化工过程强化关键技术丛书化工过程强化关键技术丛书--无机膜与膜反应器

**章　绪论 / 1

**节　膜技术简介 1

一、膜材料 1

二、膜过程 2

三、膜应用 2

第二节　膜反应器技术简介 3

一、膜反应器的发展 3

二、膜反应器的分类 5

第三节　无机膜反应器的研究进展 6

一、液相催化无机膜反应器 6

二、气相催化无机膜反应器 7

三、无机膜生物反应器 7

第四节　应用前景与展望 8

参考文献 10



第二章　面向液相反应的陶瓷膜设计与制备 / 11

**节　引言 11

第二节　陶瓷膜的设计方法 12

一、模型思路 13

二、模型建立 17

三、颗粒受力分析 20

四、分离过程计算 21

五、操作条件的优化 22

第三节　陶瓷膜的制备技术 24

一、陶瓷膜厚度的定量控制 24

二、陶瓷膜孔结构的定量控制 26

三、陶瓷膜表面性质的控制 49

四、陶瓷膜构型的控制 53

第四节　陶瓷膜材料的稳定性 58

一、化学稳定性 59

二、热稳定性 59

三、机械稳定性 60

第五节　陶瓷膜污染控制方法 61

第六节　结语 61

参考文献 62



第三章　液相陶瓷膜反应器的设计与优化 / 67

**节　引言 67

第二节　浸没式膜反应器的设计 68

一、数学模型的建立 68

二、CFD模拟参数 71

三、浸没式膜反应器的流场及流动特性 72

第三节　气升式膜反应器的设计 78

一、气升式膜反应器的数值模拟 78

二、双环流气升式膜反应器的数值模拟 85

三、膜通道内的气液两相流模拟 91

第四节　液相膜反应器的优化设计 93

一、数学模型 93

二、模型的验证和优化 95

第五节　结语 99

参考文献 100



第四章　陶瓷膜反应器在加氢反应中的应用 / 103

**节　引言 103

第二节　骨架镍催化对硝基苯酚制对氨基苯酚 104

一、膜孔径的选择 104

二、操作条件对膜通量的影响 105

三、膜过滤成套装置的建设与运行 107

第三节　纳米镍催化对硝基苯酚制对氨基苯酚 109

一、纳米镍催化剂的合成及批量制备 109

二、纳米镍催化-膜分离耦合过程研究 112

三、膜污染机理及控制方法 123

四、中试装置的建设与运行 133

第四节　结语 135

参考文献 135



第五章　陶瓷膜反应器在羟基化反应中的应用 / 139

**节　引言 139

第二节　外置式膜反应器在苯酚羟基化反应中的应用 140

一、外置式膜反应器系统的设计 140

二、TS-1催化苯酚羟基化反应操作过程 140

三、苯酚羟基化反应-膜分离耦合过程规律研究 142

四、膜污染机理及膜清洗策略 148

第三节　浸没式膜反应器在苯酚羟基化反应中的应用 157

一、浸没式膜反应器系统的设计 157

二、TS-1催化苯酚羟基化反应操作过程 158

三、苯酚羟基化反应-膜分离耦合过程规律研究 159

四、间歇反应与连续反应过程的比较 164

第四节　双膜式膜反应器在苯酚羟基化反应中的应用 165

一、双膜式膜反应器装置流程 166

二、双膜式膜反应器的操作方法 166

三、陶瓷膜孔径的影响 167

四、双膜式膜反应器的操作条件优化 167

五、双膜式膜反应器的运行稳定性 171

第五节　陶瓷膜反应器在苯酚羟基化反应中的工业应用 175

一、工艺流程 175

二、运行稳定性 176

第六节　结语 178

参考文献 178



第六章　陶瓷膜反应器在氨肟化反应中的应用 / 181

**节　引言 181

第二节　一体式膜反应器在丙酮氨肟化反应中的应用 182

一、一体式膜反应器系统的操作方法 182

二、TS-1催化丙酮氨肟化制丙酮肟 183

三、丙酮氨肟化反应-膜分离耦合过程规律 187

四、一体式膜反应器运行稳定性 193

第三节　膜分布反应器在氨肟化反应中的应用 197

一、膜分布反应器的流程 198

二、丁酮氨肟化制丁酮肟反应条件 199

三、环己酮氨肟化制环己酮肟反应条件 204

四、膜分布器稳定性 209

五、催化剂失活机理及再生 210

第四节　气升式双膜反应器在氨肟化反应中的应用 219

一、气升式双膜反应器的工艺流程 219

二、气升式双膜反应器的操作方法 220

三、气升式双膜反应器中反应-膜分离耦合规律 221

第五节　陶瓷膜反应器在环己酮氨肟化反应中的工业应用 229

一、环己酮氨肟化工艺流程 229

二、陶瓷膜污染机理分析 230

三、膜再生方法 234

四、二氧化硅颗粒协同控制方法 239

五、陶瓷膜反应器工业装置 244

第六节　结语 245

参考文献 245



第七章　陶瓷膜反应器在沉淀反应中的应用 / 251

**节　引言 251

第二节　盐水体系沉淀反应 252

一、沉淀溶解平衡模型的构建 252

二、盐水精制反应时间的确定 258

三、操作条件对沉淀反应的影响 260

四、精制反应条件的确定 263

第三节　盐水体系的陶瓷膜过滤性能 265

一、Cl-型饱和盐水体系膜过滤性能优化 265

二、SO42-型饱和卤水体系膜过滤性能优化 269

第四节　化学沉淀-陶瓷膜分离耦合连续精制盐水 271

一、陶瓷膜反应器的设计及连续盐水精制 271

二、沉淀反应-膜分离耦合工艺连续精制盐水 272

三、膜污染机理及膜清洗 275

第五节　陶瓷膜反应器在精制盐水中的工业应用 279

一、盐水精制工艺的比较 279

二、工业运行中的膜污染及再生方法 280

三、工业运行结果 292

四、经济性分析 292

第六节　结语 294

参考文献 294



第八章　陶瓷膜反应器用于微纳粉体的制备 / 296

**节　引言 296

第二节　陶瓷膜集成湿化学法制备超细粉体 297

一、超细粉体制备工艺流程 297

二、反应条件对超细粉体颗粒粒径的影响 298

三、膜洗涤过程对颗粒表面电位及颗粒粒径的影响 302

四、陶瓷膜集成湿化学法在超细粉体制备中的工程应用 305

第三节　陶瓷膜二次射流乳化法制备微纳粉体 306

一、多孔氧化物的制备 307

二、聚合物微球的制备 311

第四节　膜分散技术制备微纳粉体 315

一、超细碳酸锌的制备 316

二、超细氯化亚铜的制备 321

三、超细氧化亚铜的制备 327

第五节　结语 336

参考文献 336



第九章　气相催化无机膜反应器 / 339

**节　引言 339

第二节　分子筛催化膜反应器 339

一、Silicalite-1分子筛膜与间二甲苯异构化反应 340

二、MFI分子筛膜与高温水煤气变换反应 345

三、Au-Zr/FAU催化膜与CO选择性氧化反应 355

第三节　碳化硅催化膜反应器 363

一、碳化硅催化膜的制备 364

二、碳化硅催化膜用于大气中VOCs的降解 373

三、催化膜的粉尘脱除性能 380

四、催化膜协同脱除性能 382

第四节　钙钛矿膜反应器 384

一、混合导体氧渗透膜的制备 385

二、甲烷部分氧化膜反应过程 387

三、二氧化碳分解耦合甲烷部分氧化膜反应研究 392

第五节　结语 404

参考文献 404



第十章　无机膜生物反应器 / 409

**节　引言 409

第二节　陶瓷膜生物反应器用于废水处理 410

一、膜材质及膜孔径对膜生物反应器的影响 410

二、陶瓷膜构型对膜生物反应器的影响 412

三、膜污染控制及污染膜清洗策略 416

第三节　膜法生物发酵制燃料乙醇 418

一、发酵-渗透汽化耦合制燃料乙醇工艺 418

二、气升式膜生物反应器用于发酵法制燃料乙醇 427

第四节　膜法生物发酵制乳酸 432

一、发酵法乳酸生产工艺 432

二、膜法乳酸生产新工艺 433

第五节　结语 442

参考文献 442



索引 446