Hybrid Membrane Systems for Water Purification pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Singh, Rajindar

出品人:

页数:291

译者:

出版时间:

价格:$ 271.20

装帧:HRD

isbn号码:9781856174428

丛书系列:

图书标签:

• 水净化
• 混合膜系统
• 膜技术
• 水处理
• 环境工程
• 化学工程
• 材料科学
• 可持续发展
• 分离技术
• 膜分离

现代水处理技术：前沿膜分离与资源回收 （A Comprehensive Overview of Advanced Membrane Separation and Resource Recovery in Modern Water Treatment） 本书导读： 在全球水资源日益紧缺和环境污染日益严峻的背景下，开发高效、可持续的水处理技术已成为刻不容缓的全球性议题。本书旨在系统性地梳理和深入探讨当前水处理领域最具潜力和创新性的两大支柱：先进膜分离技术的应用拓展与水资源循环及污染物资源化的前沿方法。本书面向环境工程师、水处理专业研究人员、政策制定者以及相关领域的高级学生，提供一个全面、深入且具有实践指导意义的参考框架。 第一部分：基础理论的再认识与技术的革新 本部分将首先对水处理过程中的核心挑战进行界定，随后对现有传统水处理工艺的局限性进行客观评估，从而引出对下一代技术的迫切需求。 第一章：水质挑战与可持续水管理的哲学基础 本章将详细分析当前全球水体面临的复杂污染负荷，包括新兴污染物（如微塑料、内分泌干扰物、药物残留）的检出与潜在生态毒理学效应。同时，探讨循环经济原则在水处理行业中的体现，强调从“末端治理”向“源头控制与价值回收”的范式转变。核心内容包括生命周期评估（LCA）在水处理方案选择中的作用，以及水安全与水韧性（Water Resilience）的概念框架。 第二章：膜分离技术原理的深化理解 虽然分离膜技术是水处理的关键工具，但本书将侧重于探讨超越标准反渗透（RO）和超滤（UF）的技术进步。重点讨论： 正渗透（FO）与迟滞渗透（LO）： 详细阐述其低能耗驱动机制，分析其在海水淡化和废水处理中的应用优势，并深入剖析膜结垢（Fouling）动力学模型，以及新型抗污染涂层的开发进展。 膜蒸馏（MD）： 阐述其在处理高盐度废水和废热回收中的潜力，对比不同MD组件（如中空纤维、平板式）的性能差异，并聚焦于疏水性调控对防垢和传热效率的影响。 电驱动膜过程（如电渗析EDI/EDR）： 分析其在脱盐、离子选择性分离中的电化学机制，特别关注其在处理特定离子（如硼、氟化物）方面的精确控制能力。 第二部分：前沿分离介质的创新与工程化 本部分将深入探究下一代高性能分离材料的合成、表征及其在水处理系统中的工程放大问题。 第三章：纳米材料在水处理中的应用潜力 重点关注并非集中于“混合基质膜”（MMMs）本身，而是侧重于活性纳米组分的功能化： 二维材料（如石墨烯氧化物GO和氮化硼h-BN）： 探讨其在制备高通量、高选择性纳滤（NF）膜中的独特优势。分析其层间距调控对小分子有机物截留的机理。 金属有机框架（MOFs）与共价有机框架（COFs）： 讨论如何将这些具有高比表面积和可设计孔径的材料集成到聚合物基质中，以实现对特定污染物（如重金属离子、特定染料分子）的靶向吸附与分离。 新型纳米吸附剂的再生与稳定化： 解决纳米材料在实际水体中易于团聚和二次污染的问题，探讨磁性分离和光催化再生技术。 第四章：生物基与仿生膜系统的开发 本章关注模仿自然界高效分离机制的创新思路： 生物启发膜（Bio-inspired Membranes）： 介绍水通道蛋白（Aquaporin）的结构与功能，探讨如何将其固定化技术应用于高通量、低能耗的脱盐过程。 生物反应膜系统（MBR的演进）： 关注于膜生物反应器（MBR）中如何通过优化膜材料和运行条件，实现对难降解有机物的同步去除与硝化/反硝化过程的耦合，而非仅仅停留在标准MBR的应用层面。 第三部分：资源回收与废水的高值化利用 本书的核心价值之一在于从“污水处理”转向“资源回收”，本部分详细阐述如何将废水视为待开采的资源库。 第五章：水中关键元素的回收策略 磷的回收与循环： 深入分析从城市污水和工业废水（如磷肥工业废水）中高效回收磷酸盐的技术路径。对比传统的化学沉淀法（如鸟粪石结晶）与新型膜吸附或离子交换技术在产品纯度、能耗和二次污染控制方面的优劣。 氮的价值化利用： 探讨如何通过厌氧氨氧化（Anammox）等生物技术，结合精确的膜分离技术，实现氮气的低能耗去除，或将其转化为可利用的氮源（如硝酸盐、亚硝酸盐）。 重金属与稀有元素的富集： 专注于利用特定配位化学的吸附剂或选择性膜技术，从电子废弃物处理液或工业清洗水中，实现如锂、钴、镍等高价值金属的梯度分离与高纯度回收。 第六章：水体中能源的捕获与综合利用 本章关注如何从废水处理过程中提取热能和化学能： 废水热能回收技术： 探讨热泵技术、热回收热交换器在污水处理厂中的集成应用，量化其对厂区能耗的降低效果。 生物电化学系统（BES）： 详细解析微生物燃料电池（MFCs）和微生物电解电池（MECs）的基本工作原理，重点讨论其在有机物降解与电能（或氢气）生成之间的效率平衡点，以及如何通过膜电极材料的改进来提升电子传递效率。 第七章：水处理系统的集成化与智能化 终章将讨论如何将上述分散的技术单元整合成高效、稳定、可自适应的系统： 多级集成系统设计： 探讨如何合理串联或并联不同的膜技术、吸附和生物过程，以应对复杂多变的进水水质，实现特定产水标准和资源回收目标。例如，集成FO-MD用于高品质回用水的制备。 过程分析技术（PAT）与实时控制： 介绍传感器技术、在线光谱分析（如拉曼光谱、荧光法）在膜污染监测、微生物活性跟踪中的应用，以及如何利用数据分析和机器学习模型，实现对系统运行参数的预测性维护和优化控制，确保系统长期稳定运行。 总结与展望： 本书不仅仅是对现有技术的罗列，更重要的是对未来发展方向的审慎预测。我们相信，通过对新型分离材料的突破、对资源回收理念的深度融合以及对系统智能化的追求，水处理技术将从单纯的环境保护手段，转变为支撑未来社会可持续发展的核心驱动力。本书将为读者提供扎实的理论基础和广阔的创新视野。

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