环境工程膜分离技术

《膜分离技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称膜分离技术MembraneSeparationTechnology课程代码课程性质选修开课院部生物科技与大健康学院课程负责人授课学期第六学期学分/学时1学分/16学时课内学时16理论学时16实验学时实训（含上机）实习其他适用专业环境工程专业2020级201105授课语言中文对先修的要求具备基本的有机、无机化学知识，了解简单的物质传递过程和机理。先修课程：《有机化学》、《无机及分析化学》、《物理化学》。对后续的支撑为后续《水污染控制工程课程设计》、《大气污染控制工程设计》、《毕业设计（论文）》提供膜法处理知识。课程思政设计教学过程中强调节约资源和保护环境的意识，从案例教学引导学生重视环境保护，学会珍惜保护现有的自然资源；通过国内膜技术发展现状讲授增强学生爱国意识和敬业精神；通过自主学习环节鼓励学生积极了解学习最新的科研成果和技术，与时俱进、探索创新。创新创业教育设计膜分离技术已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，教学过程中以具体膜分离技术应用案例联系专业教育与创新创业教育，激励学生以专业知识为基础，自主探索创新，把握创业机遇，为我国膜产业发展贡献力量。课程简介课程定位：该课程是环境工程专业的选修课程，涉及多种学科交叉，特别适合现代工业对节能减排、资源综合利用、环境保护对膜分离技术的重大需求。核心学习结果：通过课程学习，使学生了解国内外膜分离技术的发展现状；熟悉膜材料性质、膜表征手段、膜传递过程和膜器件设计；理解膜分离技术的基本原理；掌握超滤、微滤、纳滤、反渗透等重要膜过程的分离机理、技术特点和应用领域。教学方法：该课程通过讲授方式介绍膜分离技术的基础理论。通过学生查阅文献、分组学习、团队汇报的方式鼓励引导学生自主学习最新的科研成果和技术，综合培养学生创新意识及协作能力。

二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑序号课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求1目标1：能够熟悉了解膜分离技术的基本概念和基本原理，掌握膜技术的发展状况及膜分离技术在环境问题治理中的应用现状和发展前景1.3能够将工程基础和专业基础知识与技术方法来判别复杂环境问题涉及的基本原理1能够将数学、自然科学、工程知识和专业知识用于解决复杂环境工程问题2目标2：能够掌握多种膜分离处理方法之间的优劣互补，针对不同的环境问题提出可行的基于膜分离技术的解决方案，并能进行合理性分析2.3能够认识到解决环境工程问题有多种方案可以选择，并能证实解决复杂环境问题方案的合理性2能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂环境工程问题，以获得有效结论3目标3：能够根据膜分离技术的基本原理，分析现有的膜分离技术在工程中的应用实例。运用现代信息技术数据库、信息软件针对膜分离技术的在环境工程问题上的应用开展文献检索和资料查询，系统掌握膜分离技术在工程应用上的最新进展2.4能够运用基本原理正确表达环境工程问题的解决方案，并能研究文献寻找可替代的解决方案4目标4：能够团队合作完成膜分离技术文献查阅及文献综述撰写的工作，在团队合作中与他人良好配合、分工协作完成膜分离技术课程的团队汇报展示9.2能够在团队中担任组织、协调和指挥团队角色，独立或合作开展工作具有团队意识和协作精神，能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色三、教学内容及进度安排序号教学内容学生学习预期成果课内学时教学方式支撑课程目标1膜分离基本原理膜分离技术的基本概念；膜分离技术的发展概况；膜分离技术课程的学习要求；膜分离技术课程授课形式介绍。重点：膜的定义；膜的发展历史；膜分离技术的特点。难点：膜分离技术在解决资源、能源、环境问题中的关键作用课程思政与创新创业内容导入：环境保护、科技自信以近年来我国在环境保护方面所做的努力即目前环境污染现状，结合膜分离技术的发展，引导学生重视环境保护，学会珍惜保护现有的自然资源；通过膜分离技术在食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域广泛应用的讲授介绍，联系专业教育与创新创业教育；通过国内膜技术发展现状的讲授介绍，增强学生科技自信、爱国意识和敬业精神。（1）了解膜分离技术的基本概念和基本原理。（2）掌握膜的定义、发展历史、应用领域；理解膜分离技术的特点。（3）了解国内外膜分离技术的发展及应用概况。（4）了解膜分离技术课程的课程安排及成绩评定方式2讲授讲授：膜分离技术的基本概念和发展概况。目标1目标22膜分离材料分离膜的分类与特点；常用膜材料（有机聚合物、无机材料、新型材料）的性质与选择原则。重点：分离膜分类的依据；分离膜常用膜材料的性质特点与选择原则。难点：聚合物膜材料的玻璃化转变温度与膜材料的选择；新型材料的独特结构特征及其在膜分离过程中发挥的作用。研讨：根据不同膜功能及用途选择合适的膜材料。（1）理解和掌握分离膜的分类与特点。（2）理解和掌握常用膜材料及其性质。（3）能根据不同膜功能及用途选择合适的膜材料。2讲授/讨论讲授：分离膜的分类与特点；常用膜材料的性质与选择原则。讨论：学生根据不同膜功能及用途选择合适的膜材料；最后教师总结。目标1目标23膜分离性能测试与表征膜的分离性能测试；膜的物化性质表征。重点：膜的分离效率及渗透通量计算方法；膜的物化性质特征参数和表征手段。难点：膜的物化性质与分离性能之间的构效关系；常用表征仪器及测试原理。研讨：针对具体的膜表面性质、膜孔道性质、膜化学性质、膜力学性质讨论选择合适的仪器分析测试方法。（1）理解和掌握膜的分离性能测试计算方法。（2）理解和掌握常用膜的物化性质表征手段。（3）能分别针对膜表面性质、膜孔道性质、膜化学性质、膜力学性质选择合适的表征手段。4讲授/讨论讲授：膜的分离性能测试计算原理及公式；膜的物化性质表征手段、常用仪器及测试原理。讨论：学生针对具体的膜表面性质、膜孔道性质、膜化学性质、膜力学性质讨论选择合适的仪器分析测试方法；最后教师总结。目标1目标24膜分离过程微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离、渗透汽化等重点膜过程的基本原理、常用膜材料、技术特点及应用领域。重点：微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离、渗透汽化等重点膜过程的分离机理和技术特点。难点：几种基本分离机理（分子筛分模型、溶解-扩散模型、优先吸附-毛细管流动模型、努森扩散模型、表面扩散模型）。研讨：微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离、渗透汽化膜在生活和工业中的应用场景。课程思政与创新创业内容导入：团队合作、探索创新通过学生展示环节引导学生团队合作完成文献查阅和课程汇报，鼓励学生积极了解学习最新的科研成果和技术，与时俱进、探索创新；激励学生以专业知识为基础，自主探索创新，把握创业机遇，为我国膜产业发展贡献力量。（1）理解和掌握微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离、渗透汽化等重点膜过程的基本原理和分离机理。（2）了解微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离、渗透汽化膜的常用膜材料和制备方法。（3）熟悉微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离、渗透汽化膜的技术特点和应用领域。8讲授/学生展示/讨论/论文撰写讲授：微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离、渗透汽化等重点膜过程的基本原理和分离机理。学生展示：微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离、渗透汽化膜的常用膜材料、制备方法、技术特点和应用领域。讨论：教师通过具体案例介绍微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离、渗透汽化膜在生活和工业中的应用场景；学生分析膜分离技术发挥的重要作用；最后教师总结。论文撰写：学生选择自己感兴趣的一个膜分离过程自主学习，查阅相关文献并整理撰写课程学习小论文。目标1目标2目标3目标4四、课程考核序号课程目标（支撑毕业要求指标点）考核内容评价依据及成绩比例(%)成绩比例(%)课堂表现汇报展示与答辩课程学习小论文1目标1：能够熟悉了解膜分离技术的基本概念和基本原理，掌握膜技术的发展状况及膜分离技术在环境问题治理中的应用现状和发展前景（支撑毕业要求指标点1.3）（1）能够掌握不同膜分离技术的基本概念（2）能够清楚了解膜分离技术的发展状况（3）能够结合实际环境问题进行膜分离技术的应用探讨10010202目标2：能够掌握多种膜分离处理方法之间的优劣互补，针对不同的环境问题提出可行的基于膜分离技术的解决方案，并能进行合理性分析（支撑毕业要求指标点2.3）（1）能够熟悉掌握不同分离膜技术的基本特性和工艺流程；（2）能够深刻认识不同的环境问题中膜分离技术的应用；（3）对膜分离技术的应用有自己独特的见解52010353目标3：能够根据膜分离技术的基本原理，分析现有的膜分离技术在工程中的应用实例。运用现代信息技术数据库、信息软件针对膜分离技术的在环境工程问题上的应用开展文献检索和资料查询，系统掌握膜分离技术在工程应用上的最新进展（支撑毕业要求指标点2.4）（1）能够熟练分析膜分离技术在工程应用上的实例；（2）能针对具体的分析过程进行问题提取；（3）能根据提取的问题进行熟练的资料调查和查阅分析；（4）能根据调查结果系统掌握膜分离技术在工程应用上的最新进展；（5）能对答辩问题做出准确合理的解答51020354目标4：能够团队合作完成膜分离技术文献查阅及文献综述撰写的工作，在团队合作中与他人良好配合、分工协作完成膜分离技术课程的团队汇报展示（支撑毕业要求指标点9.2）能与同组组员良好配合、分工合作完成资料调查、汇报展示010010合计204040100注：各类考核评价的具体评分标准见《附录：各类考核评分标准表》五、教材及参考资料教材：《膜分离技术基础》第三版，王湛等，化学工业出版社，2019；参考资料：1．《膜分离材料应用基础》，肖长发等，化学工业出版社，2013；2．《膜技术基本原理》，MarcelMulder，清华大学出版社，1996；3.《高性能膜材料与膜技术》，邢卫红等，化学工业出版社，2016；六、教学条件多媒体教室。

附录：各类考核评分标准表平时表现评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标1：能够熟悉了解膜分离技术的基本概念和基本原理，掌握膜技术的发展状况及膜分离技术在环境问题治理中的应用现状和发展前景（支撑毕业要求指标点1.3）对膜分离和膜分离技术的基本原理知识熟练掌握。充分了解我国膜分离技术发展趋势，能准确说出膜分离技术在工程上的应用现状。对膜分离和膜分离技术的基本原理知识基本掌握。基本了解对于我国膜分离技术发展趋势，能较为准确的说出膜分离技术在工程上的应用现状。对膜分离和膜分离技术的基本原理知识存在少量的错误认识。对于我国膜分离技术发展趋势能有一定的认知，对于膜分离技术在工程上的应用现状存在少量的认识错误。对膜分离和膜分离技术的基本原理知识基本不了解。对于我国膜分离技术发展趋势和膜分离技术在工程上的应用现状不清楚。10目标2：能够掌握多种膜分离处理方法之间的优劣互补，针对不同的环境问题提出可行的基于膜分离技术的解决方案，并能进行合理性分析（支撑毕业要求指标点2.3）对不同分离膜的特征和区别掌握准确，能准确针对不同的问题选择合理的膜分离技术应用。在其他学生的展示过程中认真听讲思考，并提出有深度的问题，对其他学生的提问能给予合理完整的解答。对不同分离膜的特征和区别掌握准确，针对不同的问题能较为准确的选择出合理的膜分离技术应用。在其他学生的展示过程中较为认真听讲思考，并提出合理的问题，对其他学生的提问能给予较为完整的解答。对不同分离膜的特征和区别基本掌握，在针对不同的问题选择合理的膜分离技术应用上存在少量的问题。能在在其他学生的展示过程中基本认真听讲思考，对其他学生的提问能给予的解答，但解答不准确。对不同分离膜的特征和区别未能了解，无法针对不同的问题选择合理的膜分离技术应用。在其他学生的展示过程中未能认真听讲思考并提出的问题，未能对其他学生的提问给予解答或解答存在严重错误。5目标3：能够根据膜分离技术的基本原理，分析现有的膜分离技术在工程中的应用实例。运用现代信息技术数据库、信息软件针对膜分离技术的在环境工程问题上的应用开展文献检索和资料查询，系统掌握膜分离技术在工程应用上的最新进展（支撑毕业要求指标点2.4）能根据膜分离技术的基本原理准确合理分析现有的膜分离技术在工程的应用并提出自己的见解。能根据膜分离技术的基本原理合理分析现有的膜分离技术在工程的应用并提出自己的见解。能根据膜分离技术的基本原理基本合理分析现有的膜分离技术在工程的应用。无法能根据膜分离技术的基本原理分析现有的膜分离技术在工程的应用。5注：评分标准的分数段划分可以根据课程需要自行设计。汇报展示与答辩评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标2：能够掌握多种膜分离处理方法之间的优劣互补，针对不同的环境问题提出可行的基于膜分离技术的解决方案，并能进行合理性分析（支撑毕业要求指标点2.3）对不同分离膜的特征和区别掌握准确，展示内容选材出色、布局合理、色彩字体舒服，对整个的展示全程掌控在展示时表现出非常自信，能对答辩问题做出准确合理的解答。对不同分离膜的特征和区别掌握准确，展示内容选材合理、布局及色彩字体较为舒服，展示过程较为流畅自信，能对答辩问题做出合理的解答。对不同分离膜的特征和区别基本，展示内容选材一般、布局及色彩字体仍有待改进，展示过程基本流畅，能对答辩问题作出解答，但存在一定错误。对不同分离膜的特征和区别无法掌握，展示内容差，未能对内容进行有效的布局，展示内容色彩字体不协调，展示过程存在严重失误，无法对答辩问题做出解答。20目标3：能够根据膜分离技术的基本原理，分析现有的膜分离技术在工程中的应用实例。运用现代信息技术数据库、信息软件针对膜分离技术的在环境工程问题上的应用开展文献检索和资料查询，系统掌握膜分离技术在工程应用上的最新进展（支撑毕业要求指标点2.4）能根据膜分离技术的基本原理，合理准确分析现有的膜分离技术在工程中的应用实例，展示内容选材出色、布局合理、色彩字体舒服，对整个的展示全程掌控在展示时表现出非常自信，能答辩问题做出准确合理的解答。能根据膜分离技术的基本原理，合理分析现有的膜分离技术在工程中的应用实例，展示内容选材合理、布局及色彩字体较为舒服，展示过程较为流畅自信，能对答辩问题做出合理的解答。能根据膜分离技术的基本原理，分析现有的膜分离技术在工程中的应用实例，展示内容选材一般、布局及色彩字体仍有待改进，展示过程基本流畅，能对答辩问题作出解答，但存在一定错误。无法根据膜分离技术的基本原理分析现有的膜分离技术在工程中的应用实例，展示内容差，未能对内容进行有效的布局，展示内容色彩字体不协调，展示过程存在严重失误，无法对答辩问题做出解答。10目标4：能够团队合作完成膜分离技术文献查阅及文献综述撰写的工作，在团队合作中与他人良好配合、分工协作完成膜分离技术课程的团队汇报展示（支撑毕业要求指标点9.2）在汇报展示中积极参与，在团队合作中与他人配合默契，合理组织安排组内其他人的工作，并出色完成自己的工作。在汇报展示中认真参与，在团队合作中与他人良好配合，并认真完成自己的工作。能参与到汇报展示，并与团队合作中与他人配合，并基本完成自己的工作。在汇报展示中未能参与，在团队合作中无法与他人良好配合，并完成自己的工作。10注：评分标准的分数段划分可以根据课程需要自行设计。课程学习小论文评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标1：能够熟悉了解膜分离技术的基本概念和基本原理，掌握膜技术的发展状况及膜分离技术在环境问题治理中的应用现状和发展前景（支撑毕业要求指标点1.3）论文主题鲜明，论文结构完整，对于膜分离技术的基本概念和基本原理理解准确，论文中对于基本概念和原理的引用准确合理，对于膜技术的发展状况和工程应用有自己的独特见解。论文排版格式非常整洁舒服，插图数量和比例合适。字数不少于2000字。论文主题鲜明，论文结构较为完整，对于膜分离技术的基本概念和基本原理理解较为准确，论文中对于基本概念和原理的引用合理，对于膜技术的发展状况和工程应用有自己的见解。论文排版格式整洁舒服，插图数量和比例合适。字数不少于2000字。论文主题不够不突出，论文结构有一定的问题，对于膜分离技术的基本概念和基本原理理解存在少量错误，论文中对于基本概念和原理的引用不够准确，对于膜技术的发展状况和工程应用有自己的见解。论文排版格式存在少量问题，插图数量太少或过多、比例不够协调。论文主题模糊，论文结构差，未能理解膜分离技术的基本概念和基本原理，论文中对于基本概念和原理的引