膜科学与技术
膜科学与技术13篇
膜科学与技术1第一篇：膜材料膜科学与技术作为一门新兴的交叉学科，已经在环保、制药、电子等领域得到了广泛应用。
而膜材料是膜科学与技术的核心之一，也是应用最广泛的一种材料。
膜材料通常是由一层或多层材料组成，其特性取决于其制备方法、组成、结构、形态等因素。
膜材料可分为有机膜、无机膜、杂化膜等几类，其中以有机膜最为常见。
有机膜材料广泛应用于水处理、气体分离、生物医药等领域。
如：纳滤膜、反渗透膜、蒸气气化膜等。
无机膜材料优点在于耐高温、高压、强腐蚀等特性，特别适用于化学和生物工艺产业。
杂化膜材料则是研究热点，其优点在于结合有机和无机膜材料的优点，具有结构可调性、性能优异性等优势。
膜材料的制备方法包括溶液浇铸、相转移、自组装、气相沉积、凝胶转换、等离子喷涂等多种。
其中，膜材料的表面形态和结构对其分离性和通量有很大的影响。
例如，高通量中空纤维膜、平板膜、中空纳米纤维膜等，都能在不同的领域提供特定的分离性和通量。
总之，膜材料为膜科学与技术的重要组成部分，在未来的环保、节能、生物医药等领域将会得到广泛应用。
第二篇：膜分离技术膜分离技术是一种将混合物中不同成分物质通过半透膜分离的方法。
膜分离技术是膜科学与技术中最为主要和应用最广泛的领域之一。
膜分离技术的主要原理是利用半透膜的分离性将混合物中的成分分离出来，常被应用于水处理、气体分离、生物医药等领域。
主要分离方法有纳滤、超滤、微滤、反渗透等。
其中，反渗透膜广泛用于淡化海水、制备高纯水等领域。
纳滤膜则广泛应用于分离蛋白质、微生物、胶体等领域。
超滤膜通常用于分离高分子、颗粒、菌体等。
膜分离技术的发展不断推进，开发出的新型材料和制备方法也不断涌现。
在未来，膜分离技术将会更为广泛地应用于制药、食品、环保等领域，为人们带来更为便利和高效的生产方式。
第三篇：膜反应器膜反应器是一种将反应物通过膜反应室中的半透膜反应，常被应用于催化反应、过滤反应、膜生物反应等领域。
是膜科学与技术中的研究热点之一。
《膜科学与技术》思考题
《膜科学与技术》思考题《膜科学与技术》思考题第⼀章导论1．什么是膜分离过程，⽤图加以解释。
答：膜分离过程以选择透过性膜（固体、液体、⽓体）为分离介质，当膜两侧存在某种推动⼒时，原料侧的组分选则性地透过膜以达到分离和提纯的⽬的。
2．膜分离过程的特点是什么？与传统分离过程相⽐最明显的优势在哪⾥？答：1. 是⼀个⾼效的分离过程。
分离系数⾼达80。
2. 能耗低。
被分离物质不发⽣相变化，分离过程通常在常温下进⾏。
3. 设备简单，占地⾯积⼩，操作⼗分便捷，可靠度⾼。
4 放⼤效应⼩。
设备的规模和处理能⼒可在很⼤程度上变化，⽽效率、设备的单价和运⾏费⽤变化不⼤。
3．膜分离技术主要的分离过程有哪些？这些过程所分离的对象是属于哪种状态的物质？答：反渗透Reverse Osmosis (RO) : 分离离⼦例如：海⽔脱盐、纯⽔制备超滤Ultra filtration (UF) ：分离分⼦例如：果汁的澄清、含油废⽔处理微滤Micro filtration (MF) ：分离粒⼦例如：城市污⽔处理⽓体分离Gas Permeation (GP) ：分离⽓体分⼦例如：富集氧⽓、氢⽓回收4．画出膜组件的⽰意图，标出各物流名称。
5．膜组件有哪⼏种形式？中空纤维膜组件(Hollow Fiber Module螺旋卷式膜组件(Spiral Wound Module)管式膜组件(Tubular Module平板式膜组件(Plate and Frame Module)⽑细管式膜组件(Capillary Module)6．60年代，Souriajan –Lone 研制的是什么膜？60年代,Lobe 和Souriajan 共同研制了具有⾼脱盐率和⾼透⽔量的⾮对称醋酸纤维素(CA)膜,使反渗透过程由实验室转向⼯业应⽤.与此同时,这种⽤相转化技术制备的具有超薄分离⽪层膜的新⼯艺引起了学术和⼯业界的⼴泛重视,在它的推动下,随后迅速掀起了⼀个研究各种分离膜和发展各种膜过程的⾼潮.7．R O、UF、GS分别代表哪些膜过程？RO—表⽰反渗透过程UF—表⽰超滤GS—表⽰⽓体分离过程第⼆章膜材料和膜的制备1．选择膜材料要考虑哪些⽅⾯的因素？答：具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸碱性、耐微⽣物性、耐氧化性。
《薄膜科学与技术》课程讲稿-绪论
六、薄膜科技的新进展
1. 纳米薄膜 2. 单分子膜、单原子膜 3. 特殊要求的新薄膜 如高损伤阈值多色光学膜 宽波段红外薄膜
三、薄膜材料与薄膜技术的发展
2. 薄膜材料进展 * 可以制取在平衡状态下不存在的物质 （如SiXO2-X，AlXGa1-Xas） * 可在更低温度下进行物质的合成 （如溅射镀膜、离子镀膜） * 可制备各种各样的薄膜 （金属膜、合金膜、非金属膜、半导体膜、 陶瓷膜、非晶态化合物膜和塑料膜等） * 基体材料不受限制
1.物理气相沉积： 热激活，溅射 --物质的原子或分子逸出 --沉积在基片上形成薄膜， 防止污染，沉积过程在真空中进行。 真空蒸镀（电阻加热、电子束、激光、 分子外延）， 溅射沉积（直流、射频、中频） 离子束 技术 （离子注入、双束技术、离 子束辅助 沉积、离子镀等）。
2. 化学气相沉积： 构成薄膜元素的单质或化合气体 --化学反应 --生成固态物质 --沉积在基片上形成薄膜。 3.溶液镀膜法： 溶液中 --化学反应或电化学反应 --在基 片上沉积薄膜
三、薄膜材料与薄膜技术的发展
3. 应用上的进展
* 产生新物性、新功能 （表面效应、量子效应等） * 电子器件和大规模集成电路 * 磁性膜、磁记录介质 * 绝缘膜、电介质膜 * 压电、铁电、热释电及超导膜、传感器膜等功能薄膜 * 多色光学器件膜、光记录膜、光导膜等光学膜 * 耐磨、抗蚀和自润滑膜 * 装饰膜 应用领域：电子、计算机、磁光记录、信息、传感器、能源、机 械、光学、航空航天和核工业等
四、薄膜的性质
2. 结构与缺陷 2.2 异常结构和化学计量比特性
* 异常结构定义：和相图不符合的结构。 （ 如非晶硅结构，300~400℃以下可制得 稳态结构，表现独特的力, 热, 光, 电磁等 物性，薄膜技术是有力制备手段之一。）
膜科学技术研究
膜科学技术研究一、引言膜科学技术是一门集合了化学、物理、生物等多学科知识的交叉学科。
随着当今社会绿色化、节能化的发展需求，膜科技的应用愈发广泛，其涉及的领域也愈加多元化。
本文将着重探讨膜科技在海水淡化、生物技术、环境污染治理、生物药物分离纯化等方面的应用及其研究进展。
二、海水淡化中的膜科技随着水资源的日益短缺和世界人口的快速增长，海水淡化技术被视作解决水资源紧缺问题的重要途径之一。
其中反渗透膜技术是目前最为成熟、广泛应用的海水淡化技术之一。
反渗透膜是压力驱动下对溶液进行分离的一种膜技术。
由于其能够高效分离盐分、有机物、细菌及其他微生物，被广泛应用于海水淡化领域。
在反渗透膜生产中，最关键的技术就是如何设计优化膜结构的孔径、形貌、厚度等参数，以达到更高的过滤效果同时降低能耗。
对此，近年来国内外的科学家们进行了大量的探讨和研究。
为了解决膜污染导致的效率下降问题，研究者们资助了各种化学清洗、生物降解等方法来清洗膜表面，同时设计了一系列具有自清洁、自修复等性质的新型膜材料。
三、生物技术中的膜科技膜在生物技术领域中的应用越来越多，主要是用于生物过程中的TFF（ Tangential flow filtration ）分离和浓缩分离技术。
在生物制药领域，膜技术对药物的生产效率和药品的纯度都有很大的影响。
以过滤技术为例，膜技术在生物制药中主要应用于生物药物的纯化及超滤浓缩处理等方面。
相对微孔过滤，中空纤维膜过滤具有明显的优势。
因为它的操作成本更低、更现代化且放大规模更容易。
提升孔径大小，可以减少膜的阻力和产生更高的通透量；通过控制表面蛋白质和表面聚电解质电动力学性质，可以更容易的抑制霉菌生长；设计新型膜材料、膜结构和新膜反应器等过程工程，可以提高膜的使用寿命。
四、环境污染治理中的膜科技污染物的分离与回收一直是污染治理的核心目标。
在液相处理中，膜技术在废水回收中具有广泛的应用。
与传统的物理化学方法相比，膜技术在城市污水处理、污水再生、工业废水处理等方面具有更大的应用潜力。
膜科学与技术1
膜科学与技术1论文题目：膜科学与技术摘要：膜科学与技术是一门集传统化学、物理学与工程学于一体的交叉学科。
本文从膜科学的概念、应用和发展前景三个方面进行探讨。
首先介绍了膜的基本概念和分类，指出了膜科学对于环境保护和资源利用具有重要的作用。
然后详细阐述了膜科技在水处理、气体分离、食品加工、医药制造等领域的应用现状以及膜技术的优缺点。
最后，本文展望了膜科学技术的发展前景以及对于科技进步和社会经济发展的积极作用。
关键词：膜科学；膜技术；应用；发展前景1.引言随着人口的日益增长和工业的飞速发展，环境和资源的问题日益凸显。
为了解决这些问题，为了保护环境和利用资源，各国纷纷加大了对绿色环保科研的投入。
膜科技作为一种新型的分离技术，具有非常重要的应用价值。
本文旨在从膜科学的概念、应用和发展前景三个方面进行探讨，旨在对于膜科学概念的了解、膜技术在工业、环保、医药等领域的应用和膜科学未来的发展趋势有一定的了解。
2.膜科学的概念膜科学是涉及膜过滤、膜分离、反渗透处理与膜传递等方面的交叉学科。
膜是一种具有高选择性和渗透能力的分离材料，它的具体形态有平板、螺旋、纤维等多种形式。
根据膜的结构，可分为微滤膜、超滤膜、反渗透膜、气体分离膜等多种。
根据不同的处理手段及压差，膜分离可分为超滤、纳滤、微滤、气体分离和反渗透等各种不同的技术。
膜科学在现代化学领域中发挥着越来越重要的作用。
它的应用包括环境治理、纯化、再利用、化学品生产、生物技术等多个领域。
因此，膜科学技术的研究与发展越来越引人注目，并获得广泛的应用。
3.膜技术的应用3.1 水处理水资源是人类生存和发展的基础，尤其是在水资源短缺的情况下，普及膜技术，实现水的再利用及对水的治理呼之欲出。
膜技术在水处理中的应用主要采用Ultra-Low Pressure (ULP)、Membane Bio-reactor (MBR)等方法进行。
MBR技术是利用微生物将废水中的有机物、氮和磷等物质进行去除，并借助微孔膜和纳滤膜进行过滤处理。
《膜科学与技术》杂志投稿导则
《膜科学与技术》杂志投稿导则一、概述《膜科学与技术》是一本致力于膜领域科学研究和技术应用的学术期刊。
我们接受原创研究论文、综述、评论和研究快报等类型的稿件。
本导则旨在为作者提供关于投稿要求、审稿流程等方面的信息，帮助作者准确无误地完成投稿过程。
二、投稿要求1. 投稿主题：稿件应涉及膜科学与技术领域的研究内容，如膜材料、膜过程、膜应用等，包括但不限于膜的制备、分离、净化、反应、传质、膜反应器等方面。
2. 原创性与独创性：提交的稿件必须是作者原创的研究成果，未曾在其他期刊或媒体发表过。
3. 格式要求：稿件需以中文撰写，标准格式为诸如Word文档的电子文本格式，严格遵循《膜科学与技术》杂志的投稿模板。
4. 参考文献：文中引用的参考文献应准确无误，并符合学术规范。
5. 配图配表：提交稿件时，需附带高清晰度的插图、图片和表格，并在文中正确标注其位置。
6. 语言要求：文章应采用规范准确的中文语言书写，语句通顺，无错别字、语法错误等。
三、投稿流程1. 投稿方式：作者可通过《膜科学与技术》官方网站或指定邮箱投递稿件。
2. 审稿流程：文章首先由编辑部进行初步审稿，审核是否符合基本投稿要求；符合要求的稿件将被送交给专家学者进行匿名审稿。
审稿周期一般为2-3个月。
3. 研究伦理：凡投稿者应保证其研究和写作过程中遵守学术伦理，保证研究过程的合法性与正当性。
四、稿件发表后事项1. 修改意见：如果文章被要求修改，作者应认真对待审稿意见，按时提交修改稿，并说明修改的部分。
2. 稿件收费：对于部分投稿成功的稿件，可能需要支付版面费、排版费等相关费用，以支持期刊的出版和运营。
3. 发表版权：一旦稿件被录用，作者将需要签署发表协议，授权期刊使用其稿件，并遵循期刊的版权规定。
《膜科学与技术》杂志鼓励广大学者和研究人员积极投稿，我们将竭诚为作者提供高质量的审稿服务，促进膜领域的学术交流和科研成果的传播。
期待您的优秀投稿，并感谢您对本期刊的支持与信任。
膜科学与技术1
1995 Marcel Mulder. Basic Principles of Membrane Technology, second edition. 。
6. 按仅处理供的学物质习: 参考，请勿侵权
液体分离膜 , 气体分离膜
7. 按是否带电:
荷电膜, 中性膜
10
1.4 膜过程定义与一般特征
• 膜过程是组分在某种推动
推动力
力的作用仅下供，学在由习膜参隔开考，请勿侵权
的两相之间的传递。
流
流
体
体
2 1
• 通过膜过程，膜的功能得以
膜
实现。
11
1.5 膜过程分类
– –
吸萃附取，，仅吸结收晶供，—学—吸亲收习和—性—参不溶同解考性，不同请勿侵权
– 电泳——电荷不同
– 过滤——颗粒大小不同
– 沉降——重力不同
– 离心分离——密度不同
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膜分离过程依据的物性差别
1. 依分子大小的差别。可认为是过滤的延续，如 MF，UF，及部分RO，NF，GS等。
膜分离与仅一般供过学滤的习数量参级考比较，： 请勿侵权
的景色。意译法：太阳升起，山林里雾气开始消散，烟云聚拢，山谷又开始显得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明变化的，就是山中的朝暮。春天野花绽开并散发出阵阵幽香，夏日佳树繁茂
并形成一片浓荫，秋天风高气爽，霜色洁白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季。【教学提示】翻译有直译与意译两种方式，直译锻炼学生用语的准确性，但可能会降低译文的美感；意译可加强
薄膜科学与技术
1、薄膜的定义。
气相沉积制备薄膜主要有哪三种方法？ 答：薄膜是指存在于衬底上的一层厚度一般为零点几个纳米岛数十微米的薄层材料。
气相方法主要有：1化学气相淀积（CVD ）,如热、光或等离子体CVD 和物理气相淀积（PVD ），和外延；有时也分为CVD 、热蒸发镀、和溅射镀三种。
2、真空度的定义。
其国际单位和英制单位是什么，他们之间的换算。
测量真空度通常用什么仪器，各自适用于什么真空范围？答：真空度，指真空状态下(低于大气压)的气体稀薄程度.国际单位：帕斯卡 (Pa)。
英制单位为英寸水柱 。
换算1个大气压=101325Pa=英制406.7英寸水柱=旧制760毫米汞柱。
仪器有：指针式真空计、U 形真空计、压缩式真空计、热真空计，磁控放电真空计，电离真空计等，适用范围真空计名称测量范围(Pa) 真空计名称测量范围(Pa) 水银U 型管 105～10 高真空电离真空计 10-1～10-5 油U 型管 104～1 高压力电离真空计 102～10-4 光干涉油微压计 1～10-2 B-A 计10-1～10-8 压缩式真空计(一般型) 10-1～10-3 宽量程电离真空计 10～10-8 压缩式真空计(特殊型) 10-1～10-5 放射性电离真空计 105～10-1 弹性变形真空计 105～102 冷阴极磁放电真空计 1～10-5 薄膜真空计 105～10-2 磁控管型电离真空计 10-2～10-11 振膜真空计105～10-2 热辐射真空计 10-1～10-5 热传导真空计(一般型) 102～10-1 分压力真空计 10-1～10-14热传导真空计(对流型)105～10-13、解释磁控溅射沉积薄膜的原理，并画出示意图。
答：利用等离子体中的离子，对被溅射物体电极进行轰击，使气相等离子体内具有被溅射物体的粒子，粒子沉积到晶片上形成薄膜。
是在二级直流溅射系统基础上，利用增加磁场，使电子或离子运动轨迹变成类螺旋运动，增加放电区的电子密度和电离效率，增加电子与原子的碰撞几率，提高等离子体浓度，提高溅射效率。
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（2）吸附膜阻塞膜孔，因而阻止了溶质离子的进入； （3）因为水在移动过程中保持连续，所以水移动所需的
能量极小，而溶质分子在穿过膜时，需挤开水分子， 所以溶质分子移动就需要很大的能量。
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• 优先吸附-毛细管流动机理
（Sourirajan, 1970，基于反渗透过程。）要点：
I = L11DE + L12 DP
（7-3）
J = L21 DE + L22 DP
（7-4）
从以上两式可明显地看出电位差和压差均可引起电流，
同时电位差和压差也都可以引起体积通量。
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7.2.2 以一定分离机理为基础的模型
• 特点
（1）模型内的参数物理意义明确。
（2）参数仅不一供定学都能习确知参。考，请勿侵权
成Xk在“0”点的级数，取一级近似。该式的适用范围是， 热力学力很弱，偏离平衡态小。一般传输过程适合，化 学反应过程不适合。
6
（7）Onsager互易关系
Lij = Lji
说明：上式可严格证明。其意义是可减少实验量。应用条
件是，力仅流的供乘积学具习有耗参散函考数，的量请纲，勿且侵线性权定律满足。
7
（1）水溶液与高分子膜接触，膜对溶质负吸附，对水优先吸附； （2）膜与界面的溶质浓度急剧下降，在界面上形成一层被膜吸附的纯水层。 （3）这一纯水层的厚度 t 可由Gibbs吸附公式计算出，纯水层的厚度与溶
液性质及膜仅面化供学性学质有习关。参考，请勿侵权
（4）在外界压力下，如果使该纯水层通过膜面的毛细孔，就可能从水溶液 中获得纯水。
传递的推动力
• 膜分离过程中使物质透过膜的推动力可统称为电化学 位差。
• 电浓化度学和位电仅包位供含的了函学一数般。习的参化学考位和，电请位，勿是温侵度权、压力、
• 在多数具体的膜过程中，电化学位差表现为某单一参 数的差别，如温度差（膜蒸馏）、压力差（微滤、超 滤、反渗透）、浓度差（渗析）、电位差（电渗析）。
（5）膜表面毛细孔有效直径为纯水层厚度 t 的2倍时，对一个毛细孔而言 能得到最大流量的纯水，此时该毛细孔径称为“临界孔径”。
（6）所谓研制最佳性能的膜就是使孔径为2 t 的毛细孔尽可能多的出现。 当毛细孔径大于临界孔径，溶液就会从细孔的中心部位通过而产生溶质 的泄露。
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优先吸附-毛细管流动机理图
1
7.2 膜内传递
• 描述膜内传递的模型可分为两大类。
• 第一类以不可逆热力学（或称非平衡热力学）为基础 导出物质透过膜的通量方程。此时膜被看成是 “黑
箱”，不仅考供虑膜学的结习构参，也考不考，虑请物质勿是如侵何权透过膜
的。
• 第二类以假定的传递机理为基础导出物质透过膜的通 量方程。这类模型中包含了对膜的结构和某些特性的 描述，以及透过膜的物质的物理、化学性质和传递特 性。
2
7.2.1 以不可逆热力学为基础的模型
• 缺点：由于不考虑膜结构而对研制新膜缺乏指导作用。 • 优点：可以清楚地显示并定量描述不同的推动力和通
量之间的耦合。
• 上分述透耦过合膜仅作时供用互在相学具影体响习的，参膜即过一考程种中组，可分请表的现透勿为 过（会侵引1）权起不其同它组
组分的透过；（2）不同性质的推动力会导致同一种通 量。 • 这类模型有 K-K模型，S-K模型，网络热力学模型，扩展的非平衡 热力学模型。
就能通过，否则被截留。（MF, UF, GS)
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• 溶解—扩散机理
（Lons仅dal供e e学t a习l. ,参19考65，） 请该模勿型侵认权为膜是
均一无孔的，溶剂和溶质首先溶于膜表层，然后 通过扩散传递到膜下游。 注意：溶解-扩散成立的条件
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• 氢键理论
Reid, Breton 1959年针对处理水溶液的RO膜提出。 要点如下： （1）膜材料极易被水湿润，水通过氢键附着在膜上形成
水和一个溶质构成的稀溶液透过膜的过程
由非平衡热力学理论可得到如下方程(称为K-K方程）：
Jv = Lp(DP - D)
（7-1）
Js = (cs)ln(1 - )Jv + D
（7-2）
仅供学习参考，请勿侵权 式中，Jv为包括溶剂和溶质的总体积通量（m3/s），Js 为 溶 质 的 摩 尔 通 量 （ mol/s ） ， Lp 为 水 渗 透 率 （m3/sPa），为溶质渗透率（mol/sPa）， (cs)ln 为溶质在膜内的对数平均摩尔浓度（mol/m3），DP、
• 这类模型有
摩擦模型，溶解-扩散模型，非理想溶解扩散模型，大 孔模型，细孔模型，优先吸附-毛细孔流模型。
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膜内物质传递分离机理
• 注意 （1）不同的膜过程机理可能不同。
（2）膜分仅离供机学理至习今参还是考个，不完请全勿确侵知的权问题。
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• 筛分机理
把膜看作仅一供个筛学子习，溶参液考组，分的请分勿子若侵比权筛孔小
其中，Ji为热力学流（单位时间单位面积流过的 量），Xi为热力学力。
5
（6）线性定律 Ji = LikXk （k = 1,2, …n)
说明：上式可由经验定律（或个别的现象定律，如Fick 扩散定律，牛顿粘滞定律，热传导定律）归纳而得；另
外，上式仅也有供其学数学习基础参，考即，，傅立请叶勿定律侵，把权Ji展开
D分别是膜两侧的压差和渗透压差（Pa），为截留
系数（反射系数），该系数实际上就反映了水和溶质
在膜内传递时的耦合效应（也称伴生效应）。
8
电渗透过程
多孔膜将两盐水溶液分开，其推动力有电位差（DE）和
压差（DP），相应的通量是电流（I）和体积通量
（J）。仅由非供平学衡热习力学参理考论可，得到请如勿下方侵程 权
3
线性非平衡热力学基本理论基础：局 Nhomakorabea平衡理论
考察一个宏观体系熵的变化
（1） dS仅=供de学S +习d参iS 考，请勿侵权
其中，deS 为外界供给的熵，diS为体系内部
所增长的熵。
（2） diS 0
4
（3）熵源强度定义 = diS/(dVdt) 0
（4）耗散函数定义
= T
（5）由熵仅平衡供方学程习得到参考， =请勿JiX侵i 权
溶液
t
t
纯水层
膜
仅供学习参2t 考，请勿侵权
优先吸附-毛细管流动机理评述
• 与氢键理论、溶解扩散理论的关系 • “纯水层”与“膜表面细孔”是否存在？
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• 促进传递（facilitated transport)或载体 传递（carrier transport)机理