膜科学与技术2

膜科学与技术1第一篇：膜材料膜科学与技术作为一门新兴的交叉学科，已经在环保、制药、电子等领域得到了广泛应用。

而膜材料是膜科学与技术的核心之一，也是应用最广泛的一种材料。

膜材料通常是由一层或多层材料组成，其特性取决于其制备方法、组成、结构、形态等因素。

膜材料可分为有机膜、无机膜、杂化膜等几类，其中以有机膜最为常见。

有机膜材料广泛应用于水处理、气体分离、生物医药等领域。

如：纳滤膜、反渗透膜、蒸气气化膜等。

无机膜材料优点在于耐高温、高压、强腐蚀等特性，特别适用于化学和生物工艺产业。

杂化膜材料则是研究热点，其优点在于结合有机和无机膜材料的优点，具有结构可调性、性能优异性等优势。

膜材料的制备方法包括溶液浇铸、相转移、自组装、气相沉积、凝胶转换、等离子喷涂等多种。

其中，膜材料的表面形态和结构对其分离性和通量有很大的影响。

例如，高通量中空纤维膜、平板膜、中空纳米纤维膜等，都能在不同的领域提供特定的分离性和通量。

总之，膜材料为膜科学与技术的重要组成部分，在未来的环保、节能、生物医药等领域将会得到广泛应用。

第二篇：膜分离技术膜分离技术是一种将混合物中不同成分物质通过半透膜分离的方法。

膜分离技术是膜科学与技术中最为主要和应用最广泛的领域之一。

膜分离技术的主要原理是利用半透膜的分离性将混合物中的成分分离出来，常被应用于水处理、气体分离、生物医药等领域。

主要分离方法有纳滤、超滤、微滤、反渗透等。

其中，反渗透膜广泛用于淡化海水、制备高纯水等领域。

纳滤膜则广泛应用于分离蛋白质、微生物、胶体等领域。

超滤膜通常用于分离高分子、颗粒、菌体等。

膜分离技术的发展不断推进，开发出的新型材料和制备方法也不断涌现。

在未来，膜分离技术将会更为广泛地应用于制药、食品、环保等领域，为人们带来更为便利和高效的生产方式。

第三篇：膜反应器膜反应器是一种将反应物通过膜反应室中的半透膜反应，常被应用于催化反应、过滤反应、膜生物反应等领域。

是膜科学与技术中的研究热点之一。

《薄膜科学与技术》教学大纲一、课程简介课程名称：薄膜科学与技术 Science and Technology of Thin Films课程类型：专业课（选修）学时：48学分：3开课学期：7开课对象：材料物理专业先修课程：固体物理导论；材料分析测试技术参考教材：1．郑伟涛《薄膜材料与薄膜技术》化学工业出版社2．田民波《薄膜技术与薄膜材料》清华大学出版社3．杨邦朝《薄膜物理与技术》电子科技大学出版社4．唐伟忠《薄膜材料制备原理，技术及应用》冶金工业出版社二、课程性质、目的与任务《薄膜科学与技术》是“材料物理”专业本科生拓展知识面的选修课程，它也适合材料类其它专业学生选修。

学生在已具备一定的固体物理导论、材料分析测试技术等知识的基础上，通过本课程了解薄膜的基本概念、特殊性和重要性；掌握薄膜材料的制备方法、形成过程、表征方法、性质及应用。

薄膜是材料的一种特殊形态。

薄膜科学是现代材料科学中极其重要和发展最为迅速的一个分支，已成为微电子学、光电子学、磁电子学等新兴交义学科的材料基础，成为了构筑高新技术产业的基本要素。

通过对薄膜科学与技术课程的学习，并通过相关资料查询、阅读、专题报告及综合分析与讨论，逐渐使学生掌握薄膜基本概念、特殊性、制备方法、生长理论和研究方法，为今后从事薄膜材料及相关材料领域的研究和工作打下良好的基础。

三、教学基本要求1. 了解和掌握薄膜的定义、分类、特殊性和重要性。

2. 掌握与薄膜制备和研究相关的真空基础知识。

3. 掌握薄膜材料的制备方法及原理。

4. 掌握薄膜的成核和生长理论；5. 掌握薄膜的厚度、结构、成份、原子化学键合、应力、附着力的表征分析方法。

6. 了解薄膜材料的性质及应用。

本课程介绍薄膜的基础知识和研究进展。

重点要求掌握薄膜材料的制备方法及表征技术。

课程较全面地介绍了薄膜材料的各种制备方法、生长过程和表征方法，具有较好的广度和深度。

使学生基本具备相关资料综合分析和整理能力。

《膜科学与技术》思考题第一章导论1．什么是膜分离过程，用图加以解释。

答：膜分离过程以选择透过性膜（固体、液体、气体）为分离介质，当膜两侧存在某种推动力时，原料侧的组分选则性地透过膜以达到分离和提纯的目的。

2．膜分离过程的特点是什么？与传统分离过程相比最明显的优势在哪里？答：1. 是一个高效的分离过程。

分离系数高达80。

2. 能耗低。

被分离物质不发生相变化，分离过程通常在常温下进行。

3. 设备简单，占地面积小，操作十分便捷，可靠度高。

4 放大效应小。

设备的规模和处理能力可在很大程度上变化，而效率、设备的单价和运行费用变化不大。

3．膜分离技术主要的分离过程有哪些？这些过程所分离的对象是属于哪种状态的物质？答：反渗透Reverse Osmosis (RO) : 分离离子例如：海水脱盐、纯水制备超滤Ultra filtration (UF) ：分离分子例如：果汁的澄清、含油废水处理微滤Micro filtration (MF) ：分离粒子例如：城市污水处理气体分离Gas Permeation (GP) ：分离气体分子例如：富集氧气、氢气回收4．画出膜组件的示意图，标出各物流名称。

5．膜组件有哪几种形式？中空纤维膜组件(Hollow Fiber Module螺旋卷式膜组件(Spiral Wound Module)管式膜组件(Tubular Module平板式膜组件(Plate and Frame Module)毛细管式膜组件(Capillary Module)6．60年代，Souriajan –Lone 研制的是什么膜？60年代,Lobe 和Souriajan 共同研制了具有高脱盐率和高透水量的非对称醋酸纤维素(CA)膜,使反渗透过程由实验室转向工业应用.与此同时,这种用相转化技术制备的具有超薄分离皮层膜的新工艺引起了学术和工业界的广泛重视,在它的推动下,随后迅速掀起了一个研究各种分离膜和发展各种膜过程的高潮.7．R O、UF、GS分别代表哪些膜过程？RO—表示反渗透过程UF—表示超滤GS—表示气体分离过程第二章膜材料和膜的制备1．选择膜材料要考虑哪些方面的因素？答：具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸碱性、耐微生物性、耐氧化性。

1、薄膜的定义。

气相沉积制备薄膜主要有哪三种方法？ 答：薄膜是指存在于衬底上的一层厚度一般为零点几个纳米岛数十微米的薄层材料。

气相方法主要有：1化学气相淀积（CVD ）,如热、光或等离子体CVD 和物理气相淀积（PVD ），和外延；有时也分为CVD 、热蒸发镀、和溅射镀三种。

2、真空度的定义。

其国际单位和英制单位是什么，他们之间的换算。

测量真空度通常用什么仪器，各自适用于什么真空范围？答：真空度，指真空状态下(低于大气压)的气体稀薄程度.国际单位：帕斯卡 (Pa)。

英制单位为英寸水柱 。

换算1个大气压=101325Pa=英制406.7英寸水柱=旧制760毫米汞柱。

仪器有：指针式真空计、U 形真空计、压缩式真空计、热真空计，磁控放电真空计，电离真空计等，适用范围真空计名称测量范围(Pa) 真空计名称测量范围(Pa) 水银U 型管 105～10 高真空电离真空计 10-1～10-5 油U 型管 104～1 高压力电离真空计 102～10-4 光干涉油微压计 1～10-2 B-A 计10-1～10-8 压缩式真空计(一般型) 10-1～10-3 宽量程电离真空计 10～10-8 压缩式真空计(特殊型) 10-1～10-5 放射性电离真空计 105～10-1 弹性变形真空计 105～102 冷阴极磁放电真空计 1～10-5 薄膜真空计 105～10-2 磁控管型电离真空计 10-2～10-11 振膜真空计105～10-2 热辐射真空计 10-1～10-5 热传导真空计(一般型) 102～10-1 分压力真空计 10-1～10-14热传导真空计(对流型)105～10-13、解释磁控溅射沉积薄膜的原理，并画出示意图。

答：利用等离子体中的离子，对被溅射物体电极进行轰击，使气相等离子体内具有被溅射物体的粒子，粒子沉积到晶片上形成薄膜。

是在二级直流溅射系统基础上，利用增加磁场，使电子或离子运动轨迹变成类螺旋运动，增加放电区的电子密度和电离效率，增加电子与原子的碰撞几率，提高等离子体浓度，提高溅射效率。

膜科学与技术膜科学与技术是近年来特别受到关注的话题，它不仅涉及着有关水处理、空气净化、医药分离等领域的相关研究，而且还能够有效地把基础研究与实践应用联系起来。

膜科学及其技术的研究开始在20世纪60年代，为了解决供水卫生等问题，处理水质及水体污染，满足水产养殖的需求，加快农业的发展而展开的膜技术的研究，可以说是一次成功的发展历程。

膜技术的发展，为水资源的回收利用，水质的维护，水处理技术的研究和应用提供了有效和可靠的保护，同时也为环境污染的控制以及有害物质的清除提供了有有效方法。

膜技术可以将有害的有机物和重金属离子除去，可以消除有机物污染，可以对水进行深度净化和改善水质，也可以对污水进行深度处理达到除污提质的作用。

膜技术在食品加工领域也有广泛应用，可以用于分离、纯化、提纯、精制等不同的原材料，可以获得较好的产品品质。

膜技术可以有效地消除微生物、抗生素和有机污染物，对于植物油分离、乳制品分离、啤酒中蛋白质的分离、果汁中的悬浮物的分离、橄榄油的精制等领域，膜技术都有着重要的应用。

在食品加工工艺中，由于膜科学技术可以使产品更加细致，使得食品加工中的清洗，洗涤，分离，纯化等工艺变得更加高效和简便，极大地提高了食品加工的成品率和质量，更好的满足了人们的饮食和生活习惯。

此外，膜技术还可以应用于电子器件，精细化工，生化检测等领域，为以上这些领域带来了很大的改进。

在电子器件领域，膜技术可以有效地提高电子器件的性能，提升芯片的效率，精细化工中，膜技术可以有效地降低能源浪费，从而改善环境；而在生化检测领域，膜技术不仅可以有效地过滤病毒，而且可以分离复杂的蛋白质，还可以提高检测的灵敏度。

膜科学与技术作为一项新兴领域，已经发展到非常成熟的程度，它既能够有效分离污染物，又能有效除去有害物质，从而起到深度处理和净化的作用，为水处理技术及其他许多领域做出了巨大的贡献。

如今，膜技术的研究也正在不断地深入和发展，为环境的保护做出了贡献，为社会的发展做出了贡献。

第一章导论1.1膜科学技术膜分离过程已逐渐成为化学工业、食品加工、水处理、医药技术等方面的重要分离过程。

已经工业化的有微孔过滤、超滤、反渗透、电渗析和气体分离等，渗透汽化也已建成几种工业规模的装置。

膜分离与反应结合的过程，各种膜反应器的研究与应用也发展较快。

其他非分离膜过程，如控制释放技术、医用人造膜和膜传感应器的种类也不少，有的发展速度将超过膜分离过程。

各种膜过程具有不同的机理，适用于不同的对象和要求。

但有其共同点，如过程一般较简单，经济性较好，往往没有相变，可以在常温下操作，即节约能耗，又特别适用于热敏性物质的处理，在食品加工、医药、生化技术领域有其独特的适用性。

各种膜过程，又以不同结构与性能的膜为主要决定因素。

因此，各种膜过程、膜的形成机理、膜材料和成膜条件，以及如何控制其结构等，都是膜科学技术领域中的重要内容。

膜科学技术涉及的学科不少，例如：适应不同分离要求的膜“剪裁技术”，它与膜材料和结构的研究有关，属于高分子化学和无机化学的研究范畴；过程的分离特性、传质性质、机理和数学模型，属于无机化学和数学研究范畴；过程中涉及的流体力学、传热、传质、化工动力学以及过程的设计和工业应用，主要属于化学工业研究范畴；生化技术、医药方面的应用，涉及生物学和医学；生物膜、生物合成膜属于化学和生物学的研究范畴；其他如食品、石油和环境保护的领域的膜过程，还涉及有关各行业和学科。

在科学发展和相互渗透的基础上，膜科学技术有了迅速的发展；同时，膜科学技术的研究和应用，也促进了有关学科的开拓和发展。

近20多年来，国际上应用化学和化学工程学科对膜科学技术较为重视，因此膜科学技术在化学、化工领域中的应用发展较为显著，正在与材料科学、药物学、电子工业学和生命科学等学科更好等交叉结合，以解决现代科学中的很多重要问题。

1.1.1膜的定义一个包含各方面的精确的、完整的膜（membrane）定义是不容易得出的。

现代著名科学家霍金（Stephen Hawking ）认为我们生活在一张大“膜”上，写了“Brane New World”（原书“The University in a Nutshell”中第七章）把新世界的模型描写为膜的世界。

膜科学与技术
膜科学与技术是近年来发展迅速的新兴学科，它是由膜物理学、膜化学、膜分离技术和膜生物学等多学科综合研究而成。

膜科学与技术不仅涉及膜物理学，膜化学，膜分离技术，膜生物学，而且还涉及到材料科学，环境科学，分子生物学，生物工程，计算机科学等多学科。

膜科学与技术主要用于研究物质在和膜界面之间的物理，化学和生物交流现象，以及膜的分离精度和膜表面特性等方面。

膜科学与技术也可以用于研究高纯度物质的制备，膜能源转换技术，膜生物技术，膜信息技术，膜处理技术，膜分离技术，膜技术等。

随着计算机科学的发展，膜科学与技术的研究也发生了巨大变化，从膜分离技术到膜生物技术，从膜材料到膜表面特性，膜科学与技术的研究已经从实验室走向工厂，从研究型走向应用型，从研究层面走向工程层面，从局部应用到全面应用，膜科学与技术已经发展成为一个大型科学技术应用领域。

膜科学与技术不仅为膜研究和应用提供了可行的途径，而且还为其他领域的发展提供了巨大的潜力。

它不仅为分离，精制，检测，信息存储，能源转换，环境治理，生物工程提供了新的技术手段，而且还为计算机科学，生物学，材料学，环境学等学科的发展提供了有力的支撑。

膜科学与技术的发展，为许多领域的发展提供了新的技术手段，为科学研究和工程应用提供了新的突破。

它的发展将为社会发展和科学技术的发展带来重大影响。

膜科学与技术第一篇：膜科学与技术概述膜科学与技术是近年来迅速发展的一门交叉性学科，它将化学、物理、材料学和生物学等多个学科的知识和技术相结合，研究膜材料的制备以及有机、无机、生物等各种膜的物理化学性质、结构特征和性能优化等问题。

膜科学与技术应用广泛，可以用于分离、净化、传递物质和能量等方面，如污水处理、海水淡化、气体分离、催化反应、药物缓释、食品加工等。

膜技术的起源可以追溯到1960年代，当时发明了一种新型的分离方法——逆渗透技术。

逆渗透技术是通过一定压力作用下，使水分子从高浓度水溶液通过逆渗透膜向低浓度水溶液移动，从而实现水的净化。

这一技术的诞生，使膜技术开始引起人们的关注，也奠定了膜技术在水处理、海水淡化等领域的重要地位。

随着科学技术的不断进步和应用需求的增加，膜技术得到了快速发展。

现在，膜技术已经成为很多工业生产过程、环境保护以及生物医药等方面的重要工具。

同时，膜材料也在不断发展，从早期的无机膜、有机膜发展到了复合膜、聚合物膜、纳米薄膜等各种新型膜材料。

这些膜材料拥有更好的性能，使膜技术在各个领域的应用更加广泛，同时也推动了膜技术的不断创新。

总之，膜科学与技术作为一门多学科交叉的学科，其研究范围十分广泛，应用领域也在不断扩大。

膜材料的不断创新和应用技术的发展，将为我们的生活带来越来越多的福利，实现更加高效、节能、环保的生产方式。

第二篇：膜分离技术膜分离技术是利用膜材料特殊的物理化学性质，通过分离层膜来实现对物质的促进或阻隔而实现分离的一种技术。

膜分离技术已经广泛应用于各种领域，如水处理、食品加工、制药、化学工业等，实现了高效、节能、环保的生产方式。

膜分离技术有多种分离方法，如逆渗透分离、超滤分离、气体分离、渗透分离和电渗流分离等。

逆渗透分离是指逆渗透作用力促使溶质通过分离层，被拦截在该层之外的一种分离方法。

超滤分离是指利用分离层上微孔的限制作用，控制误差范围内地将胶体、杂质、肠道病毒等分离出来的一种分离方法。

膜科学与技术格式-回复[膜科学与技术格式]膜科学与技术是一门涉及材料学、化学、物理学和工程学等多个学科的交叉学科，其主要研究领域包括膜材料的合成与制备、膜结构与性能调控、膜分离与反应技术等。

在过去几十年里，膜科学与技术得到了快速发展，广泛应用于水处理、气体分离、催化反应、生物医药等领域。

本文将一步一步回答有关膜科学与技术的主题。

第一步：膜科学与技术的基本概念膜科学与技术是一门研究膜材料结构、性能及其在分离、过滤、反应等过程中的应用的学科。

膜是一种特殊结构的材料，具有微孔或纳米孔的特点，可用于分离溶剂、筛选溶质、催化反应以及传质和传热等过程。

第二步：膜材料的合成与制备膜材料的合成与制备是膜科学与技术的基础研究内容。

膜材料可以通过物理方法（如溶液浸渍、蒸发结晶等）或化学方法（如溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等）进行制备。

常见的膜材料包括聚合物膜、无机膜、有机-无机复合膜等。

在合成与制备过程中，需要考虑膜材料的渗透性、选择性、稳定性、机械性能等因素。

第三步：膜结构与性能调控膜结构与性能调控是提高膜分离、反应效果的重要方法。

通过改变膜材料的结构，如孔径、孔隙度、表面形貌等，可以调控膜的渗透性、选择性及机械性能。

常见的调控方法包括表面修饰、孔径控制、交联改性、材料复合等。

此外，通过控制膜的结构，可以实现对膜分离和反应过程中溶剂、溶质、催化剂等的传质行为的调控。

第四步：膜分离与反应技术膜分离与反应技术是膜科学与技术的应用领域。

膜分离技术基于膜的渗透和选择性作用实现溶剂、溶质、催化剂等物质在膜表面的传递或分离。

常见的膜分离技术包括纳滤、超滤、逆渗透等。

膜反应技术是将膜与催化剂相结合，通过薄膜材料的渗透性和选择性，实现对反应底物和产物的分离与回收，提高反应效果和催化活性。

第五步：膜科学与技术的应用领域膜科学与技术广泛应用于水处理、气体分离、催化反应、生物医药、食品加工等领域。

在水处理中，膜技术能够高效地去除悬浮物、微生物、有机物和重金属离子等污染物，广泛应用于饮用水处理、工业废水处理等。

高分子气体分离膜——自具微孔高分子气体分离膜高分子分离膜（polymeric membrane for separation），是由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。

自具微孔高分子（PIMs）是近年来出现的一种新型有机微孔材料，由含有扭曲结构的刚性单体聚合而成，因其具有优越的气体分离性能，吸引了众多研究者的关注，并得到快速发展。

下面将从PIMs及其在气体分离膜中的应用，PIMs 的结构调控以及PIMs改性方面的研究进展进行介绍。

PIMs多由刚性强的多卤代物与含有多个羟基的化合物发生双亲核取代反应得到。

研究表明，只要参加反应的刚性单体中有一个具有扭曲的结构，就可以通过形成苯并二氧六环的反应将具有这种特点的单体与另一种功能型单体连接起来，制备出具有扭曲结构的高分子。

这种主链呈阶梯状的高分子可阻止分子链间有效堆积，形成微孔材料。

PIMs的微孔结构由分子结构决定，不受热处理方式和加工过程的影响。

根据化学结构的差异可将PIMs分为网状PIMs和链状PIMs。

链状PIMs具有可溶解性及微孔结构，特别适用于制备气体分离膜。

链状PIMs由直链单体聚合而成，易溶于大部分溶剂。

因缩聚反应类型的不同，又可将其分为苯并二氧六环体系PIMs和聚酰亚胺体系PIMs。

2004年，RGHH 等成功合成出可溶的链状PIM1-6，其中比表面积最高的是PIM-1。

除PIM-6外，其他PIMs均易溶于极性非质子型溶剂。

首次用于气体分离膜制备的PIMs材料，是2005年Budd等用形成苯并二氧六环的反应合成的PIM-7。

对PIM-1和PIM-7进行气体分离性能测试表明，在所测试的8种气体中，CO2渗透系数最大，这主要取决于PIMs 分子链上的极性基团与CO2之间的相互作用。

PIM-1和PIM-7气体分离膜优越的气体分离性能吸引了更多的研究者投入到对新型链状PIMs的研究中，更多可用于制备链状PIMs的单体也因此得到开发，其中一些研究者致力于不同侧链取代基的PIMs的研究。

膜科学与技术膜科学与技术是一门研究膜的物理、化学、材料、工程学科，主要研究膜的制备、性能和应用。

随着现代科技的发展，膜科学与技术在生产、环保、能源等领域得到了广泛应用，并取得了显著的成果。

本文将就膜科学与技术的概念、研究内容、应用和发展前景等方面进行详细介绍。

一、膜科学与技术概念膜是一种特殊的材料，具有半透性和分离作用。

膜科学与技术是一门涉及物理、化学、材料和工程的综合学科，主要研究和开发各种膜的制备、性能和应用。

它是生产、环保、能源等领域的重要技术支撑，对现代工业的高效、绿色和可持续发展具有重要意义。

二、膜科学与技术的研究内容1、膜材料的研究膜材料是膜的基础，制备好的膜材料不仅要满足分离物质的选择性和通量，还要具有良好的稳定性和耐久性。

因此，研究和开发各种高效、稳定、低能耗的膜材料，是膜科技领域的重要内容之一。

目前，常见的膜材料包括聚合物膜、无机膜、有机膜、复合膜等。

2、膜制备技术膜制备技术是膜科学的核心内容之一。

制备膜的方法和工艺对膜的性能和应用至关重要。

目前，主要的膜制备技术包括凝胶浸渍、溶液浸渍、蒸发凝固、自组装、气相沉积、原子层沉积、等离子体聚合等。

3、膜物理、化学和生物学特性膜的物理、化学和生物学特性决定了膜的分离能力和稳定性。

因此，对膜的物理、化学和生物学特性进行深入的研究，可以提高膜的应用性能和生产效率。

常见的膜物理、化学和生物学特性包括化学成分、分子结构、孔径大小、表面性质等。

4、膜分离技术膜分离技术是目前应用最广的膜技术之一，主要应用于饮用水、海水淡化、污水处理、气体分离等领域。

膜分离技术的发展趋势是发展高效、高通量、高稳定性的膜材料和膜模块，提高膜的分离效率和经济效益。

三、膜科学与技术的应用1、水处理领域在水处理领域，膜科学与技术有着广泛的应用，主要包括饮用水处理、海水淡化、污水处理等。

利用膜分离技术可以高效提取和分离水中的有害物质，保障人们的生产和生活用水安全。

2、能源领域在能源领域，膜技术的应用越来越广泛。