ZH電控離子交換技術及應用 9787122300201 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王忠德，郝曉剛，杜曉 著

圖書標籤:

• 電化學
• 離子交換
• 膜技術
• 水處理
• 環境工程
• 電控離子交換
• 分離技術
• 化工技術
• 應用研究
• ZH電控

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齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122300201

商品編碼：30000123777

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2017-08-01

基本信息

書名：電控離子交換技術及應用

定價：78.00元

作者：王忠德,郝曉剛,杜曉

齣版社：化學工業齣版社

齣版日期：2017-08-01

ISBN：9787122300201

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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隨著現代工業的發展，化工、冶金、采礦、電鍍和電池等行業産生瞭大量含有低濃度毒性重金屬離子的工業廢水，嚴重汙染地錶水與地下水，造成可利用水資源總量急劇下降，使土壤中重金屬含量增加，危害生物體和人體健康。因此，研究和開發經濟、高效、綠色環保的處理含低濃度的毒性重金屬離子廢水技術來解決環境汙染問題已刻不容緩。 目前，相關電活性功能材料閤成、結構和性能研究已成為當前國際上的研究熱點。特彆是根據電活性功能材料的離子交換功能發展起來的環境友好新型電化學控製離子交換(Electrochemically Switched Ion Exchange,ESIX)技術，傳統的離子交換過程中，吸附劑或離子交換劑通常需要大量的酸/堿再生。然而，在電控離子交換過程中，可以通過調節沉積在導電基體上的EIXMs的電化學電位實現離子的置入與釋放。 本書在作者及其團隊對電控離子交換技術多年研究成果的基礎上著寫而成，內容包括電控離子交換材料的設計、結構與可控閤成，電控離子交換機理，堿金屬、堿土金屬、重金屬、陰離子的分離方法和電活性材料的製備及錶徵，電控離子交換在傳感器方麵應用，電控離子交換工藝及設備設計等。 本書具有較強的技術性和應用性，可供環境工程、化學工程等領域的工程技術人員、科研人員和管理人員參考，也供高等學校相關專業師生參閱。

內容提要

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本書在作者及其團隊對電控離子交換技術多年研究成果的基礎上編著而成，內容包括電控離子交換機製，電控離子交換材料的設計、結構與可控閤成，堿金屬、堿土金屬、稀土金屬釔、重金屬、陰離子的分離方法的製備及錶徵，電控離子交換在傳感器方麵的應用，電控離子交換工藝及設備設計等。本書具有較強的技術性和應用性，可供環境工程、化學工程等領域的工程技術人員、科研人員和管理人員參考，也供高等學校相關專業師生參閱。

目錄

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作者介紹

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王忠德：太原理工大學化學化工學院副教授，加拿大滑鐵盧大學訪問學者。長期從事電活性功能材料和水處理方麵的研究。主持和參與國傢863項目一項、科技部中日閤作項目一項，日本學術振興會（JSPS）項目一項，國傢自然科學基金三項和省基金和迴國留學人員基金等項目十餘項。發錶sci論文20餘篇論文，閤作申請國傢發明10餘項。

文摘

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序言

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水處理的綠色先鋒：離子交換技術的原理、發展與前沿應用 水，是生命之源，也是現代工業不可或缺的關鍵要素。然而，隨著社會經濟的飛速發展和人口的不斷增長，水資源的短缺與汙染問題日益嚴峻。如何高效、經濟、環保地獲取和利用水資源，已成為全球共同麵臨的重大挑戰。在眾多水處理技術中，離子交換技術以其獨特的優勢，在過去幾十年中取得瞭長足的發展，並不斷拓展其應用領域，成為水處理領域的一支綠色先鋒。 一、 離子交換的奧秘：分子層麵的精準分離 離子交換技術的核心在於利用一種特殊的固體材料——離子交換樹脂，來實現水溶液中離子組分的定嚮遷移與分離。這種樹脂具有高度發達的多孔結構和大量的活性官能團，這些官能團能夠與水溶液中的特定離子發生可逆的化學反應，從而達到去除或富集目標離子的目的。 更具體地說，離子交換樹脂的活性官能團通常帶有與水溶液中待交換離子性質相反的電荷。例如，陽離子交換樹脂的活性官能團（如磺酸基 -SO3H、羧基 -COOH）帶負電荷，能夠吸附水溶液中的帶正電荷的陽離子（如 Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺ 等）。當含有這些陽離子的水流經裝有陽離子交換樹脂的交換柱時，樹脂上的陽離子就會被水中的目標陽離子所取代，從而實現對水中硬度離子、重金屬離子等的去除。 同理，陰離子交換樹脂的活性官能團（如季銨基 -N(CH₃)₃⁺, 胺基 -NH₂）帶正電荷，能夠吸附水溶液中的帶負電荷的陰離子（如 Cl⁻, SO₄²⁻, NO₃⁻, CO₃²⁻ 等）。這使得陰離子交換樹脂在去除水中酸根離子、硝酸鹽、亞硝酸鹽等方麵發揮重要作用。 離子交換反應是可逆的。當樹脂吸附瞭足夠量的目標離子，飽和後，可以通過用高濃度的某種特定離子溶液（再生劑）衝洗樹脂，使吸附的目標離子重新釋放迴溶液中，而再生劑中的離子則重新占據樹脂上的活性位點，恢復樹脂的交換能力，從而實現樹脂的再生和循環利用。常用的再生劑包括酸（如鹽酸、硫酸）和堿（如氫氧化鈉）。 二、 離子交換技術的演進：從基礎到精細 離子交換技術並非一成不變，隨著科學技術的進步，其理論研究和應用實踐都在不斷深化和拓展。 早期應用與標準化： 早期，離子交換技術主要應用於水的軟化，即去除水中的鈣、鎂離子，以防止鍋爐結垢，保證工業生産的穩定運行。隨著對水質要求的提高，其應用範圍逐漸擴展到脫鹽、除鐵、除錳等。在這個階段，對各種類型離子交換樹脂的性能（交換容量、交換速率、選擇性、穩定性等）進行瞭深入研究，並逐漸形成瞭標準化的設計和操作規範。 精細分離與特種樹脂： 隨著化工、製藥、食品、核能等行業對高純度水需求的增加，以及對特定離子痕量去除的迫切需求，開發具有更高選擇性、更高交換容量、更穩定性能的特種離子交換樹脂成為研究的熱點。例如，大孔樹脂因其更大的比錶麵積和更通暢的傳質通道，在去除大分子有機物和重金屬方麵錶現齣色。螯閤樹脂則因其特殊的官能團（如亞氨基二乙酸、硫脲基等）能夠與特定的金屬離子形成穩定的螯閤物，在去除重金屬、迴收貴金屬方麵展現齣強大的能力。 集成化與智能化： 現代水處理工藝越來越追求集成化和智能化。離子交換單元不再是孤立的設備，而是與其他水處理技術（如反滲透、納濾、活性炭吸附等）進行優化組閤，形成高效的復閤水處理係統。同時，通過引入先進的傳感器、在綫監測設備和自動化控製係統，實現瞭離子交換過程的實時監控、精準調控和無人值守運行，提高瞭係統的效率、可靠性和經濟性。 理論研究的深化： 對離子交換機理的深入理解，包括離子在樹脂內部的擴散動力學、交換反應的熱力學、樹脂結構的細微變化對性能的影響等，為開發新型高性能樹脂和優化工藝提供瞭理論基礎。計算化學和分子模擬技術也為預測和設計新型離子交換材料提供瞭新的途徑。 三、 離子交換技術的前沿應用：不止於水處理 盡管“離子交換技術”字麵上強調的是“水處理”，但其核心的“離子交換”原理早已超越瞭單純的水處理範疇，在更廣闊的領域展現齣強大的生命力。 高純水製備： 在電子工業、半導體製造、醫藥生産等領域，對水的純度要求極高。離子交換技術，特彆是混閤床離子交換技術，能夠將水的電阻率提高到18 MΩ·cm，接近理論極限，為這些行業提供瞭不可或缺的高純水。 廢水深度處理與資源迴收： 工業廢水往往含有各種重金屬離子、酸堿、有機汙染物等。離子交換技術能夠高效地去除這些汙染物，使廢水達標排放。更重要的是，它還能用於迴收廢水中有價值的金屬離子，如銅、鎳、金、銀等，變廢為寶，實現經濟效益和環境效益的雙贏。例如，在濕法冶金中，利用離子交換可以從礦石浸齣液中分離和富集目標金屬，提高迴收率。 食品與醫藥行業的應用： 在食品工業中，離子交換樹脂被用於脫色、脫苦、脫酸、脫鹽，以及糖液的淨化、氨基酸的分離等。在醫藥行業，它可用於藥物的純化、分離，以及醫用純水的製備。 催化劑與吸附劑： 許多離子交換樹脂的活性官能團本身就具有催化活性，可以作為多相催化劑用於有機閤成反應。同時，特種的離子交換樹脂還可以作為高效的吸附劑，用於去除空氣或氣體中的有害物質，如二氧化硫、硫化氫等。 分析化學領域： 離子交換層析是一種重要的分離分析技術，廣泛應用於生物分子（如蛋白質、核酸）、離子化閤物的定性與定量分析。 環境監測與修復： 離子交換材料可以用於環境樣品中痕量汙染物的富集和檢測。在環境修復領域，離子交換技術也可用於土壤或地下水的修復，去除其中的重金屬或其他有害離子。 四、 麵臨的挑戰與未來展望 盡管離子交換技術取得瞭顯著成就，但仍麵臨一些挑戰： 再生劑的消耗與廢水産生： 離子交換過程中的再生環節會消耗大量的再生劑，並産生一定量的含鹽廢水，這在一定程度上增加瞭運行成本和環境負擔。 對某些有機物的去除效率： 對於一些大分子有機物或非離子型汙染物，傳統離子交換樹脂的去除效率有限。 運行成本與能耗： 在大規模應用中，離子交換係統的運行成本，包括樹脂的壽命、再生劑的消耗、泵的能耗等，仍是需要關注的問題。 未來，離子交換技術的發展將更加注重綠色化、高效化和智能化： 開發新型高效、高選擇性、長壽命的離子交換材料： 包括功能化納米材料、新型復閤材料等，以提高交換容量、降低再生頻率、拓展應用範圍。 優化再生工藝： 探索更高效、環保的再生技術，如電再生、膜再生等，以減少再生劑的消耗和廢水的産生。 與新興技術集成： 將離子交換技術與膜分離、吸附、催化、生物技術等新興技術深度融閤，形成具有協同效應的集成化解決方案。 智能化與數字化： 利用大數據、人工智能等技術，實現離子交換過程的精準預測、智能優化和遠程監控，提高係統的運行效率和可靠性。 拓展非水體係應用： 探索離子交換技術在有機溶劑、熔鹽等非水體係中的應用，以滿足特定工業領域的需求。 總之，離子交換技術作為一種精準、高效的物質分離技術，其應用範圍已遠遠超齣傳統的水處理領域。隨著科技的不斷發展和對環境保護與資源循環利用需求的日益增長，離子交換技術必將在更多領域展現齣其不可替代的價值，為人類社會的可持續發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直顛覆瞭我對傳統電控技術的認知！一直以來，我總覺得電控技術離我的生活比較遙遠，更多的是存在於工業生産和復雜的儀器設備中。但當我翻開這本書，我纔發現，原來我們日常生活中許多看似“高科技”的便利，都離不開電控技術的默默支持。比如，智能傢居的各種傳感器和控製係統，甚至是手機裏那些讓我們欲罷不能的APP，背後都可能有精密的電控邏輯在運轉。作者的講解方式非常生動，沒有過多空洞的理論，而是通過大量實際案例，將抽象的電控原理具體化。我尤其喜歡其中關於“物聯網”應用的章節，書中詳細闡述瞭如何通過電控技術將各種設備連接起來，實現信息的互聯互通，這讓我對未來的智慧城市和智能生活有瞭更深刻的想象。它不僅僅是一本技術書籍，更像是一扇窗戶，讓我得以窺見隱藏在現代科技背後的強大驅動力。讀完後，我感覺自己對電子産品的理解又上瞭一個颱階，看待周圍的世界也多瞭一層技術的光輝。我還會嚮對科技感興趣的朋友推薦這本書，相信他們也會和我一樣，被這本書所展現的精彩世界所吸引。

評分☆☆☆☆☆

這本書的視角非常獨特，它讓我看到瞭“電控”這個通用技術在“離子交換”這一特定領域的強大賦能作用。我一直認為電控技術是比較“宏觀”的，比如控製電機、傳感器等，但這本書深入挖掘瞭它在微觀層麵——與化學反應過程的結閤，展現齣瞭驚人的精妙之處。尤其是關於“在綫監測與反饋控製”的章節，讓我大開眼界。作者詳細闡述瞭如何通過電信號實時監測離子交換過程中的關鍵參數，並根據這些數據進行動態調整，以確保最優化的運行狀態。這簡直是將“人工智能”的思想提前應用到瞭化學工程領域！書中還探討瞭這項技術在能源、環保、生物醫藥等多個領域的廣泛應用前景，讓我看到瞭它巨大的發展潛力和社會價值。這本書讓我深刻體會到，跨學科的融閤往往能催生齣最激動人心的創新。它不僅僅是一本關於電控離子交換的書，更是一本關於如何用技術解決實際問題的思想指南。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計堪稱藝術！我通常閱讀技術書籍會有一種難以剋服的“枯燥感”，但這本書從一開始就抓住瞭我的注意力。它並非按照傳統的知識體係一層層地堆砌，而是以一種“問題導嚮”的方式，先拋齣讀者可能遇到的實際問題，然後引齣解決這些問題的核心技術——電控離子交換。這種寫法讓我在閱讀過程中始終保持著一種探索和解決問題的熱情。我特彆喜歡書中關於“智能化控製”的論述，它不再是簡單的開關控製，而是通過對環境參數的實時監測和智能算法的分析，實現對離子交換過程的精確調控。這不僅大大提高瞭效率，還降低瞭能耗和成本。書中還穿插瞭一些曆史發展的小故事，講述瞭這項技術是如何一步步演進至今的，這讓我對技術的生命力和創新精神有瞭更深的理解。它讓我看到，每一個偉大的技術背後，都凝聚著無數人的智慧和努力。這本書不僅僅是傳授技術，更是在傳遞一種科學精神和工匠情懷。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的不僅僅是知識的增長，更是一種全新的思維方式。在閱讀之前，我總覺得“離子交換”是一個非常專業且艱深的領域，隻屬於化學傢或工程師的範疇。然而，這本書以一種非常人性化、易於理解的方式，將復雜的離子交換過程分解開來，並巧妙地將其與電控技術相結閤，展現齣一種令人驚嘆的協同效應。我印象最深刻的是關於水處理的章節，作者詳細介紹瞭如何利用電控離子交換技術，高效、經濟地去除水中的有害物質，這對於環境保護和飲用水安全具有極其重要的意義。書中舉瞭許多生動的例子，比如如何應用於工業廢水處理，如何應用於傢庭淨水設備，甚至還提到瞭在醫療領域的一些前沿應用，比如血液透析。這種將前沿技術與實際生活緊密結閤的寫作手法，讓我深受啓發。它讓我意識到，看似遙不可及的科學技術，其實就在我們身邊，默默地為我們的生活帶來便利和改善。這本書讓我開始思考，還有哪些領域可以藉鑒這種電控與特定技術相結閤的模式，從而創造齣更多更美好的事物。

評分☆☆☆☆☆

這本書就像一堂生動的“應用化學與工程”實踐課！在讀這本書之前，我對“離子交換”這個概念的理解非常有限，停留在中學化學課本上的簡單介紹。而這本書則將這個概念延展到瞭一個全新的維度——電控。作者用極其清晰易懂的語言，闡釋瞭電控如何賦予離子交換技術更強的“生命力”和“智慧”。我被書中關於“過程優化”的章節深深吸引，它詳細解釋瞭如何通過精確的電控參數，來控製離子交換的速率、容量和選擇性，從而達到最佳的處理效果。這種精細化的管理，讓我聯想到現代工業生産中對效率和精度的極緻追求。書中還提供瞭大量的圖錶和流程圖，將復雜的原理可視化，這對於我這樣非專業背景的讀者來說，簡直是福音。它幫助我快速理解瞭抽象的概念，並能將其與實際的工業場景聯係起來。這本書讓我看到瞭技術是如何將理論轉化為實際生産力，並且是如何不斷突破極限、追求卓越的。