《膜分离科学与技术》课程教学大纲

《膜分离科学与技术》教学大纲一、课程基本信息课程名称膜分离科学与技术MembraneScienceandTechnology课程编码MAT410321020开课院部材料科学与工程学院课程团队膜分离科学与技术学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业新能源材料与器件授课语言中文先修课程课程简介（限选）本课程是面向材料化学专业或化学专业高年级学生开设的专业选修课。通过本课程的学习，主要使学生掌握膜分离技术基础理论，熟悉膜生物反应器、反渗透、正渗透、膜蒸馏、纳滤、超滤、微滤、膜气体分离等膜技术的工作原理和各种膜分离组件的结构和各种膜技术的特点。在这个过程中融合复习了之前所学的无机化学、物理化学、高分子化学、材料化学、仪器分析和化工原理等课程的知识，使学生了解所学知识和膜分离应用的关系，激发学生的科研兴趣，提高学生的科研技能及创新实践能力。Thiscourseisaprofessionalelectivecourseforseniorstudentsofmaterialschemistryorchemistry.Throughthestudyofthiscourse,studentsmainlymasterthebasictheoryofmembraneseparationtechnology,familiarwithmembranebioreactor,reverseosmosis,positivepenetration,membranedistillation,nanofiltration,ultrafiltration,microfiltration,membranegasseparationandothermembraneseparationprocess,includingthestructureofvariousmembranemodulesandthecharacteristicsofvariousmembranetechnologies.Inthisprocess,theknowledgeofinorganicchemistry,physicalchemistry,polymerchemistry,materialschemistry,instrumentalanalysisandchemicalengineerwasreviewedandcombinedtogether.Furthermore,thecoursecanhelpstudentstounderstandtherelationshipbetweentheoreticalknowledgeandapplicationofmembraneseparation.Thisprocesswillenhanceresearchinterestofstudents,andimprovetheirscientificresearchskillsandinnovativeability.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握膜及膜分离技术的基本概念，了解目前使用和开发中的膜材料组成、制备、表征和性能评估方法。掌握不同膜分离过程的基本理论及影响因，能够基于构效关系在膜材料设计方面提出自己的观点。是3.33.3三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1绪论绪论本章重点难点：了解膜分离的研究对象及研究的主要内容，了解膜分离技术在生活各方面的应用，了解研讨型教学的学习方法和注意事项，充分调动学生学习本课程的积极性和主动性。////21.11.1分离膜与膜分离技术的概念分离膜，薄膜，选择性，分离因子，通量，渗透率，渗透系数，膜上游，膜下游，截留液，原料液。M11讲授、讨论1自学资料31.21.2膜分离在水处理和能源上应用膜生物反应器，微滤，纳滤，反渗透，家用净水器。氢气分离，天然气的甜化，二氧化碳的捕获，烯烃分离。M11讲授、讨论1自学资料41.31.3膜分离在生活其他方面的应用手性分离，醇水分离，药物释放，能源转化。M10.5讲授、讨论0.5自学资料51.41.4膜的分类按材料组成分类，按结构分类，按应用分类。M10.5讲授、讨论0.5自学资料6第二章第二章水和过滤本章的重点难点：地球淡水资源分布和循环，水处理初步，过滤过程介绍。////72.12.1地球淡水资源分布和循环淡水，中国及世界淡水分布情况，自然界的水循环和城市的水循环。M11讲授、讨论1自学资料82.22.2传统水处理技术介绍过滤，沉淀，曝气，砂过滤，厌氧菌，好氧菌。M11讲授、讨论1自学资料92.32.3过滤装置、过程及其应用介绍截留率，表面和内部的截留机理，过滤效果评估方式，膜寿命及其确定方式。M11讲授、讨论1自学资料10第三章第三章膜生物反应器本章的重点难点：亲疏水性介绍，膜分离和传统污水生物处理技术结合，膜污染问题及其防治。////113.13.1亲疏水性介绍，水接触角亲水性，疏水性，水接触角和表面结合能、粗糙度之间的关系。M10.5讲授、讨论0.5自学资料123.23.2膜分离和传统污水生物处理技术结合，膜生物反应器膜生物反应器介绍，过程及其相对传统污水处理的优势。M11讲授、讨论1自学资料133.33.3膜污染问题及其防治，错流和反冲法。胶体膜污染，沉淀膜污染，生物膜污染，物理反冲方式，化学酸性及氧化条件下清洗。M10.5讲授、讨论0.5自学资料14第四章第四章纳滤、超滤、微滤和膜分离机理初步本章的重点难点：达西定律，菲克定律，纳滤、超滤、微滤技术及其应用。////154.14.1达西定律，菲克定律不同膜分离过程的驱动力，化学势驱动，压力差驱动，浓度差驱动，温度差驱动。M11讲授、讨论1自学资料164.24.2纳滤、超滤、微滤技术及其应用筛分效应，道南效应。反渗透过程的前处理，果汁和啤酒的生产，不同价态离子的分离。M11讲授、讨论1自学资料17第五章第五章海水除盐技术介绍和反渗透本章的重点难点：现有的海水除盐技术，渗透作用和渗透压，反渗透过程和反渗透膜的清洗。////185.15.1现有的海水除盐技术多效蒸馏、多级闪蒸、电渗析和压汽蒸馏M11.5讲授、讨论1.5自学资料195.25.2渗透作用和渗透压和依数性利用渗透压的依数性进行相关计算。低渗、高渗、等渗。M11.5讲授、讨论1.5自学资料205.35.3反渗透过程及其机理优先吸附-毛细作用和溶解扩散过程。M11讲授、讨论1自学资料21第六章第六章正渗透技术和汲取液的选择本章的重点难点：正渗透介绍及其优点，正渗透面临的问题，浓差极化问题，正渗透汲取液的发展过程和选择、正渗透的其他应用。////226.16.1正渗透介绍及其优点能耗低，不需要外加压力，膜污染小，对装置要求小。M11讲授、讨论1自学资料236.26.2正渗透面临的问题浓差极化问题，汲取液的反向渗透，膜污染M11.5讲授、讨论1.5自学资料246.36.3正渗透汲取液的发展过程和选择无机型汲取液，有机分子汲取液，高分子汲取液，磁性纳米粒子汲取液。M11讲授、讨论1自学资料256.46.4正渗透的其他应用军事，航空航天，野外活动。M10.5讲授、讨论0.5自学资料26第七章第七章膜蒸馏和膜组件的优化本章的重点难点：膜蒸馏的优点和分类，传质阻力和孔浸润压力，膜蒸馏材料及装置的优化方法。////277.17.1膜蒸馏的优点和分类节能高效，不需要外加压力，可处理高浓度原料液，高截留效果。直接接触型、气隙型，载气吹扫型。M11讲授、讨论1自学资料287.27.2传质阻力和孔浸润压力膜蒸馏过程的传热传质阻力组成，孔浸润压力与孔径大小，亲疏水性能之间的关系。M11讲授、讨论1自学资料297.37.3膜蒸馏材料及装置的优化方法材料的结构和组成方面，膜组件的结构方面M12讲授、讨论2自学资料30第八章第八章膜分离在气体分离上的应用本章的重点难点：气体分子扩散机理，多孔材料物理吸附初步，气体分离膜测试方法。////318.18.1气体扩散机理表面扩散，努森扩散，分子筛分，促进传输。M11讲授、讨论1自学资料328.28.2多孔材料物理吸附初步亨利吸附，朗阁谬吸附，吸附曲线的测定和拟合。M11讲授、讨论1自学资料338.38.3气体分离膜测试方法固定体积压力法和固定压力体积法，单组份气体和混合组分气体。M12讲授、讨论2自学资料34第九章第九章高分子膜和无机膜的制备本章的重点难点：高分子溶解机理，高分子相分离，不同形貌高分子膜制备，无机膜原位和二次生长制备方法。////359.19.1高分子溶解机理汽化热，能密度，色散力，诱导力，取向力和氢键。M11讲授、讨论1自学资料369.29.2高分子相分离双节线，旋节线，稳态，亚稳态和不稳态。M11讲授、讨论1自学资料379.39.3不同形貌高分子膜制备手指状、海绵状结构，不同操作顺序和条件对于不对称膜形貌的影响M11讲授、讨论1自学资料389.49.4无机膜原位和二次生长制备方法晶种的分散方式，旋涂法，沾涂法，摩擦法，热滴法。二次生长方法，水热溶剂热，微波加热，化学气相沉积。M11讲授、讨论1自学资料39第十章第十章膜分离技术新进展本章的重点难点：督促和指导学生完成膜分离相关英文文献的阅读和讲解，组织学生进行答辩环节。////4010.110.1英文文献查找及阅读指导文献的检索、阅读和总结归纳。M10.5讨论0.5自学资料4110.210.2学生就课程所学内容选择自己感兴趣的内容查找文献阅读并做成课件给大家讲解学生讲解过程。M11讨论1自学资料4210.310.3教师和学生的讲评提问环节选题质量，文章理解，PPT制作讲解，临场应变回答问题。M10.5讨论0.5自学资料四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1课堂表现1.学生如没有无故缺席情况，可获得这部分基础分60分2.在第一条的基础上，每主动参加讨论一次加5分，8次及8次以上可在这个环节获得满分，课堂讨论记录见相关附件。30%2结课报告1.每个学生在课程过程要选取自己感兴趣的方向查找相关文献，做成组会课件形式向全班和老师讲解，同学和老师均可以在讲解后提出相关问题让答辩人解答。2.每人讲解一篇英文文献，可以两人一组，但要确定好分工，同时要求讲解2篇文献，且同组内两人成绩相同。3.文献选取合理准确（10分），课件制作认真格式符合要求（30分）。论文理解充分，讲解过程精神饱满自信，条理清晰（40）。回答提问准确（20分）。30%3期末考试1.开卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对膜分离基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有判断题、简答题、分析题、计算题等。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1课堂表现30%A-未缺席，参加7次以上的课堂讨论环节。B-未缺席，参加4-6次的课堂讨论环节。C-未缺席，参加0-3次的课堂讨论环节。D-缺席2次以上课程，且不参加任何课堂讨论环节。2M1结课报告30%A-文献选取有深度，讲解课件制作精致且条理清晰，讲解过程说明对文献有深入理解，针对问题进行完整的回答。B-文献选取较好，讲解课件制作较精美认真，讲解过程说明对文献有较深理解，针对问题进行初步的回答。C-文献选取一般，