶工程領(lǐng)域中最而成為酶工程領(lǐng)域中最為活躍的研究方向之一。為活躍的研究方向之一。酶活中心酶活中心傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 固定化酶固定化酶(immobilized enzyme)(immobilized enzyme)是指用物理或化是指用物理或化學(xué)方法將酶限制或定位在某一特定的空間范圍內(nèi)，從學(xué)方法將酶限制或定位在某一特定的空間范圍內(nèi)，從而增加酶對環(huán)境波動的耐受性。而增加酶對環(huán)境波動的耐受性。34p提高酶的穩(wěn)定性提高酶的穩(wěn)定性p對酶催化過程可實(shí)現(xiàn)調(diào)控對酶催化過程可實(shí)現(xiàn)調(diào)控p易于將底物與產(chǎn)物分開易于將底物

28、與產(chǎn)物分開p利于產(chǎn)物的分離純化利于產(chǎn)物的分離純化p便于進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)便于進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)p反應(yīng)后可回收重復(fù)使用反應(yīng)后可回收重復(fù)使用傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室35特點(diǎn)特點(diǎn) 反應(yīng)速率快，選反應(yīng)速率快，選擇性高，條件溫?fù)裥愿?，條件溫和和 膜是酶固定化的膜是酶固定化的良好載體良好載體 能夠有效消除產(chǎn)能夠有效消除產(chǎn) 物抑制物抑制特點(diǎn)特點(diǎn) 傳質(zhì)面積大，傳傳質(zhì)面積大，傳質(zhì)速率快質(zhì)速率快 避免了乳化和破避免了乳化和破乳、液泛等問題乳、液泛等問題 易于連續(xù)化、自易于連續(xù)化、自 控與集成化控與集成化1968年，年，Michaels首次首次提出了酶膜反應(yīng)器的提出了酶膜反應(yīng)器的概念。酶膜反應(yīng)器能概念。酶膜反應(yīng)器能將酶的催化特性與膜將

29、酶的催化特性與膜材料的優(yōu)良分離性能材料的優(yōu)良分離性能相結(jié)合，使化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合，使化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)品分離同時(shí)進(jìn)行。和產(chǎn)品分離同時(shí)進(jìn)行。傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室36 p藥物生產(chǎn)藥物生產(chǎn)( (中間體生產(chǎn)中間體生產(chǎn)) )的各種轉(zhuǎn)化反應(yīng)的各種轉(zhuǎn)化反應(yīng)p對外消旋化合物進(jìn)行光學(xué)拆分以及手性化合物對外消旋化合物進(jìn)行光學(xué)拆分以及手性化合物 的合成的合成p應(yīng)用在發(fā)酵工業(yè)中，生產(chǎn)乙醇、丙酮應(yīng)用在發(fā)酵工業(yè)中，生產(chǎn)乙醇、丙酮p酶膜生物反應(yīng)器用于污水處理酶膜生物反應(yīng)器用于污水處理, ,尤其是水中酚的降解尤其是水中酚的降解研究及應(yīng)用領(lǐng)域研究及應(yīng)用領(lǐng)域傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 高粘度、易高粘度、易自聚等特殊物系精自聚等特殊物系精餾新技術(shù)的研究開

30、餾新技術(shù)的研究開發(fā)與應(yīng)用發(fā)與應(yīng)用38傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 面向非面向非均相分離過程均相分離過程的的PTFEPTFE膜開發(fā)膜開發(fā)及其應(yīng)用及其應(yīng)用39傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 易易自聚物料精自聚物料精餾新技術(shù)的餾新技術(shù)的研究開發(fā)和研究開發(fā)和應(yīng)用應(yīng)用40傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 BHBH型高型高效填料塔與分效填料塔與分離過程強(qiáng)化的離過程強(qiáng)化的研究、開發(fā)及研究、開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用41傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室 膨化聚膨化聚四氟乙烯膜的四氟乙烯膜的微孔控制、改微孔控制、改性及其應(yīng)用研性及其應(yīng)用研究究42傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室44張衛(wèi)東，郝欣，張慧峰，張澤廷，徐靜年，史季芬. 張衛(wèi)東，劉君騰，任鐘旗，杜昌順，馬競男. 傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)

31、室張衛(wèi)東，李愛民，劉君騰，姜德強(qiáng)，應(yīng)訥江，于麗麗. 45一種利用反應(yīng)萃取“耦合”技術(shù)制備羥胺鹽的方法. 發(fā)明專利任鐘旗，張衛(wèi)東，劉光虎，陳星群. 張衛(wèi)東，姜德強(qiáng)，任鐘旗，楊婧，楊龍. 一種利用疏水膜進(jìn)行油品脫水的方法發(fā)明專利. 2009.3.13, 200910079492.7 張衛(wèi)東，李憲勇，劉君騰，任鐘旗，王曙光傳質(zhì)與分離實(shí)驗(yàn)室47 法法 約瑟約瑟G.G.桑切斯桑切斯. .馬可，馬可， 美美 西奧多西奧多T.T.托迪斯托迪斯 著著. .張衛(wèi)東，高堅(jiān)張衛(wèi)東，高堅(jiān)譯譯. . 催化膜與膜反應(yīng)器催化膜與膜反應(yīng)器M. M. 化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)出版社出版社. 2004. 2004年出版年出版. . （國外優(yōu)秀科技著作出版專（國外優(yōu)秀科技著作