《新型分离技术》教学大纲)

新型分离技术教学大纲天津大学化工学院2006年12月1《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。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。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、纳滤和反渗透设备、2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；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（★）32.2.3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（★）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（★）45.1.2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）7.1.1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）57.2.1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（※）610.3.2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（★）