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第1章 导论1

1.1 多孔无机膜的发展1

参考文献3

第2章 碳膜的传质机理5

2.1 气体通过碳分子筛膜的传质5

2.2 单一气体传质的溶液-扩散模型7

2.3 双元气体混合物传输溶液-扩散模型8

参考文献14

第3章 碳膜类型16

3.1 平（支撑、无支撑）碳膜16

3.2 管支撑碳膜18

3.3 毛细管碳膜19

3.4 中空纤维碳膜20

参考文献23

第4章 碳膜制备技术27

4.1 前体的选择27

4.1.1 聚丙烯腈（PAN）27

4.1.2 聚酰亚胺及其衍生物29

4.1.3 酚醛树脂35

4.1.4 聚糠醇39

4.1.5 CMSM前体41

4.2 聚合物膜的制备53

4.3 前体预处理54

4.3.1 氧化预处理55

4.3.2 化学处理59

4.3.3 拉伸59

4.3.4 其他预处理60

4.4 热解过程61

4.5 后处理66

4.5.1 后氧化67

4.5.2 化学气相沉积68

4.5.3 后热解72

4.5.4 污垢降低76

4.5.5 涂层77

参考文献78

第5章 碳分子筛膜制备、表征及测试86

5.1 聚丙烯腈（PAN）制备空心纤维碳分子筛膜86

5.1.1 聚合物溶液制备86

5.1.2 中空纤维涂层工艺87

5.1.3 溶剂交换干燥过程88

5.1.4 热解系统88

5.1.5 膜特性89

5.1.6 气体渗透测试90

5.2 CMSM平板91

5.2.1 前体膜的形成91

5.2.2 平板CMSM热解93

5.2.3 气体渗透实验准备94

5.2.4 气体渗透实验97

参考文献98

第6章 膜表征99

6.1 渗透率测量99

6.1.1 液体渗透性99

6.2 物理表征100

6.2.1 热重分析（TGA）100

6.2.2 X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力显微镜102

6.2.3 傅里叶变换红外（FTIR）107

6.2.4 吸附和吸附实验108

6.2.5 其他方法112

参考文献113

第7章 膜组件结构115

7.1 蜂巢型膜组件115

7.2 毛细管型的碳分子筛膜119

参考文献122

第8章 其他类型碳膜123

8.1 碳纳米管膜123

8.2 分子动力学模拟135

8.2.1 微孔运输151

8.2.2 Knudsen运输152

8.2.3 黏性流传输152

8.2.4 碳纳米管中气体传输152

8.2.5 碳纳米管中水传输155

8.3 碳纳米纤维膜157

8.3.1 膜制备157

8.3.2 膜表征158

8.3.3 氯乙酸的吸附实验159

8.3.4 过滤条件和排斥测量159

8.3.5 结果与讨论160

8.3.6 结论167

8.4 混合矩阵膜（MMM）167

8.4.1 活性炭填充膜167

8.4.2 碳纳米管填充膜（CNT）181

8.5 前体混杂其他无机材料196

参考文献198

第9章 碳膜在分离领域的应用201

9.1 在气体分离中的应用201

9.2 汽分离201

9.3 渗透汽化202

9.4 燃料电池应用207

9.5 水处理214

9.6 膜生物反应器217

9.7 其他应用218

参考文献224

第10章 经济评价226

10.1 天然气网中氢回收226

10.1.1 概述226

10.1.2 方法229

10.1.3 从混合的气网中回收230

10.2 沼气能量回收应用234

10.2.1 概述234

10.2.2 应用235

10.2.3 应用经济分析237

参考文献239

第11章 研究现状和未来方向240

11.1 无机膜及碳膜240

11.2 气体分离碳膜研究现状及发展方向243

11.2.1 碳膜的优势246

11.2.2 碳膜的不足247

11.2.3 碳膜的应用247

11.2.4 碳膜发展面临的挑战249

11.2.5 制造商249

11.2.6 提高性能249

11.2.7 未来研究发展方向250

11.2.8 化学气相沉积252

11.2.9 结论252

参考文献252