Demonstration of Emerging Technologies for Arsenic Removal pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Amer Water Works Assn

作者:Chang, Yu-Jung/ Kwan, Pierre/ Norton, Michael/ Reiber, Steve/ Chowdhury, Zaid

出品人:

页数:119

译者:

出版时间:

价格:299

装帧:Pap

isbn号码:9781583213100

丛书系列:

图书标签:

• 砷去除
• 新兴技术
• 水处理
• 环境工程
• 污染控制
• 环境科学
• 化学工程
• 材料科学
• 示范应用
• 技术进展

环境修复与可持续水处理技术前沿：新型吸附材料与膜分离工艺深度解析 图书简介 本书旨在为环境工程、水处理技术及相关领域的研究人员、工程师和高级学生提供一个全面而深入的视角，聚焦于当前水体污染治理，特别是针对新兴污染物和传统难降解污染物的最新研究进展与工程应用。全书以解决实际环境挑战为导向，重点阐述了高性能新型吸附材料的开发、高效膜分离技术的集成应用，以及这些技术在复杂水环境净化中的潜能与局限。 第一部分：水污染治理的挑战与新型吸附剂的分子设计 随着工业化和城市化的加速，地表水和地下水中持久性有机污染物（POPs）、微塑料、以及新兴的药物和个人护理用品（PPCPs）等对生态系统和人类健康构成了日益严峻的威胁。传统的物理化学处理方法，如混凝沉淀和活性炭吸附，在去除这些低浓度、高复杂性的污染物时，往往表现出选择性差、再生困难或成本高昂等问题。 本书的第一部分首先系统回顾了当前水处理面临的主要挑战，特别关注了那些对传统方法具有高抵抗性的污染物类别。随后，将焦点转向下一代吸附材料的理性设计与合成。 1.1 功能化纳米材料与复合吸附剂 本章深入探讨了基于碳基材料（如石墨烯、碳纳米管及其衍生物）和金属有机框架（MOFs）的结构修饰策略。重点在于如何通过表面官能团化（如胺基、羧基、磺酸基的引入）来精确调控材料的表面电荷、孔隙结构和亲和力，从而实现对特定污染物的“靶向捕获”。书中详细介绍了化学气相沉积（CVD）和溶剂热合成法在制备高比表面积、高稳定性吸附剂中的最新进展。 1.2 生物基与仿生吸附材料 鉴于可持续发展的要求，本书开辟章节专门探讨了从天然生物质（如纤维素、木质素、壳聚糖）中衍生出的环境友好型吸附剂的开发。通过物理改性（如微波辅助炭化、活化）和化学交联技术，展示了如何将这些廉价、可再生的材料转化为具有竞争力的水处理介质。此外，仿生吸附剂的设计思路也被引入，例如模拟酶活性位点的模仿物在选择性去除重金属离子或内分泌干扰物方面的潜力。 1.3 吸附机理的表征与动力学模拟 除了材料的制备，理解吸附过程的内在机理至关重要。本部分详细阐述了使用先进表征技术（如X射线光电子能谱 XPS、傅里叶变换红外光谱 FT-IR、同步辐射小角X射线散射 SAXS）来解析污染物与吸附剂界面相互作用的最新方法。结合分子动力学模拟（MD）和密度泛函理论（DFT）计算，本书揭示了吸附过程中的电子转移、氢键形成和空间位阻效应，为吸附剂的性能优化提供了理论基础。 第二部分：高效膜分离技术：从水质强化到能源效率 膜分离技术，以其物理分离的本质和对能耗的潜在优化，已成为现代水处理领域的核心技术之一。本书的第二部分聚焦于膜材料的创新与膜过程的集成应用，旨在突破传统膜污染和选择性不足的瓶颈。 2.1 新一代高性能膜材料的构建 本章详细分析了新型聚合物膜（如聚醚砜PES、聚偏氟乙烯PVDF）的形态控制技术，包括相转化法中的非溶剂诱导相分离（NIPS）和蒸汽诱导相分离（VIPS）的精确调控。更重要的是，本书着重介绍了膜材料的“纳米化”趋势： 正渗透膜（FO）与正渗透增强技术（FO-Enhanced Processes）： 探讨了如何利用具有高渗透压的拉索溶液（Draw Solution）结合纳米填料（如碳纳米管、氧化石墨烯）制备高通量、低污染的正渗透膜，以及FO在海水淡化和废水回用中的应用潜力。 先进正渗透膜（Aquaporin-based Membranes）： 介绍性地描述了仿生水通道蛋白膜的研究进展，尽管其规模化仍面临挑战，但其理论上的极高水通量和近乎完美的离子截留率代表了膜科学的终极目标。 抗污染涂层与表面改性： 深入讨论了用于提高膜抗污染能力的策略，包括亲水性聚合物刷的接枝、超疏水/超亲水表面的构建，以及利用等离子体技术对膜表面进行原位功能化，以抑制生物膜的形成。 2.2 膜生物反应器（MBR）的耦合优化与智能化 膜生物反应器（MBR）已成为污水处理领域的重要技术路线。本节着重于解决MBR中活性污泥颗粒化和膜污染的耦合问题。 污泥特性与膜污染的关联： 分析了细胞外聚合物（EPS）的组成及其对膜污染的驱动作用，并介绍了通过优化曝气强度、水力剪切力和微生物群落结构来缓解污染的工程实践。 膜过程的集成： 探讨了如何将MBR与高级氧化工艺（AOPs）或其他膜过程（如纳滤NF）进行串联或集成，以实现对特定微污染物的深度去除和水质的梯级回用。 2.3 膜污染的实时监测与智能清洗策略 膜系统的长期稳定运行严重依赖于污染程度的准确评估。本书介绍了利用电学方法（如跨膜压差、电导率波动）、光谱技术（如荧光光谱）对膜污染状态进行实时、非侵入性监测的前沿技术。并基于这些实时数据，提出了基于模型预测和机器学习的智能清洗策略，以取代传统的定时清洗模式，从而最大化膜的有效运行时间和降低化学药剂的消耗。 第三部分：高级氧化工艺（AOPs）与电化学技术的协同应用 对于那些性质稳定、难以通过吸附或常规膜分离去除的污染物，需要依赖强氧化剂或催化氧化技术。本书的最后部分探讨了AOPs和电化学处理技术在水处理中的最新发展和工程化难题的解决。 3.1 新型催化剂与光催化反应器的设计 重点分析了可见光响应型半导体光催化剂（如氮化碳C3N4、表面改性的TiO2）在水处理中的应用。书中详细比较了悬浮态、负载型以及新兴的二维光催化剂的反应效率、量子产率和稳定性。同时，对光反应器的几何设计、光程优化以及光源选择（LED vs. 传统汞灯）如何影响污染物降解动力学进行了深入的工程评估。 3.2 异相催化与电化学氧化 介绍了具有高催化活性的非均相催化剂（如负载型贵金属催化剂、新型锰基/铁基氧化物）在芬顿/类芬顿反应中的应用，旨在提高处理效率并减少污泥产生。 在电化学处理方面，本书详细阐述了电催化氧化（ECO）和电化学氧化（EO）的机理差异。特别关注了高性能电极材料（如硼掺杂金刚石 BDD 电极、维度可控的金属氧化物电极）的制备及其在矿化难降解有机物方面的突出表现。书中还讨论了电化学技术在污染物原位修复，如硝酸盐还原和重金属电沉积回收中的工程可行性。 总结与展望 本书强调，未来的水处理技术发展方向必然是多技术耦合与智能化控制的集成系统。通过材料科学的突破性进展与过程工程的精细化管理相结合，才能有效应对日益复杂的水质挑战，实现安全、高效、可持续的水资源循环利用。书中提供的详实数据、案例分析和未来趋势预测，将为读者提供一个坚实的知识框架，以推动环境修复领域的技术创新与应用实践。

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这本书的封面设计倒是挺抓人眼球的，那种深邃的蓝色调配上一些未来感的线条，让人立刻联想到高科技和环境治理的主题。我本来以为它会像很多技术手册一样，充斥着晦涩难懂的化学式和冗长的实验数据，但翻开目录后，发现它似乎在试图搭建一个更宏观的视角。它花了相当大的篇幅去探讨“新兴技术”这个概念本身的哲学意义，比如如何在资源有限和环境压力增大的背景下，定义和评估一项技术的“新兴性”。作者似乎在强调，技术的发展不应只是实验室里的突破，更需要与社会经济的可持续性模型相结合。我记得其中一章专门讨论了技术采纳的“临界质量”问题，分析了不同文化背景下，新的水处理方案如何克服既有的基础设施惯性和公众的信任壁垒。这种跨学科的探讨，让原本枯燥的技术介绍增添了一层人文关怀的色彩，让我对后续具体技术的介绍充满了好奇，期待看到的是如何将这些高深的理论转化为切实可行的地面工程。那种对技术更深层次的反思，远超出了我预期的纯粹工程指导书的范畴。

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这本书的行文风格极其流畅，充满了散文诗般的意境，尤其是在描述环境正义和技术公平性时。作者用非常感性的语言，描绘了受污染水源影响的社区所面临的困境，将水问题从一个纯粹的工程问题，提升到了人权的高度。这种充满激情的论述，无疑能激发读者的共鸣，推动社会对水资源问题的关注。但是，这种强烈的倾向性，在科学论证的严谨性上带来了一些负面影响。在介绍几种声称能够实现“超高效”过滤的膜分离技术时，作者似乎完全采信了原始专利申请中的数据，没有引入任何独立的、经过同行评审的验证结果。对于一个旨在“演示”技术的书籍来说，这种对数据源的疏忽是致命的。我期待看到的是一种平衡的视角，既要赞美技术的潜力，也要对潜在的技术风险和夸大的宣传保持批判性的审视，而不是单方面地为某种技术背书。

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阅读这本书的过程，就像是进行了一场思维的探险，它似乎更像是一部关于未来愿景的宣言，而非严谨的科学论文集。我对其中对“分布式处理网络”的构想印象尤为深刻。作者设想了一个完全去中心化的水净化系统，不再依赖昂贵且容易受损的大型集中式工厂，而是利用社区级的、模块化的纳米过滤器阵列。这种描述极其生动，仿佛能看到一个个微型净化站如同毛细血管般遍布城乡，实现真正的“最后一公里”的水安全保障。但遗憾的是，在描绘这一宏伟蓝图时，作者在成本效益分析上似乎有些过于乐观了。对于实际部署中可能出现的供应链中断、维护人员培训难度，以及最关键的——长期运行的能源需求，书中只是一笔带过，更多的是停留在概念的完美形态上。我希望能看到更多关于试点项目失败案例的剖析，那些“黑暗面”的真实数据，才能让这个“新兴技术”的演示更具说服力，而不是像空中楼阁一般美丽却缺乏根基。

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这本书的叙事节奏把握得相当巧妙，它没有采用线性叙事，而是通过一系列看似不相关的案例研究，引导读者逐步深入核心主题。我特别欣赏它对“跨界知识融合”的强调。例如，其中一章详细对比了生物修复技术在石油泄漏清理中的应用经验，如何被巧妙地移植到重金属污染土壤的改良中。这种跨领域的类比思维，非常启发我思考现有技术解决方案的局限性。然而，在深入探讨具体的材料科学突破时，我发现文字的力度突然减弱了。对于某些新型吸附剂的化学结构和作用机理，描述得非常模糊，几乎是蜻蜓点水。这让我有些困惑，既然书名是“技术演示”，为什么在最关键的“展示”部分，信息密度反而下降了呢？这感觉就像是邀请客人来参观一个高科技实验室，但关键的实验台却被一块巨大的幕布遮挡住了，只留下一堆关于“潜力无限”的口号。作为一名对细节有要求的读者，这种理论与实践之间的信息落差，让人感到有些意犹未尽。

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从装帧和排版来看，这绝对是一本为专业人士准备的参考书，纸张质感厚重，图表清晰，索引系统非常完善。我在查阅特定污染物处理流程时，定位效率很高，这表明编辑团队在结构组织上投入了大量心血。书中最后一部分关于政策法规和知识产权布局的分析，也相当具有前瞻性，指出了新兴技术商业化道路上的法律陷阱。但奇怪的是，这本书在引用文献方面表现得相当保守，或者说，更倾向于引用早期、经典的文献和一些政府报告，对于近三年内发表的、可能直接挑战其核心论点的最新期刊论文，提及得非常少。这使得整本书的“新兴”感打了折扣，更像是一本对过去十年技术发展进行总结的优秀汇编，而不是对“正在发生”的技术进行前沿演示。如果想真正掌握当前技术的最尖端，读者可能需要自行去补充大量近期的科研文献，这本书更像是起点，而非终点。

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