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環境過程中的離子交換--基礎應用與可持續技術 版權信息
- ISBN：9787030728562
- 條形碼：9787030728562 ; 978-7-03-072856-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
環境過程中的離子交換--基礎應用與可持續技術 內容簡介
該書系統的介紹了離子交換技術的發展、基礎理論、機理以及新興技術。使讀者由淺入深的了解離子交換技術，并為科研工作者提供了研究的理論依據以及試驗方法和實驗方向。使讀者逐步理解離子賈環劑的存在形式和關鍵參數，并且解讀了實際工程案例。
環境過程中的離子交換--基礎應用與可持續技術 目錄
致中國讀者
中譯本序
前言
第1章 離子交換與離子交換劑：概述
1.1 歷史
1.2 水與離子交換：密不可分的伙伴
1.3 離子交換劑的組成成分
1.4 什么是離子交換
1.5 離子交換容量的產生
1.5.1 無機離子交換劑
1.5.2 有機/聚合離子交換劑
1.5.3 Ⅰ型與Ⅱ型強堿性陰離子交換樹脂
1.6 生物吸附劑、液態離子交換劑和溶劑浸漬型樹
1.6.1 生物吸附劑
1.6.2 液態離子交換劑
1.6.3 溶劑浸漬型樹脂
1.7 兩性無機離子交換劑
1.8 離子交換劑與活性炭：相似與不同
1.9 離子交換劑形態學
1.10 廣泛應用的離子交換技術
1.10.1 軟化水技術
1.10.2 去離子或脫鹽
第1章摘要：十個要點
參考文獻
第2章 離子交換機理
2.1 物理特性
2.2 膨脹與收縮：離子交換中的滲透壓
2.3 離子交換平衡
2.4 其他平衡常數與影響平衡的變量
2.4.1 修正選擇性系數（KcIX）
2.4.2 選擇性系數（KseIX）
2.4.3 分離因數（αAB）
2.4.4 分離因數：等價離子交換
2.4.5 分離因數：異價離子交換
2.4.6 選擇性反轉的物理實質：勒夏特列原理
2.4.7 平衡常數：不一致性及潛在陷阱
2.5 靜電相互作用：抗衡離子選擇性的產生
2.6 離子交換容量：等溫線
2.6.1 靜態吸附技術
2.6.2 可再生微型色譜柱法
2.6.3 步進式過柱實驗
2.7 離子交換劑中的唐南膜效應
2.7.1 配對離子入侵或電解質滲透
2.7.2 離子交換樹脂的交聯度
2.7.3 唐南效應的成因
2.8 弱酸性與弱堿性離子交換樹脂
2.8.1 弱離子交換樹脂的pKa值
2.8.2 弱酸官能團與弱堿官能團
2.9 再生
2.9.1 異價離子交換中的選擇性反轉
2.9.2 pH秋千
2.9.3 通過金屬氧化物實現配體交換
2.9.4 助溶劑的應用
2.9.5 雙溫再生
2.9.6 二氧化碳再生工藝
2.9.7 純水再生
2.10 樹脂的降解和微量毒素的形成
2.11 離子排斥和離子遲滯
2.11.1 離子排斥
2.11.2 離子遲滯
2.12 兩性離子和氨基酸吸附
2.13 溶液滲透壓對離子交換的影響
2.14 離子交換劑的催化作用
第2章摘要：十一個要點
參考文獻
第3章 痕量離子交換
3.1 選擇性的起源
3.2 痕量等溫線
3.3 多溶質平衡
3.4 與亨利定律相符
3.5 多痕量溶質：洗脫色譜法的基本原理
3.6 痕量離子的上向運輸：唐南膜效應
3.7 痕量泄漏
3.8 天然有機物造成的痕量污染
3.9 離子交換過程中伴隨的化學反應
3.9.1 沉淀
3.9.2 絡合反應
3.9.3 氧化還原反應
3.10 一價-二價離子的選擇性
3.10.1 電荷分離效應：機理
3.10.2 陰離子交換中硝酸根/硫酸根以及氯離子/硫酸根的選擇性
3.10.3 硝酸根選擇性樹脂的機理
3.10.4 鉻酸根離子的選擇性
3.11 熵驅動的選擇性離子交換：疏水性可離子化有機化合物（HIOC）的實驗案例
3.11.1 研究重點及相關意義
3.11.2 溶質-吸附劑及溶質-溶劑相互作用的特性
3.11.3 實驗觀察：化學計量、親和性順序以及助溶劑的作用
3.11.4 吸附過程中的能量變化
3.11.5 疏水相互作用：從氣-液系統到液-固系統
3.11.6 聚合基質與溶質疏水性對離子交換的影響
3.12 線性自由能關系和相對選擇性
3.13 同時去除目標金屬陽離子和陰離子
3.14 與亨利定律的偏差
3.15 兩性金屬氧化物的可調吸附行為
3.16 離子篩
3.17 痕量離子的去除
3.17.1 鈾（Ⅵ）
3.17.2 鐳
3.17.3 硼
3.17.4 高氯酸根
3.17.5 新型污染物及多污染物系統
3.17.6 砷和磷：As（Ⅴ）、P（Ⅴ）和As（Ⅲ）
3.17.7 氟（F-）
第3章摘要：十個要點
參考文獻
第4章 離子交換的動力學基礎：粒子間擴散效應
4.1 離子選擇性的影響
4.2 離子交換材料中的水分子狀態
4.3 離子交換劑中的活化能水平：化學動力學
4.4 離子交換劑的物理特性：凝膠、大孔和纖維形態
4.4.1 凝膠型樹脂顆粒
4.4.2 大孔型離子交換樹脂
4.4.3 離子交換纖維
4.5 色譜柱中斷測試：擴散機理的決定因素
4.6 與離子交換動力學有關的現象
4.6.1 濃度對半反應時間（t1/2）的影響
4.6.2 離子交換速率的主要差異
4.6.3 化學性質相似的平衡離子的粒子內擴散速率的顯著差異
4.6.4 競爭離子濃度的影響：凝膠型與大孔型樹脂
4.6.5 再生過程中的粒子內擴散
4.6.6 殼層級進動力學與緩擴散溶質
4.7 粒子內擴散的互擴散系數
4.8 痕量離子交換動力學
4.8.1 目標痕量離子：氯代酚
4.8.2 大孔離子交換劑內的粒子內擴散
4.8.3 吸附親和力對粒子內擴散的影響
4.8.4 溶質濃度效應
4.9 矩形等溫線和殼層級進動力學
4.9
展開全部
環境過程中的離子交換--基礎應用與可持續技術 節選
第1章離子交換與離子交換劑：概述 1.1歷史 進化通常被認為是物種持續、緩慢地獲得新特性的方式。與之相反，“科學”卻時常經歷快速發展期與發展停滯期。記錄離子交換現象的**部著作為圣經舊約中《出埃及記》，第15章22～25頁記載，摩西通過離子交換和吸附技術將苦水轉化為飲用水。另一個經常被引用的記載是亞里士多德通過某種沙粒的滲透過濾，降低或改變水中的含鹽量。然而，從科學的角度來看，離子交換現象的真正記錄來自于英國的農業和土壤化學家維（Way）和湯普森（Thompson）。1850年，這兩位科學家成功使用某種土壤通過離子交換從肥料中去除銨根離子，并做了十分詳細的記錄和分析。他們的實驗實現了以下所示的離子交換反應： （1.1） （1.2） 離子交換過程中的一部分基本原理也正是通過兩位科學家的該項實驗總結歸納出來：①離子交換與物理吸附不同；②離子交換實為等電量交換；③離子交換的過程可逆；④某些離子的交換相比于其他離子更為有利。 由于維（Way）和湯普森（Thompson）實驗中的很多突破與當時的許多科學研究沖突，他們的結論受到學界的廣泛質疑和抵觸，他們不得不終止了相關的實驗。*終，由于資料有限、離子交換材料合成困難，關于離子交換的實驗研究進展十分緩慢。 之后的研究發現無機沸石（天然或人工合成的硅鋁酸鹽）在水體軟化中有著十分廣泛的應用，例如，通過陽離子交換作用去除水中的鈣、鎂等離子。然而針對陰離子的交換作用依然未被發現。即使在當時，人們也不難接受通過氫離子和氫氧根離子的分別交換來生產純水的技術： （1.3） 實現這一目標的*大障礙在于離子交換劑的合成。所需的交換劑除了具有良好的陰陽離子交換效果，還需要在不同溫度、pH等條件下穩定耐用。1935年，Adams和Holmes成功合成了**個有機（聚合）陽離子交換劑。在此后不到十年的時間內，成功合成了多種強/弱酸性陽離子交換劑和強/弱堿性陰離子交換劑。自那以后，各種新型離子交換劑的合成似乎從未減緩。離子交換技術在電力、生物、農業、制藥、化學、微電子等行業中的應用不斷增多。沒有任何一個專業可以獨立發展，離子交換原理、離子交換樹脂以及離子交換膜在全球范圍內不斷創新發展并且實際應用。圖1.1展示了近三十年來美國發表的離子交換技術的相關專利數量，充分印證了新產品新工藝的不斷研發。 圖1.1根據谷歌專利檢索，每年有關“陰離子交換”和“陽離子交換”的專利數量。數據經過谷歌許可 具有諷刺意味的是，第二次世界大戰，更準確地說是核技術競爭，加速了離子交換技術的發展和成熟。離子交換技術被認為是分離過渡元素的可行方案，進而引起了人們極大的興趣。事實上，Boyd等在第二次世界大戰期間針對離子交換熱力學和動力學進行了一系列基礎實驗研究并公開發表在各類期刊文獻中。一直以來，對離子交換基礎原理的理解遠遠落后于其實際應用。表1.1中總結概述了離子交換技術發展中的里程碑。 1.2水與離子交換：密不可分的伙伴 離子交換是一個非均質的過程，而水則是我們地球上儲備*豐富的極性溶劑。即便涉及氣體或固體的離子交換過程也必須要有水的參與。因此為了探尋離子交換的*基礎的原理，我們必須首先了解水的基本性質。氧元素存在于元素周期表中的ⅥA族，而水（H2O）則是氧的二氫化物。我們知道，元素周期表中，硫（S）和硒（Se）也與氧元素屬于同一族，但是它們的二氫化物（H2S和H2Se）在室溫下均有揮發性。相比之下，水是液體，并且是具有離子鍵的鹽類的極好溶劑。從水的分子結構來看，氫元素和氧元素相隔較遠，氫帶有正電荷而氧則帶有負電荷，由于共享電子對在氫和氧之間的不均勻分布，水分子中的共價鍵為極性共價鍵。如圖1.2（A）所示，水分子為偶極子，其偶極矩為1.85D。如圖1.2（B）所示，水的分子結構呈四面體排列，氧原子具有兩個孤對電子。因此將水分子放置于電場中時會產生扭矩，該扭矩稱為偶極矩。當分子具有偶極矩時，其分子間的作用力會明顯增大，可能形成偶極-偶極相互作用力或者氫鍵。水分子中氧原子有兩個極性氫氧鍵和兩對孤對電子，使得水分子間的相互作用非常強烈。如圖1.3所示，這會使得四個氫原子和一個氧原子通過共價鍵和氫鍵結合在一起。因此，水分子通常以三聚體（H6O3）的形式存在，而水的沸騰也需要更高的汽化熱來破壞水分子間的共價鍵和氫鍵。如圖1.4所示，在所有ⅥA族氫化物中，水的沸點*高。
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