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出版者:化学工业出版社

作者:华耀祖

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:2004-3-1

价格:38.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787502551070

丛书系列:

图书标签:

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《水处理与膜分离技术前沿探索》 内容简介 本书深入剖析了当代水处理领域面临的挑战与机遇，重点聚焦于先进膜分离技术的最新发展与工程应用。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到尖端技术的广泛领域，旨在为水处理工程师、科研人员以及相关专业学生提供一份全面且具有前瞻性的参考资料。 第一部分：水处理的时代背景与挑战 水资源短缺和水污染问题日益严峻，对传统水处理技术提出了更高的要求。本部分首先回顾了全球及区域性的水资源供需矛盾，分析了新兴污染物（如微塑料、药物残留和内分泌干扰物等）对传统工艺的冲击。我们探讨了水处理技术从传统的物理、化学方法向高效、低能耗、可持续发展方向转型的必然性。特别强调了循环经济理念在水处理领域的实践意义，例如“零排放”和水资源化再利用的迫切性。 第二部分：膜分离技术的基础理论与材料科学 膜分离技术作为现代水处理的核心驱动力，其性能优化依赖于对膜材料和分离机理的深刻理解。本部分详细阐述了微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）等主要膜过程的基本原理、驱动力以及在不同尺度下的分离特性。 在材料科学方面，本书详尽介绍了新一代高性能膜材料的研发进展。包括： 1. 新型聚合物膜的改性技术： 重点讨论了通过嵌段共聚、接枝聚合、以及引入无机纳米填料等方法，如何提高膜的亲水性、抗污染性和机械强度。 2. 陶瓷膜与金属有机框架（MOFs）膜： 对无机膜的孔径调控能力、耐受高污染环境的能力进行了深入分析，并展示了MOFs膜在气体分离和特定离子选择性分离中的潜力。 3. 正渗透（FO）技术的理论突破： 详细解析了正渗透驱动力的独特优势，及其在低能耗脱盐和废水处理中的应用前景，同时讨论了支撑层材料的选择和渗透侧溶液的优化策略。 第三部分：先进膜过程的耦合与集成系统 单一膜技术往往难以满足复杂水质处理的要求，因此，膜与其他单元操作的集成是实现高效水处理的关键。本书投入大量篇幅探讨了以下集成系统的设计与优化： 1. 膜生物反应器（MBR）的深度优化： 结合了好氧、厌氧与膜分离技术，分析了膜污染动力学、污泥特性与膜通量保持的关系。重点介绍了外置式和浸没式MBR的能耗分析与运行控制策略。 2. 膜与吸附/催化过程的协同： 探讨了如何将活性炭、离子交换树脂或光催化剂集成到膜分离系统中，实现对难降解有机物和重金属的联合去除，有效缓解膜污染问题。 3. 集成膜系统在特定水源中的应用： 针对海水淡化、苦咸水处理、市政中水回用以及工业废水深度处理（如制药、纺织印染废水）的复杂水质特点，提供了多级膜串联（如RO/NF组合、NF/UF组合）的工程化案例与设计参数。 第四部分：膜过程的污染控制、清洗与运行维护 膜污染是制约膜技术大规模应用的主要瓶颈。本书系统梳理了膜污染的类型（如浓差极化、生物污堵、有机物吸附和无机结垢）及其机理。 1. 在线与离线清洗策略： 详细介绍了不同污染物的针对性化学清洗方案（酸洗、碱洗、氧化剂清洗），并提供了清洗剂选择、接触时间控制和清洗效果评估的工程指南。 2. 预处理技术的精细化管理： 强调了高效预处理（如混凝沉淀、深层过滤）对保护后续膜组件的重要性，讨论了絮凝剂类型和加药量的优化对膜通量的影响。 3. 膜组件的长期可靠性： 从结构设计、材料兼容性和操作压力控制等方面，指导读者如何延长膜元件的使用寿命，确保水质的稳定达标。 第五部分：面向未来的水处理技术与可持续发展 最后一部分展望了水处理技术未来的发展方向，特别是如何利用智能化手段提高水厂的运行效率和安全性。 1. 过程强化技术（PWT）： 介绍了利用电场、磁场、声场等物理场辅助膜分离，以提高传质效率和抑制污染的最新研究成果。 2. 数字化与智能化水处理： 探讨了如何利用传感器技术、大数据分析和人工智能算法对膜过程进行实时监控、故障诊断和预测性维护，实现水厂的自主优化运行。 3. 能源回收与碳中和： 分析了在水处理过程中回收热能、沼气（来自MBR污泥）以及利用渗透能的可能性，指导读者构建低碳甚至负碳排放的水处理设施。 本书力求理论与实践相结合，数据详实可靠，旨在为推动我国水处理技术向更高效、更经济、更环境友好的方向发展提供坚实的理论支撑和实用的工程指导。

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对于一个在实验室进行小试和中试研究的人来说，这本书的“前沿动态”部分简直是及时雨。作者对当前全球膜科学研究的热点把握得非常精准。我特别关注了关于石墨烯氧化物膜以及正渗透（Forward Osmosis, FO）技术的讨论。关于FO，书中详细解释了其驱动力与传统压力驱动过程的根本区别，以及它在处理高盐度废水和近海水淡化方面展现出的巨大潜力。作者没有回避当前技术面临的挑战，比如载流体的选择、膜的稳定性以及渗透通量的保持问题，反而用非常客观的笔触，列举了国际上几个顶尖研究团队的最新突破性进展。这种既有理论深度又有前沿视野的撰写风格，让这本书在众多偏向传统工艺的书籍中脱颖而出，成为我案头必备的参考资料，时不时翻阅一下，总能找到新的灵感。

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这本书简直是为我这种对环保技术一窍不通的小白量身定制的！刚拿到手的时候，我还担心里面充斥着晦涩难懂的专业术语，读起来会像啃石头一样。没想到，作者的文笔极其平易近人，他把复杂的膜分离原理，比如压力驱动、浓度梯度这些概念，用生活中的例子解释得透彻无比。我记得有一章专门讲了如何根据不同物料的特性选择合适的膜材质，比如是需要高耐受性的陶瓷膜，还是更具柔韧性的聚合物膜。书里还配了大量的流程图和实际工程案例的剖析，让我仿佛置身于一个大型水处理车间，亲眼见证着那些看似神奇的分离过程是如何一步步实现的。特别是关于不同操作条件对通量和截留率影响的讨论，非常细致入微，每一个参数的微小变动，作者都用清晰的图表展示了其背后的物理化学原理。读完这部分，我至少对工业废水处理中的预处理和深度净化环节有了全新的认识，不再是雾里看花的感觉了。

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这本书的语言风格，用一个词来形容就是“工程师的浪漫”。它既有工程图纸般的精确和规范，又充满了对解决实际世界难题的热情。阅读过程中，我感觉作者就像一位经验丰富的前辈，带着我一起探讨每一个技术瓶颈。比如在谈到膜组件的选型和安装时，他不止一次强调“细节决定成败”，甚至细致到法兰连接处的密封垫片的材质选择对长期运行可靠性的影响。书中穿插的许多“经验之谈”，比如在处理含有微量油分的乳化液时，应首先考虑使用抗油污的疏水性膜，并建议在清洗周期中加入表面活性剂辅助冲洗，这些都是教科书上学不到的宝贵经验。这些详实的操作指导和预防性建议，极大地缩短了我从理论走向实践的摸索时间，让我在面对复杂项目时，心里更有底气了。

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这本书的深度和广度，绝对超出了我对“应用技术”类书籍的预期。它不仅仅停留在告诉我们“怎么做”的层面，更深入地挖掘了“为什么是这样”的本质。我尤其欣赏其中关于膜污染控制策略的章节。作者没有采取一概而论的方法，而是详细对比了物理清洗、化学清洗以及原位自清洁技术各自的优缺点和适用范围。比如，他对比了使用次氯酸钠清洗聚砜膜和使用柠檬酸清洗聚酰胺膜时，需要严格控制的pH值和温度范围，以及对膜结构长期稳定性的潜在影响。这种严谨的论述，对于我们这些需要在实际项目中进行方案选型的人来说，简直是宝贵的指导手册。书中还特别提到了近年来新兴的、具有更高抗污染性的改性膜材料的研究进展，让我看到了未来技术发展的方向，而不是仅仅停留在现有的成熟技术上。

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我之前接触过一些关于分离技术的书籍，往往内容割裂，要么只讲理论推导，要么就是一堆参数的堆砌，很难建立起系统的知识框架。然而，这本书的结构设计非常巧妙，它仿佛搭建了一个由浅入深、层层递进的知识阶梯。从基础的跨膜压力的概念引入，到多级串联系统的优化设计，最后延伸到整个系统的能耗分析和经济性评估，逻辑链条环环相扣，一气呵成。最让我眼前一亮的，是作者在讨论能源效率时，竟然引入了热力学第二定律在膜分离过程中的应用，这在我阅读的其他工程技术书籍中是很少见的。他分析了熵增如何限制分离效率，并提出了通过能量回收装置来部分抵消这一限制的创新思路。这使得整本书的立意拔高了不止一个层次，从单纯的技术实现上升到了工程经济学和可持续发展的交叉领域。

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