Principles of Chemical Separations with Environmental Applications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Noble, Richard D./ Terry, Patricia Ann

出品人:

页数:336

译者:

出版时间:2004-3

价格:$ 143.51

装帧:Pap

isbn号码:9780521010146

丛书系列:

图书标签:

• 化学分离
• 环境应用
• 化学工程
• 环境工程
• 分离技术
• 环境化学
• 工业化学
• 过程工程
• 水处理
• 空气净化

好的，这是一本关于化学分离原理及其环境应用的图书简介，内容将围绕该领域的核心概念、技术、应用和挑战展开，避免提及您提供的特定书名。 --- 图书简介：现代化学分离技术与环境工程实践 引言：分离科学的基石与时代挑战 化学分离过程是现代化学工业、环境治理、材料科学以及生命科学等众多领域中不可或缺的核心单元操作。从石油化工的基础提纯到微电子产业的高精度制造，再到日常饮用水的净化，有效、经济、环境友好的分离技术直接决定了产品的质量、生产的效率以及生态系统的健康。 本书旨在系统、深入地探讨化学分离的理论基础、主流技术及其在应对当代环境挑战中的实际应用。我们将超越简单的操作描述，聚焦于驱动分离现象的物理化学原理，为读者构建一个从分子层面理解分离机制的坚实框架。本书的叙述风格力求严谨而不失洞察力，注重理论与工程实践的紧密结合。 第一部分：分离原理的宏观与微观视角 本部分奠定了理解所有分离技术的基础。我们将从热力学和相平衡的角度切入，详细阐述物质在不同相态（气相、液相、固相）间分布的驱动力。 1.1 热力学基础与相律： 深入分析吉布斯自由能、化学势在平衡态建立中的作用。我们将探讨多组分、多相体系中的热力学行为，包括活度系数模型的建立与应用（如Wilson、NRTL模型），以及如何利用相图预测和控制分离过程的极限性能。重点将放在相平衡数据对分离过程设计的重要性。 1.2 传输现象与动力学控制： 分离过程往往受到传质速率的限制。本章将系统回顾扩散、对流和界面现象的理论。我们将阐述Fick定律的扩展应用，并介绍有效传质系数的确定方法。理解传质速率限制，是优化塔板效率、膜通量和吸附容量的关键。 1.3 分离过程的分类与选择： 介绍基于相态改变（如蒸馏、萃取）和基于界面现象（如吸附、膜分离）的分类体系。关键在于建立一个决策框架，指导工程师根据原料性质、分离要求和成本约束，选择最适宜的分离策略。 第二部分：核心分离技术的深度解析 本书将对当前工业应用中最广泛和最具前景的几类分离技术进行详细的剖析，强调其机理、设备设计要点及优化手段。 2.1 气液分离：精馏与吸收 精馏（Distillation）： 详细讨论恒沸点、共沸物体系的处理方法，包括共沸精馏、萃取精馏等加迷惑剂的策略。重点解析塔板效率的评估（塔板理论与微分接触理论）以及新型高效塔内件（如规整填料）的设计优势。 吸收与汽提（Absorption and Stripping）： 聚焦于气液传质的动力学控制，分析吸收剂的选择标准、溶剂再生过程的优化，特别是在烟气脱硫（FGD）等大规模环境工程中的应用细节。 2.2 液液分离：萃取与结晶 液液萃取（Liquid-Liquid Extraction）： 深入探讨溶剂选择标准、萃取塔的设计（如离心萃取机、喷淋塔）以及多级逆流萃取的效率计算。环境应用中，如稀有金属回收和废水中有机污染物脱除，是本节的重点案例。 结晶（Crystallization）： 分析成核与晶体生长动力学，这是控制产品粒径分布和纯度的核心。讨论冷却结晶、蒸发结晶和反应结晶的应用场景，及其在盐分去除和精细化学品纯化中的地位。 2.3 表面与界面分离：吸附与色谱 吸附（Adsorption）： 详细阐述吸附剂的结构特性（活性炭、分子筛、金属有机骨架材料MOFs）与吸附等温线（Langmuir, Freundlich）的关系。重点探讨变温吸附（TSA）和变压吸附（PSA）等过程的循环操作设计。 色谱分离（Chromatography）： 虽然常用于分析，但大规模制备色谱在生物制药和高纯度材料领域日益重要。解析固定相/流动相相互作用机制、峰形理论以及模拟移动床（SMB）的连续操作优势。 2.4 先进分离技术：膜分离与电化学方法 膜分离（Membrane Separation）： 涵盖微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）的机理。深入探讨膜材料的构成、选择性与渗透通量的权衡，以及在海水淡化和零液体排放（ZLD）系统中的关键作用。 电化学分离： 介绍电渗析（ED）和电容去离子（CDI）等技术，这些技术因其低能耗和环境友好性，正成为水处理领域的新兴热点。 第三部分：环境应用与可持续性工程 本书的特色在于将分离科学紧密地融入到环境工程的实际问题中，探讨如何利用先进分离技术实现资源的循环利用和污染物的深度控制。 3.1 水资源净化与废水处理 系统回顾传统方法（如混凝沉淀）的局限性，并着重分析高级分离技术在饮用水深度处理和复杂工业废水资源化中的潜力。例如，如何利用选择性吸附去除新兴污染物（如药物残留、内分泌干扰物），以及如何通过膜技术实现工业废水中盐分的回收。 3.2 气体分离与大气污染控制 探讨从混合气体中分离有价值组分（如碳捕集与封存CCS中的$ ext{CO}_2$捕集）的技术路径。详细分析胺吸收法、膜分离法以及变压吸附法（PSA）在不同浓度和压力条件下的适用性与能耗分析。 3.3 资源回收与循环经济 分离技术是实现“城市矿山”和“工业共生”的关键。本章将讨论如何利用高效分离技术（如离子交换、溶剂萃取）从电子废弃物、废旧电池或采矿尾水中回收贵金属和稀土元素，从而推动循环经济的发展。 3.4 过程集成与绿色化学 最后，本书将探讨过程集成（Process Intensification, PI）的概念，即将多个分离步骤或反应与分离耦合，以减小设备体积、降低能耗。绿色溶剂（如离子液体、超临界流体）在分离过程中的应用，是实现环境可持续性的重要方向。 目标读者 本书适合于化学工程、环境科学、材料科学等相关专业的本科生、研究生，以及从事化工、环保、能源行业的设计工程师和研究人员。通过系统学习，读者将不仅掌握分离技术的理论深度，更能洞察其在解决全球环境和资源挑战中的工程实践价值。

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这本书的排版和图示质量，绝对是同类书籍中的佼佼者。很多工科教材都有一个通病，就是图表晦涩难懂，密密麻麻的线条和标注让人望而生畏。然而，在这本书里，每一个流程图、每一个反应动力学曲线，都被精心设计过。例如，在讲解萃取分离时，作者使用了一种三维的等腰三角形图来清晰地展示三组分体系的平衡区和共轭线，这种可视化技巧极大地简化了复杂体系的理解难度。而且，书中对算例的选择也十分巧妙，它们往往是从实际工程问题简化而来，而不是脱离实际的纯理论计算题。每解决完一个综合性的算例，都会有一种“豁然开朗”的感觉，好像那些原本横亘在眼前的技术难题，突然间找到了突破口。这种注重直观感受和学习体验的设计哲学，使得学习曲线变得平滑而高效，大大减少了学习者在面对复杂概念时的挫败感。可以说，排版设计在这里起到了辅助理解的关键作用，而不是仅仅作为一个信息容器。

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从语言风格上来说，这本书的作者显然是一位深谙如何与工程学生沟通的教育家。他的文字既保持了科学的严谨性，又充满了恰到好处的引导性。他善于使用类比和反问句来引导读者的思考，而不是直接给出结论。比如在讨论色谱分离时，他并没有直接给出复杂的柱效率方程，而是先问了一个问题：“想象一下，你在高速公路上同时出发，A车速度快，B车速度慢，当它们到达终点时，为什么它们会分开？”通过这种生活化的比喻，高效地解释了迁移速率差异如何导致组分分离的根本原理。这种讲故事般、循序渐进的叙述方式，使得那些原本需要反复研读才能消化的概念，能够自然而然地渗入脑海。此外，书中对一些经典分离方法的历史沿革也有所提及，这让人意识到，这些看似现代的技术，其实是经历了漫长而曲折的探索才得以成熟，从而对科学发展多了一份敬畏之心。

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这本书的封面设计着实吸引人，那种深沉的蓝色调与中间那一抹象征着纯净的白色，总让人联想到实验室里那些精确的仪器和清澈的液体。我最初是抱着对“化学分离原理”这个基础学科的敬畏感来翻开它的，毕竟这块内容是整个化学工程的基石。然而，实际阅读体验却出乎我的意料。它并非那种只罗列公式和枯燥理论的教科书，更像是一位经验丰富的老教授，在你的耳边娓娓道来那些复杂的单元操作是如何在现实世界中发挥作用的。特别是关于气液平衡那一章，作者没有满足于教科书式的相图讲解，而是引入了大量的实际工业案例，比如如何设计高效的精馏塔来分离石油化工产品，那种将抽象数学模型与具体工程实践紧密结合的叙述方式，让人一下子就抓住了知识的核心脉络。书中对热力学基础的铺陈也做得相当到位，没有一股脑地堆砌复杂的数学推导，而是聚焦于如何利用吉布斯自由能等概念来预测分离过程的可行性和效率极限，这对于初学者来说，无疑是架起了一座理解“为什么”的桥梁，而不是仅仅停留在“怎么做”的层面。整个阅读过程充满了对未知领域探索的乐趣，让人感觉自己不仅仅是在学习一门技术，更是在领悟一门艺术。

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这本书的价值远超其作为一本专业参考书的定位。它提供了一种全面的、系统性的思维框架，教会读者如何从“宏观问题”出发，拆解到“分离单元”层面，再回归到“微观机理”进行优化。我特别欣赏它在“不确定性”处理上的态度。在环境工程领域，数据往往是不完美的，过程控制也充满了波动。书中对于过程控制和优化算法的介绍，不是将其视为一个独立的模块，而是将其与分离过程的动态特性紧密结合起来讨论，比如如何利用在线分析技术实时调整反萃取塔的回流比以应对进料浓度的变化。这种跨学科的整合能力，体现了作者对现代化工生产复杂性的深刻理解。对于正在准备毕业设计或者进行工艺开发的工程师而言，这本书不仅仅是提供了一堆公式，更重要的是，它提供了一种解决实际复杂问题的思维方法论，这种收获是无价的。它真正做到了将“原理”与“应用”完美地融合在一起。

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我得说，这本书的深度和广度都达到了一个令人赞叹的水平，尤其是在引入“环境应用”这个维度之后，它的价值就得到了极大的提升。对于我们这些关注可持续发展和绿色化学的从业者来说，仅仅知道如何分离物质是远远不够的，关键在于如何用最环保、最低能耗的方式来实现分离。书中对膜分离技术在水处理中的应用，特别是针对新兴污染物如微量药物残留和内分泌干扰物的去除效率分析，简直是教科书级别的示范。作者似乎非常擅长于批判性地看待现有技术，比如在讨论吸附法时，他不仅详细介绍了活性炭的机理，还深入探讨了新型多孔材料，如金属有机框架材料（MOFs）在气体分离和废水净化中的潜力与挑战，甚至不避讳地指出了当前工业化推广的瓶颈所在。这种既有理论深度又有前瞻性的探讨，让我对未来分离科学的发展方向有了更清晰的认识。读完这部分内容，我感觉自己手中握着的不再是一本普通的参考书，而是一份未来五年内技术革新的路线图，充满了启发性。

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