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栾永超,熊亚林,何广利,刘聪敏,李帅
《中国工程科学》 2022年 第24卷 第3期 页码 140-152 doi: 10.15302/J-SSCAE-2022.03.015
氢气是重要的工业原料和清洁燃料，氢气分离具有重要的经济和社会价值；膜分离法装置结构简单、转换高效、投资成本低且环境友好，在氢气分离领域应用前景广阔；氢气分离膜的性能是影响氢气分离过程效率的决定性因素，因而氢气分离膜技术研究一直是国内外膜领域的热点方向。本文阐述了氢气分离膜的应用需求、基本机理，系统梳理了致密金属膜、无机多孔膜、金属‒ 有机框架（MOF）膜、有机聚合物膜、混合基质膜的研究进展。研究发现，尽管无机多孔膜、有机聚合物膜、混合基质膜等具有良好的氢气分离纯化性能，但在分布式、小型化的应用场景下的分离性能仍待改进提高；提高钯基金属膜的抗毒化性能、优化膜的性价比，是促进工业应用的有效手段多种氢气分离膜的研究和应用，支撑了氢气分离纯化过程的发展，在材料种类丰富、制备工艺进步后将发挥更大的工程价值。
基于一步法制备超高PEO负载的亲 CO2气体分离膜用于高效碳捕集 Article
朱斌, 赫羴珊, 吴亚东, 李松伟, 邵路
《工程（英文）》 2023年 第26卷 第7期 页码 220-228 doi: 10.1016/j.eng.2022.03.016
针对日益增加的大气CO2含量，膜技术被认为是一种有前景的碳捕集策略，其中亲CO2分离膜已经展示出显著的应用潜力，特别是在CO2/轻质气体分离方面。因此，分离性能轻松超过了著名的分离上限。此外，高结构稳定性使得分离膜在高进料压力（高达20 bar）下表现出更好的CO2渗透系数和气体选择性。本研究同时改善了全聚合物膜的机械性能和气体分离性能，在工业碳捕集和气体净化领域展现出显著潜力。
膜接触破乳——用于油包水乳液分离的超疏水ZIF-8@rGO膜 Article
顾佳慧, 瞿周, 张祥宁, 范红玮, 李春喜, Jürgen Caro, 孟洪
《工程（英文）》 2023年 第23卷 第4期 页码 73-81 doi: 10.1016/j.eng.2022.02.017
聚乙烯吡咯烷酮/聚(乙烯-乙烯醇)共混膜的制备及其油水分离性能
白云翔,吴国梁,张春芳,顾瑾,孙余凭
《中国工程科学》 2014年 第16卷 第7期 页码 79-83
将聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与聚(乙烯-乙烯醇)（EVAL）共混，采用浸没沉淀法制备了PVP/EVAL共混膜，并用于油水乳液分离过程。通过全反射红外光谱、扫描电子显微镜、拉伸试验、接触角测试等对膜的组成、结构形态、机械性能、亲水性进行了表征，并研究了PVP添加量对共混膜油水分离性能的影响。结果表明：添加PVP能较显著地改变EVAL膜的结构，且共混膜的机械强度和亲水性得到明显改善，当PVP添加量为10 wt%（PVP在铸膜液中的质量分数）时，其拉伸强度和断裂伸长率分别为纯EVAL膜的1.88当PVP 添加量为4 wt%时，油水分离稳定通量为纯EVAL 膜的1.81 倍，截留率为92.2 %，比纯EVAL 膜略高。PVP 添加量为10 wt%的PVP/EVAL 共混膜清洗后通量恢复率由纯EVAL 膜的51 %增至77.98 %。
离子分离用电荷Janus结构单价选择性阳离子交换膜 Article
王文广, 张艳秋, 杨晓彬, 孙海翔, 吴亚东, 邵路
《工程（英文）》 2023年 第25卷 第6期 页码 204-213 doi: 10.1016/j.eng.2021.09.020
单价选择性阳离子交换膜（M-CEMs）已被广泛应用于环境修复和能量收集等领域，例如，从卤水和海水中提取Na+或Li+。在此，我们提出了一种简单的方法以构建具有电荷Janus结构的新型M-CEMs，该结构由荷正电的均苯三甲酸/聚乙烯亚胺选择层和荷负电的商业阳离子交换膜（CEM）组成。选择性电渗析（SED）分析结果表明，具有电荷Janus结构的M-CEMs可以有效抑制多孔阳离子交换膜中存在的阴离子迁移问题，因而使这种具有电荷Janus结构的M-CEMs具有较高的渗透选择性和总阳离子通量与最先进的单价选择性阳离子交换膜的分离性能相比，具有电荷Janus结构的M-CEMs对于Na+/Mg2+的最高渗透选择性可以达到145.77，这超过了目前单价选择性阳离子交换膜性能的“上限”，且对于Li+/Mg2+也具有优异的渗透选择性（14.11），在离子分离领域具有巨大的应用潜力。
唐元晖,林亚凯,王晓琳
《中国工程科学》 2014年 第16卷 第12期 页码 24-34
膜分离技术已经成为国际上市政污水和工业废水处理的核心技术。十年来清华大学化学工程系在先进膜材料制备及应用技术研究上开展了大量工作，以膜材料配方设计、膜材料先进制造、膜组件设计与应用为主线，突破多个技术难题和瓶颈，实现了热致相分离（TIPS）法高性能聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜的工业化。首先，基于对TIPS法成膜过程的热力学及动力学研究，制备出具有大通量、高强度、亲水性好的PVDF微孔膜；接着，有机结合材料加工和单元操作，形成PVDF中空纤维膜先进制造技术；最后针对不同的工业环境和市政要求，开发出不同规格的高性能膜组件。
面向绿色化工应用的陶瓷催化膜反应器的设计与制备 Feature Article
张广儒, 金万勤, 徐南平
《工程（英文）》 2018年 第4卷 第6期 页码 848-860 doi: 10.1016/j.eng.2017.05.001
催化膜反应器将反应和分离耦合在一个单元，在化工生产中被视为一种绿色的化工新工艺。而在催化膜反应器中采用陶瓷膜可以使膜反应器的应用范围扩展到一些苛刻环境。本文介绍了基于气体分离的致密陶瓷催化膜反应器和基于非均相体系分离的多孔陶瓷催化膜反应器，评述了近10 年两种不同种类的膜反应器的最新进展以及本课题组的相关工作。面向能源、环境领域的应用，对膜反应器的设计、制备及应用展开重点讨论。针对各个膜反应器，从膜及膜反应器构型入手，以典型的催化反应为例，对膜反应器的设计及优化进行详细论述，最后探讨了进一步发展所面临的瓶颈和可能取得突破的方向，以及膜与膜反应器未来发展应重点关注的领域。
无溶剂气相制备用于可持续分离过程的膜材料 Perspective
赵俊杰, Karen K. Gleason
《工程（英文）》 2020年 第6卷 第12期 页码 1432-1442 doi: 10.1016/j.eng.2020.05.002
可用于水净化、碳捕集、生物燃料生产、燃料电池运行以及节能工业分离操作的可持续化工过程亟待发展下一代膜材料。膜的无溶剂制备不仅消除了有机溶剂的潜在环境问题，而且解决了脆弱聚合物基材的膨胀问题。所制备的膜在气体分离、 纳滤、海水淡化和水/油分离等方面表现出颇具应用潜力的性能。因此，开发新型膜材料、放大可用于无溶剂气相沉积的高通量反应器将对化学工业产生巨大影响。
徐南平,高从堦,金万勤
《中国工程科学》 2014年 第16卷 第12期 页码 4-9
膜技术可在温和、低成本条件下实现物质分子水平的分离，已成为当代解决人类面临的能源、水资源、环境等领域重大问题的共性技术，受到各国政府高度重视近年来，随着政府的大力支持与科研院校的持续研发，中国膜领域取得了突飞猛进的发展。本文总体回顾我国膜科学技术的发展历程，从膜设计、制备与应用的基础研究与产业应用角度，简要概括我国近10年来在水处理膜、渗透汽化膜、气体分离膜、离子交换膜、无机膜、膜反应器、新型膜方面取得的创新进展，并展望未来的研究方向与发展目标
谭喆,高从堦
《中国工程科学》 2014年 第16卷 第7期 页码 17-22
一种新的概念，受限空间内的界面聚合，用于研究反渗透膜(RO)/纳滤膜(NF)复合膜的合成。实验设计使用受保护的多胺单体通过延迟扩散与均苯三甲酰氯反应，获得了过渡态结构的RO/NF膜。在NF膜水相配方中加入大分子模板剂，诱导界面反应在受限空间内定向发生，将聚合物网络的聚集态由无序转变为有序，同时NF膜对盐的截留性能不变，水通量提高一倍。RO膜有机相配方中加入纳米分子筛，提升水通量超过50 %，复合膜表面结构呈现NF膜的特性，同时脱盐性能保持不变。
吕晓龙,武春瑞,张昊,赵丽华
《中国工程科学》 2014年 第16卷 第12期 页码 35-45
非溶剂相分离（NIPS）制膜方法是20世纪60年代发明的一种高效的制膜方法。利用该法制备的不对称膜结构赋予膜优异的选择渗透性能，膜孔结构易于调控，已经成为当前聚合物分离膜研究及商业化生产中普遍采用的方法。聚偏氟乙烯（PVDF）具有优异的综合性能，成膜性能佳，可利用NIPS法制膜。NIPS法PVDF膜的研制、膜结构控制方法及应用研究受到国际膜研究者广泛关注，是分离膜领域热点之一。本文分别针对NIPS法PVDF超滤膜制备的相分离原理研究、膜结构控制方法及膜应用研究等关键研究进展作简要介绍。
对二氧化碳具有选择性的聚环氧乙烷基薄膜的发展——从实验室到中试规模
Brinkmann Torsten,Lillepärg Jelena,Notzke Heiko,Pohlmann Jan,Shishatskiy Sergey,Wind Jan,Wolff Thorsten
《工程（英文）》 2017年 第3卷 第4期 页码 485-493 doi: 10.1016/J.ENG.2017.04.004
气体膜分离法是从气流中分离二氧化碳（CO2）的最有前途的技术之一。例如，采用该技术对燃烧过程中的烟气进行处理，以达到CO2 捕集和封存的目的。聚环氧乙烷嵌段共聚物能够很好地应用于膜分离技术，如Pebax® 或PolyActive™。本文采用PolyActive™ 作为复合薄膜的选择层。采用单一气体渗透数据作为唯一的实验输入而开发出的仿真工具可以准确预测这种膜组件的性能。在不同的中试研究中，我们利用烟气和沼气作为原料气流，反复检测这些膜和膜组件的性能。PolyActive™ 在检测中显示出了稳定的分离性能，表明PolyActive™ 非常适用于作为膜材料进行工业规模气体处理。
林立刚,叶卉,赵莉芝
《中国工程科学》 2014年 第16卷 第12期 页码 59-66
近年来，膜集成过程备受研究者关注，探究传统分离技术与膜技术的结合，充分发挥膜的高效率、易于在线放大等优势，以期促进膜集成过程以低成本实现放大应用其中，吸附膜、吸收技术兼具膜技术和吸附、吸收技术的优势，在提纯、分离、净化等众多场合获得了日益广泛的应用。本文针对膜吸附、吸收方面的研究，阐述该膜过程研究进展和发展趋势，为相关领域研究人员提供借鉴。
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对二氧化碳具有选择性的聚环氧乙烷基薄膜的发展——从实验室到中试规模
Brinkmann Torsten,Lillepärg Jelena,Notzke Heiko,Pohlmann Jan,Shishatskiy Sergey,Wind Jan,Wolff Thorsten
期刊论文
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