1. Введение
Современные мембранные технологии относятся к числу энергосберегающих технологий и обеспечивают: непрерывность и безреагентность разделения, мягкие условия разделения и низкие энергозатраты, легкость масштабирования и сочетания с другими процессами, возможность контроля свойств мембран в широких пределах. Задачей курса является ознакомление слушателей с физико-химическими основами мембранного разделения жидких и газовых смесей, с основами мембранного материаловедения и методами получения мембран. В рамках курса должны быть рассмотрены процессы микрофильтрации, ультрафильтрации, нанофильтрации, обратного осмоса, испарения через мембраны (первапорации), мембранной дистилляции, мембранного газо- и пароразделения, электромембранные процессы; представлены пассивные и активные мембранные системы, гибридные и интегрированные мембранные схемы разделения, мембранные контакторы, мембранные каталитические реакторы, биомембранные системы, современные конструкции мембранных элементов и модулей для газофазного и жидкофазного разделения, мембранного катализа. По каждому разделу должно быть приведено технико-экономическое сравнение традиционных технологий разделения и мембранных процессов. Курс должен быть нацелен на подготовку специалистов в области мембранных разделительных технологий и мембранного материаловедения И, кроме того, предназначен для повышения квалификации специалистов других специальностей, использующих явления селективного массопереноса и процессы очистки, концентрирования и разделения веществ.

Тема 1. Введение. Основные сведения о мембранах.
1. 1. Области применения мембранной технологии и ее преимущества. Классификация и перспективы развития мембранной технологии. Анализ рынка мембран и мембранных технологий. Понятие о мембранологии. Современное состояние мембранных методов разделения и очистки веществ.
1. 2. Определение мембраны. Классификация мембран и методы их получения. Органические и неорганические мембраны. Жидкие и квазижидкие мембраны. Структура мембран. Требования, предъявляемые к мембранам. Технология получения пленочных и половолоконных мембран. Мембранные элементы и модули.

Тема 2. Баромембранные методы очистки жидкостей
2. 1. Основные типы баромембранных методов очистки жидкостей. Ультрафильтрация и микрофильтрация. Основные факторы, влияющие на процесс. Мембраны, аппараты и установки для баромембранных процессов очистки жидкостей. Применение ядерных фильтров для микрофильтрации и прецизионного разделения коллоидных растворов.
2. 2. Обратный осмос. Механизм обратноосмотического разделения. Особенности обратноосмотических мембран. Влияние параметров рабочего режима на процесс. Низконапорный обратный осмос (нанофильтрация). Технологические аспекты использования обратноосмотических процессов.
2. 3. Мембранные методы очистки воды.

Тема 3. Электромембранные процессы
3. 1. Обзор основных видов электромембранных процессов. Электродиализ. Конструкции электродиализных аппаратов. Мембранный электролиз. Топливные элементы (ТЭ). Классификация ТЭ. Материалы мембран для ТЭ.
3. 2. Газодиффузионные проблемы функционирования ТЭ.
3. 3. Определение оптимальных параметров функционирования ТЭ малой мощности.
 
Тема 4. Мембранные методы разделения жидких смесей
4. 1. Назначение мембранных методов разделения жидких смесей. Первапорация. Модель проницания жидкости через полимерную мембрану. Влияние технологических параметров процесса на селективность и проницаемость мембраны. Конструкции мембранных первапорационных устройств. Мембранная дистилляция, ее физико-химические основы. Способы реализации процесса. Области применения мембранной дистилляции.
4. 2. Мембранные методы разделения смесей органических (неорганических) жидких веществ.

Тема 5. Мембранное разделение газовых смесей
5. 1. Селективность пористых и непористых газоразделительных мембран. Типы мембранных элементов и модулей. Математические модели процесса разделения в мембранных модулях. Технологические схемы мембранного газоразделения. Активные мембранные системы.
5. 2. Мембранные модули и системы для газоразделения.
5. 3. Сборка и тестирование мембранного аппарата для получения технического азота из воздуха.

Тема 6. Полимеры как мембранные материалы. Транспорт в непористых полимерных мембранах. Основные характеристики селективного массопереноса.
6. 1 Гомополимеры, статистические, привитые и блок-сополимеры. Морфология надмолекулярных структур, фазовое и физическое состояние полимеров; свободный объем. Механизм 'растворения-диффузии' малых молекул в полимерах. Коэффициенты газопроницаемости, диффузии, растворимости, селективность. Связь транспортных параметров со свойствами газов и паров, с физическими свойствами полимеров. Контролируемый термодинамическими и диффузионными факторами массоперенос: принципы выбора мембранных материалов. Высокопроницаемые и барьерные полимеры. Принципы их структурной организации. Влияние химической структуры полимеров на соотношение проницаемость - селективность. Физико-химические основы получения полимерных мембран.
6. 2. Экспериментальные методы определения коэффициентов проницаемости и диффузии газов.
6. 3. Определение транспортных характеристик мембран дифференциальным методом. Определение транспортных характеристик мембран интегральным методом.

Тема 7. Сорбционные разделительные процессы.
7. 1 Разделительные схемы, использующие в качестве движущих сил повышенное давление, вакуум или градиент температуры. Сравнительный анализ мембранных, сорбционных и криогенных газоразделительных технологий.
7. 2. Сорбционные методы анализа пористых сред.
7. 3. Экспериментальное определение сорбции газов углеродными сорбентами различной природы при повышенных давлениях.

Тема 8. Практическое использование мембранных и сорбционных разделительных технологий
8. 1. Промышленное применение мембранных установок. Промышленное применение сорбционных установок Использование мембранной и сорбционной технологий для решения экологических проблем. Применения мембран в медицине и биотехнологии. Мембранные методы в аналитической химии. Новейшие разработки в области мембранной и сорбционной технологии. Мембранный катализ. Мембранные биореакторы.
8. 2. Освоение программы расчета технологических процессов на базе программного комплекса ASPENONE и HYSIS

Рекомендуемая литература
Основная
1. М. Мулдер, Введение в мембранную технологию, пер. с англ., под ред. Ю. П. Ямпольского, Москва, МИР: 1999. -513 с.
2. С. Т. Хванг, К. Каммермейер, Мембранные процессы разделения, М., "Химия", 1981. -465с.
3. Ю. И. Дытнерский, Мембранные процессы разделения жидких смесей, М., "Химия", 1975. -232с.
4. Ю. И. Дытнерский, В. П. Брыков, Г. Г. Каграманов, Мембранное разделение газов, М., "Химия", 1991. -344с.
5. А. А. Свитцов, Введение в мембранную технологию, М., ДеЛи принт, 2007, 208 с.

Программа составлена
проф. Алентьевым А. Ю., проф. Тепляковым В. В.