Ion Exchange Membranes pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Tanaka, Yoshinobu

出品人:

页数:546

译者:

出版时间:2007-8

价格:$ 242.95

装帧:HRD

isbn号码:9780444519825

丛书系列:

图书标签:

离子交换膜
膜技术
分离科学
电化学
材料科学
水处理
能源
环境科学
化学工程
聚合物

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具体描述

Fundamental study and industrial application of ion exchange membranes started over half a century ago. Through the ongoing research and development, the ion exchange membrane technology is now applied to many fields and contributes to the improvement of our standard of living. "Ion Exchange Membranes" states the ion exchange membrane technology from the standpoint of fundamentals and applications. Discussing not only various phenomena exhibited by the membranes but also their applications in many fields with economical evaluations, this volume looks at the latest developments in ion exchange membrane technology. It provides a full and wide explanation of ion exchange membranes. It has an easy-to-understand layout, including many figures and tables.

《膜分离技术在环境工程中的应用》本书简介本书全面深入地探讨了膜分离技术在现代环境工程领域中的广泛应用与前沿发展。我们聚焦于如何利用先进的膜技术来解决水处理、空气净化以及污染控制等关键环境挑战。全书结构严谨，内容详实，旨在为环境工程师、科研人员以及相关专业的高年级学生提供一本兼具理论深度和实践指导价值的参考手册。第一部分：膜分离技术基础与原理本部分首先奠定了坚实的理论基础，详细阐述了膜分离过程的基本物理化学原理。我们不涉及离子交换膜的特定机理，而是集中于驱动膜分离过程的力学基础，包括压力驱动过程（如微滤MF、超滤UF、纳滤NF和反渗透RO）和浓度驱动过程（如渗透蒸发Pervaporation和膜接触器Membrane Contactor）。 1. 膜的结构与性质：深入剖析了不同类型膜材料（聚合物、陶瓷、金属）的微观结构、孔径分布、表面电荷（zeta电位）及其对分离性能的影响。重点讨论了膜的亲/疏水性如何调控污染物与膜表面的相互作用。 2. 膜分离过程的能耗与效率：详细分析了决定过程效率的关键参数，如跨膜压差（TMP）、操作流速和浓差极化现象。我们提供了精确的数学模型来描述污染物在膜表面的传输过程，并探讨了如何通过优化操作条件来抑制或消除浓差极化，从而提高通量。 3. 膜的污染与清洗：膜污染是环境工程应用中的核心难题。本章系统分类了物理污染、化学污染和生物污染（Fouling），并对每种污染机制进行了深入的机理分析。随后，详细介绍了针对不同类型污染的清洗策略，包括物理清洗（反冲洗）、化学清洗（酸、碱、氧化剂）的优化配方、接触时间和残留物分析，确保膜系统能长期稳定运行。第二部分：水处理中的关键应用本部分聚焦于膜技术在市政饮用水处理、工业废水深度净化和海水淡化中的具体实践。 1. 饮用水深度处理：重点探讨了超滤（UF）和纳滤（NF）在去除微生物、自然有机物（NOM）以及微量污染物（如内分泌干扰物EDCs和药物残留物PPCPs）中的应用。我们对比了传统混凝沉淀-砂滤工艺与膜生物反应器（MBR）系统的性能、占地面积和操作成本，并详细描述了MBR系统中的曝气强度与污泥特性对膜通量的影响。 2. 海水淡化与苦咸水处理：详尽分析了高压反渗透（HPRO）在海水淡化中的能耗优化。讨论了抗污染膜材料（如薄膜复合膜TFC）的设计进展，并研究了预处理技术（如超滤或纳米滤）对反渗透膜寿命和回收率的决定性影响。同时，也涵盖了低压反渗透技术在处理低盐度苦咸水中的经济性分析。 3. 废水零排放与资源化：阐述了如何构建集成膜系统（如RO-NF串联）实现工业废水的深度回用。特别关注了膜蒸馏（MD）技术在处理高盐度或含有挥发性有机物（VOCs）废水方面的潜力，以及膜技术在回收有价值组分（如磷酸盐、重金属）中的最新进展。第三部分：空气净化与气体分离本部分将视角转向大气环境治理，介绍膜技术在气体分离与空气净化中的应用。 1. 气体分离与纯化：详细阐述了气体分离膜的工作原理，主要集中在基于溶解-扩散机理的高分子膜。重点分析了膜的选择性与渗透率之间的权衡（Robeson上界理论），并展示了膜技术在工业气体分离中的应用，例如氮气/氧气分离、沼气提纯（CO2/CH4分离）以及氢气纯化等。 2. 挥发性有机物（VOCs）的控制：探讨了利用渗透蒸发（Pervaporation）或膜吸收技术从废气流中捕集或回收VOCs的工艺流程。分析了选择合适的疏水性膜材料对提高VOCs回收效率的重要性。 3. 空气净化与消毒：讨论了微孔膜过滤（HEPA/ULPA级别）在颗粒物去除中的效率，并简要提及了光催化膜复合材料在降解气态污染物方面的研究进展。第四部分：新型膜材料与未来发展趋势本部分展望了环境膜分离技术的未来方向，特别是对下一代功能化膜材料的探索。 1. 新型膜材料的创新：深入介绍了碳纳米管膜、石墨烯氧化物膜以及多孔有机聚合物（POPs）膜在提高水通量和选择性方面的突破。强调了如何通过精确的自组装技术或模板技术来控制膜的孔道结构。 2. 智能与响应性膜：探讨了“智能”膜的概念，即膜材料能够根据外界环境（如pH、温度或光照）的变化而改变其分离性能，以实现自清洁或选择性分离的目的。 3. 过程强化与集成：讨论了膜技术与其他过程的耦合，例如膜生物反应器（MBR）的优化、膜接触器在传质增强中的潜力，以及如何利用人工智能（AI）和大数据优化膜操作参数，实现过程的数字化和智能化管理。本书图文并茂，包含大量实测数据和工程案例分析，旨在为读者提供一个全面、现代且具有前瞻性的膜分离技术环境应用指南。