**章　緒論 / 1

**節　膜技術簡介 1

一、膜材料 1

二、膜過程 2

三、膜應用 2

第二節　膜反應器技術簡介 3

一、膜反應器的發展 3

二、膜反應器的分類 5

第三節　無機膜反應器的研究進展 6

一、液相催化無機膜反應器 6

二、氣相催化無機膜反應器 7

三、無機膜生物反應器 7

第四節　應用前景與展望 8

參考文獻 10



第二章　面向液相反應的陶瓷膜設計與制備 / 11

**節　引言 11

第二節　陶瓷膜的設計方法 12

一、模型思路 13

二、模型建立 17

三、顆粒受力分析 20

四、分離過程計算 21

五、操作條件的優化 22

第三節　陶瓷膜的制備技術 24

一、陶瓷膜厚度的定量控制 24

二、陶瓷膜孔結構的定量控制 26

三、陶瓷膜表面性質的控制 49

四、陶瓷膜構型的控制 53

第四節　陶瓷膜材料的穩定性 58

一、化學穩定性 59

二、熱穩定性 59

三、機械穩定性 60

第五節　陶瓷膜污染控制方法 61

第六節　結語 61

參考文獻 62



第三章　液相陶瓷膜反應器的設計與優化 / 67

**節　引言 67

第二節　浸沒式膜反應器的設計 68

一、數學模型的建立 68

二、CFD模擬參數 71

三、浸沒式膜反應器的流場及流動特性 72

第三節　氣升式膜反應器的設計 78

一、氣升式膜反應器的數值模擬 78

二、雙環流氣升式膜反應器的數值模擬 85

三、膜通道內的氣液兩相流模擬 91

第四節　液相膜反應器的優化設計 93

一、數學模型 93

二、模型的驗證和優化 95

第五節　結語 99

參考文獻 100



第四章　陶瓷膜反應器在加氫反應中的應用 / 103

**節　引言 103

第二節　骨架鎳催化對硝基苯酚制對氨基苯酚 104

一、膜孔徑的選擇 104

二、操作條件對膜通量的影響 105

三、膜過濾成套裝置的建設與運行 107

第三節　納米鎳催化對硝基苯酚制對氨基苯酚 109

一、納米鎳催化劑的合成及批量制備 109

二、納米鎳催化-膜分離耦合過程研究 112

三、膜污染機理及控制方法 123

四、中試裝置的建設與運行 133

第四節　結語 135

參考文獻 135



第五章　陶瓷膜反應器在羥基化反應中的應用 / 139

**節　引言 139

第二節　外置式膜反應器在苯酚羥基化反應中的應用 140

一、外置式膜反應器系統的設計 140

二、TS-1催化苯酚羥基化反應操作過程 140

三、苯酚羥基化反應-膜分離耦合過程規律研究 142

四、膜污染機理及膜清洗策略 148

第三節　浸沒式膜反應器在苯酚羥基化反應中的應用 157

一、浸沒式膜反應器系統的設計 157

二、TS-1催化苯酚羥基化反應操作過程 158

三、苯酚羥基化反應-膜分離耦合過程規律研究 159

四、間歇反應與連續反應過程的比較 164

第四節　雙膜式膜反應器在苯酚羥基化反應中的應用 165

一、雙膜式膜反應器裝置流程 166

二、雙膜式膜反應器的操作方法 166

三、陶瓷膜孔徑的影響 167

四、雙膜式膜反應器的操作條件優化 167

五、雙膜式膜反應器的運行穩定性 171

第五節　陶瓷膜反應器在苯酚羥基化反應中的工業應用 175

一、工藝流程 175

二、運行穩定性 176

第六節　結語 178

參考文獻 178



第六章　陶瓷膜反應器在氨肟化反應中的應用 / 181

**節　引言 181

第二節　一體式膜反應器在丙酮氨肟化反應中的應用 182

一、一體式膜反應器系統的操作方法 182

二、TS-1催化丙酮氨肟化制丙酮肟 183

三、丙酮氨肟化反應-膜分離耦合過程規律 187

四、一體式膜反應器運行穩定性 193

第三節　膜分布反應器在氨肟化反應中的應用 197

一、膜分布反應器的流程 198

二、丁酮氨肟化制丁酮肟反應條件 199

三、環己酮氨肟化制環己酮肟反應條件 204

四、膜分布器穩定性 209

五、催化劑失活機理及再生 210

第四節　氣升式雙膜反應器在氨肟化反應中的應用 219

一、氣升式雙膜反應器的工藝流程 219

二、氣升式雙膜反應器的操作方法 220

三、氣升式雙膜反應器中反應-膜分離耦合規律 221

第五節　陶瓷膜反應器在環己酮氨肟化反應中的工業應用 229

一、環己酮氨肟化工藝流程 229

二、陶瓷膜污染機理分析 230

三、膜再生方法 234

四、二氧化硅顆粒協同控制方法 239

五、陶瓷膜反應器工業裝置 244

第六節　結語 245

參考文獻 245



第七章　陶瓷膜反應器在沉淀反應中的應用 / 251

**節　引言 251

第二節　鹽水體系沉淀反應 252

一、沉淀溶解平衡模型的構建 252

二、鹽水精制反應時間的確定 258

三、操作條件對沉淀反應的影響 260

四、精制反應條件的確定 263

第三節　鹽水體系的陶瓷膜過濾性能 265

一、Cl-型飽和鹽水體系膜過濾性能優化 265

二、SO42-型飽和鹵水體系膜過濾性能優化 269

第四節　化學沉淀-陶瓷膜分離耦合連續精制鹽水 271

一、陶瓷膜反應器的設計及連續鹽水精制 271

二、沉淀反應-膜分離耦合工藝連續精制鹽水 272

三、膜污染機理及膜清洗 275

第五節　陶瓷膜反應器在精制鹽水中的工業應用 279

一、鹽水精制工藝的比較 279

二、工業運行中的膜污染及再生方法 280

三、工業運行結果 292

四、經濟性分析 292

第六節　結語 294

參考文獻 294



第八章　陶瓷膜反應器用于微納粉體的制備 / 296

**節　引言 296

第二節　陶瓷膜集成濕化學法制備超細粉體 297

一、超細粉體制備工藝流程 297

二、反應條件對超細粉體顆粒粒徑的影響 298

三、膜洗滌過程對顆粒表面電位及顆粒粒徑的影響 302

四、陶瓷膜集成濕化學法在超細粉體制備中的工程應用 305

第三節　陶瓷膜二次射流乳化法制備微納粉體 306

一、多孔氧化物的制備 307

二、聚合物微球的制備 311

第四節　膜分散技術制備微納粉體 315

一、超細碳酸鋅的制備 316

二、超細氯化亞銅的制備 321

三、超細氧化亞銅的制備 327

第五節　結語 336

參考文獻 336



第九章　氣相催化無機膜反應器 / 339

**節　引言 339

第二節　分子篩催化膜反應器 339

一、Silicalite-1分子篩膜與間二甲苯異構化反應 340

二、MFI分子篩膜與高溫水煤氣變換反應 345

三、Au-Zr/FAU催化膜與CO選擇性氧化反應 355

第三節　碳化硅催化膜反應器 363

一、碳化硅催化膜的制備 364

二、碳化硅催化膜用于大氣中VOCs的降解 373

三、催化膜的粉塵脫除性能 380

四、催化膜協同脫除性能 382

第四節　鈣鈦礦膜反應器 384

一、混合導體氧滲透膜的制備 385

二、甲烷部分氧化膜反應過程 387

三、二氧化碳分解耦合甲烷部分氧化膜反應研究 392

第五節　結語 404

參考文獻 404



第十章　無機膜生物反應器 / 409

**節　引言 409

第二節　陶瓷膜生物反應器用于廢水處理 410

一、膜材質及膜孔徑對膜生物反應器的影響 410

二、陶瓷膜構型對膜生物反應器的影響 412

三、膜污染控制及污染膜清洗策略 416

第三節　膜法生物發酵制燃料乙醇 418

一、發酵-滲透汽化耦合制燃料乙醇工藝 418

二、氣升式膜生物反應器用于發酵法制燃料乙醇 427

第四節　膜法生物發酵制乳酸 432

一、發酵法乳酸生產工藝 432

二、膜法乳酸生產新工藝 433

第五節　結語 442

參考文獻 442



索引 446