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1、新 型 分 离 技 术教 学 大 纲天津大学化工学院2006年12月新型分离技术教学大纲32 学时，2.0 学分一、课程性质、目的和任务分离过程是研究各种化学物质的分级、分离、浓缩和纯化的方法、工艺、材料、设备等方面的综合性、多层次的过程科学。新型分离技术在近二十年来发展迅速，它所涉及的面极广，在化工、生物、材料、医药、环境、能源等诸多领域具有不可或缺的重要作用。新型分离技术课程是高等学校化学工程专业（本科）的一门专业选修课。本课程在大学本科四年级第一学期开设。它包含了膜分离技术、新型萃取技术、新型蒸馏技术、生化分离技术等新型分离技术的基础知识，以及反应-分离耦合集成和分离-分离集成的设计等。
2、本课程可以开阔化工类学生的视野、拓宽学生在分离工程领域的知识面，从而适应多种专业化方向的要求，并且为进一步的科学研究或工程应用打下基础。本课程属工科科学，使用物理化学和化工原理的基础知识来考察新型分离技术的原理、着重基本原理的理解，强调理论联系实际，以提高解决实际问题的能力。另外，在讲授较成熟理论的同时，还不断启发学生注意分离领域的最新动态。本课程强调工程观点、强调理论与实际相结合。通过分离任务的提出、解决方案的建立、分离流程的设计、以及分离设备的选用等，提高学生分析问题、解决问题的能力。学生通过本课程学习，应能够依据节能、环保、高效的原则，使用合适的新型分离技术，解决一些过程工程中的分离任务
3、。二、教学基本要求 新型分离技术课程在本科四年级第一学期开设。教材内容分为课堂讲授、学生自学和学生选读三部分，其中课堂讲授部分由教师在教学计划学时内进行课堂教学，作为基本要求内容；学生自学部分由学生在教师的指导下，利用课外时间进行自学，作为一般要求内容；学生选读部分由学生根据自己的兴趣及能力，进行课外选读，不作要求。本课程教学计划总学时32学时（课堂讲授30学时，机动2学时）。本课程安排课后习题和思考题，由学生独立完成，教师可根据情况安排习题讨论课。本课程安排课外答疑两次（3小时）。本课程的期末考试试卷分为客观题和主观题两部分，客观题侧重对学生的基础知识的考核，采用选择、填空、问答、作图的闭卷
4、考试形式，占70%；主观题侧重对学生的综合、创新能力的考核，学生通过检索资料、归纳总结，提交撰写论文，占30%。三、教学内容本课程主要内容包括：1新型分离技术。分离技术在过程工业中的重要意义；分离技术的分类；新型分离技术的开拓和发展；新型分离技术在化学工业、环境保护、生物技术、制药、电子、能源等领域的应用；未来新型分离技术的发展趋势。2膜和膜过程概述。膜的定义；膜分离的优势；膜材料；膜的分类；膜的制备方法；膜的结构；截留率和分离因子的计算；膜组件和膜过程。3以压力为推动力的膜过程。微滤、超滤、纳滤和反渗透膜的孔径大小和操作压力；微滤、超滤、纳滤和反渗透膜的传递过程；膜污染及其防治；微滤、超滤、
5、纳滤和反渗透设备、流程和应用。4以浓度为推动力的膜过程。透析的传递过程；透析的应用；气体在孔道中的传递；努森扩散的表述；气体分离的应用；渗透汽化膜过程简介。5以电位差为推动力的膜过程。电渗析的原理、电渗析的传递过程；电渗析的应用；膜电解的原理；膜电解的优点；膜电解的流程；膜电解的应用。6新型萃取技术。超临界流体的性质；超临界流体萃取热力学；超临界流体萃取的设备和流程；超临界流体萃取的应用；生化分离技术的简介（生物下游加工技术）；反胶团的定义；反胶团萃取蛋白质的推动力；反胶团萃取的工艺流程；双水相形成的热力学基础；双水相萃取的原理；双水相萃取的应用。7新型蒸馏技术。膜蒸馏的传递过程；温度极化现象
6、；膜蒸馏的流程和应用；分子蒸馏的原理；分子蒸馏的设备；分子蒸馏的优点；分子蒸馏的应用。8液膜分离。液膜的组成和结构；液膜的分类和制备方法；液膜的稳定性；液膜分离的流程；破乳的方法；液膜分离技术的应用。9泡沫分离。泡沫的组成和结构；泡沫的稳定性；泡沫分离的流程；消泡的方法；理想泡沫模型，泡沫分离技术的应用。10吸附、离子交换和色谱。常见的吸附剂，常用的吸附剂；吸附平衡和等温吸附方程；吸附分离的设备和流程；常用的离子交换树脂；离子交换传递过程；离子交换的设备和流程；色谱的分类；色谱分离的传递过程；色谱分离的应用。11耦合和集成技术。反应-分离的耦合和集成；分离-分离的集成。四、学时分配 注： 课堂
7、讲授内容 学生自学内容 学生选读内容 新型分离技术 第一章 绪论（） 2学时1.1 分离技术在过程工业中的意义（）1.2 新型分离技术的开拓和发展（）1.3 选择分离技术的一般规则（）第二章 膜和膜过程简介 4学时第一节 膜的简介（1学时）2.1.1 膜的定义（）2.1.2 分离因子和截留率（）2.1.3 膜分离的优点（）第二节 膜材料（1学时）2.2.1 有机膜材料（）2.2.2 无机膜材料（）2.2.3 复合膜和杂化膜（）第三节 膜的制备（1学时）2.3.1 有机膜的制备方法（）2.3.2 无机膜的制备方法（）第四节 膜的结构表征 （1学时）2.4.1 膜的结构（）2.4.2 孔径和孔隙率
8、（）2.4.3 表征膜结构的仪器（）2.4.4 膜组件（）2.4.5 膜过程（）第三章 以压力为驱动力的膜过程 2学时第一节 超滤（1学时）3.1.1 超滤膜过程的定义（）3.1.2 超滤的传质过程（）3.1.3 超滤的应用（）第二节 反渗透（1学时）3.2.1 反渗透膜过程的定义（）3.2.2 反渗透的传质过程（）3.1.3 反渗透的应用（）第三节 微滤和纳滤3.3.1 微滤膜过程（）3.3.2 纳滤膜过程（）第四章 以浓度为推动力的膜过程 2学时第一节 透析（1学时）4.1.1 透析膜过程的定义（）4.1.2 透析的传质过程（）4.1.3 透析的应用（）第二节 气体分离（1学时）4.2.1
9、 努森扩散（）4.2.2 气体分离的膜过程（）4.2.3 气体分离的应用（）第三节 渗透汽化4.3.1 渗透汽化膜过程（）4.3.2 渗透汽化的应用（）第五章 以电位差为推动力的膜过程 2学时第一节 电渗析 （1学时）5.1.1 电渗析膜过程的定义（）5.1.2 电渗析的传质过程（）5.2.3 电渗析的应用（）第二节 膜电解 （1学时）5.2.1 膜电解的定义（）5.2.2 膜电解的传质（）5.2.3 膜电解的应用（）第六章 新型萃取技术 6学时第一节 超临界萃取 （2学时）6.1.1 超临界流体（）6.1.2 超临界萃取的热力学基础（）6.1.3 超临界萃取的流程（）6.1.4 超临界萃取的
10、设备（）6.1.5 超临界萃取的应用（）第二节 反胶团萃取 （2学时）6.2.1 生化分离过程简介（）6.2.2 反胶团的定义（）6.2.3 反胶团萃取的热力学基础（）6.2.4 反胶团萃取的设备和流程（）6.2.5 反胶团萃取的应用（）第三节 双水相萃取 （2学时）6.3.1 双水相的定义（）6.3.2 双水相萃取的热力学基础（）6.3.3 双水相萃取的设备和流程（）6.3.4 双水相萃取的应用（）第四节 膜萃取 6.3.1 膜萃取的定义（）6.3.2 膜萃取的传递过程（）6.3.3 膜萃取的设备和流程（）6.3.4 膜萃取的应用（）第七章 新型蒸馏技术 4学时第一节 膜蒸馏 （2学时）7.
11、1.1 膜蒸馏的定义（）7.1.2 膜蒸馏的传质过程（）7.1.3 膜蒸馏的穿热的流程（）7.1.4 膜蒸馏的设备（）7.1.5 膜蒸馏的应用（）第二节 分子蒸馏 （2学时）7.2.1 分子蒸馏的定义（）7.2.2 分子蒸馏的传递过程（）7.2.3 分子蒸馏的设备和流程（）7.2.4 分子蒸馏的应用（）第三节 反应精馏 7.3.1 反应精馏的定义（）7.3.2 反应精馏的热力学基础（）7.3.3 反应精馏的设备和流程（）7.3.4 反应精馏的应用（）第八章 液膜分离 2学时8.1 液膜的定义（）8.2 液膜的组成（）8.3 液膜的制备和稳定性（）8.4 液膜分离的传递过程（）8.5 液膜分离的
12、流程和设备（）8.6 液膜分离的应用（）第九章 泡沫分离 2学时9.1 泡沫分离的定义（）9.2 泡沫的形成和结构（）9.3 泡沫的稳定性（）9.4 泡沫分离的传递过程（）9.5 理想泡沫模型（）9.6 泡沫分离的流程和设备（）9.7 泡沫分离的应用（）第十章 吸附、离子交换和色谱分离 2学时第一节 吸附 （1学时）10.1.1 常用的吸附剂（）10.1.2 吸附平衡和等温吸附方程（）10.1.3 吸附分离的设备和流程（）10.1.4 吸附分离的应用（）第二节 离子交换 （1学时）10.2.1 常用的离子交换树脂（）10.2.2 离子交换传递过程（）10.2.3 离子交换的设备和流程（）10.2.4 离子交换的应用（）第三节 色谱分离 10.3.1 色谱的分类（）10.3.2 色谱分离的传递过程（）10.3.3 色谱分离的应用（）第十一章 耦合与集成技术 2学时第一节 反应-分离的耦合与集成技术 （1学时）11.1.1 催化膜反应器（）11.1.2 渗透汽化膜反应器（）11.1.3 膜生物反应器（）第二节 分离-分离的耦合与集成技术 （1学时）11.2.1 膜与吸收的集成（）11.2.2 精馏与渗透汽化的集成（）2
