離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用 [Ion Exchangge Membranes Preparation,Characterization,Modification and Application]

離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用 [Ion Exchangge Membranes Preparation,Characterization,Modification and Application] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

[日] 佐田俊勝(Toshikatsu Sata) 著,汪錳,任慶春 譯
圖書標籤:
  • 離子交換膜
  • 膜材料
  • 膜製備
  • 膜錶徵
  • 膜改性
  • 離子交換
  • 分離技術
  • 電化學
  • 材料科學
  • 應用化學
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齣版社: 化學工業齣版社
ISBN:9787122232618
版次:1
商品編碼:11730545
包裝:精裝
外文名稱:Ion Exchangge Membranes Preparation,Characterization,Modification and Application
開本:16開
齣版時間:2015-07-01
用紙:膠版紙###

具體描述

編輯推薦

適讀人群 :從事化工、環保、醫藥、食品、冶金、能源、膜研究等領域的技術人員,以及高校化學工程與工藝相關專業的師生
  《離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用》是離子交換膜領域的經典著作,結閤作者多年的研究經驗和具體實例介紹瞭各種離子交換膜的製備方法、錶徵技術、修飾改性以及離子交換膜在各種領域的應用,對於與化學、化工、環境、能源、製藥等相關的膜科學與技術領域的技術人員有很大的參考價值,推薦閱讀。

內容簡介

  離子交換膜廣泛地應用於物質的分離與純化和能量的儲存與轉化等領域,是一種非常重要的膜材料。《離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用》以獨特的視角全麵介紹瞭離子交換膜的製備、錶徵、改性和應用。全書共分7章:第1章迴顧瞭離子交換膜的發展曆史;第2章介紹瞭離子交換膜的膜現象理論;第3章總結瞭離子交換膜的製備方法;第4章論述瞭離子交換膜的性能、錶徵及其微觀結構;第5章討論瞭離子交換膜傳遞性能的修飾技術;第6章綜述瞭離子交換膜在相關領域中的應用;第7章提齣瞭對離子交換膜未來的思考。
  《離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用》總結瞭作者多年從事離子交換膜基礎研究和産品開發的經驗,可供化工、環保、醫藥、食品、電力等領域與膜技術和膜材料相關的工程技術和科研人員參閱,也可作為高等院校化學工程與工藝、材料科學與工程等專業的本科生和研究生的教學參考書。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1.1 背景
1.2 參考文獻

第2章 離子交換膜的膜現象理論
2.1 引言
2.2 通量方程
2.3 離子交換膜對離子的選擇透過性
2.4 膜電位
2.5 雙離子勢
2.6 離子交換膜的導電性能
2.7 電解質通過離子交換膜的擴散
2.8 非電解質通過離子交換膜的擴散
2.9 離子交換膜的自擴散
2.10 滲透
2.11 水的電滲
2.12 溶劑的水力滲透
2.13 同性離子的選擇透過性
2.14 結論
2.15 參考文獻

第3章 離子交換膜的製備
3.1 引言
3.2 離子交換膜的分類
3.3 離子交換膜製備方法的簡要介紹
3.3.1 異相離子交換膜
3.3.2 均相離子交換膜
3.4 陽離子交換膜的製備
3.5 陰離子交換膜的製備
3.6 兩性離子交換膜的製備
3.7 雙極膜的製備
3.8 鑲嵌型離子交換膜的製備
3.9 無機離子交換膜的製備
3.10 具有特殊功能的離子交換膜
3.10.1 電滲析過程中的功能化離子交換膜
3.10.2 氯堿膜過程用陽離子交換膜
3.10.3 擴散滲析用離子交換膜
3.10.4 燃料電池用膜
3.11 結論
3.12 參考文獻

第4章 離子交換膜的性能、錶徵及其微觀結構
4.1 引言
4.2 離子交換膜的主要性能及其錶徵
4.2.1 離子交換膜的電阻
4.2.2 遷移數
4.2.3 離子交換容量和含水量的測定
4.2.4 道南吸附鹽
4.2.5 離子交換平衡常數和兩離子間的選擇透過性
4.2.6 電解質通過離子交換膜的擴散係數
4.2.7 水遷移
4.2.8 雙離子勢
4.2.9 流動電位
4.2.10 溶脹
4.2.11 化學穩定性
4.2.12 熱穩定性,機械強度等
4.3 離子交換膜的微觀結構
4.3.1 離子交換膜孔徑大小的評估
4.3.2 膜內離子交換基團的分布(膜主區結構中離子交換基團的相分離)
4.3.3 離子交換膜中固定離子濃度的分布
4.4 結論
4.5 參考文獻

第5章 離子交換膜傳遞性能的修飾
5.1 引言
5.2 電滲析中離子交換膜對特定離子的選擇性透過
5.3 電滲析過程中陽離子交換膜對特定陽離子的選擇性透過
5.3.1 增加陽離子交換膜的交聯度
5.3.2 膜中陽離子交換基團的種類對陽離子間選擇透過性能的影響
5.3.3 在陽離子交換膜錶麵形成荷正電薄層
5.3.4 耦閤導電高分子的陽離子交換膜
5.3.5 螯閤劑存在下陽離子選擇分離性能的變化
5.4 電滲析中陰離子交換膜對特定陰離子的選擇性透過
5.4.1 提高陰離子交換膜的交聯度
5.4.2 在陰離子交換膜錶麵形成功能薄層
5.4.3 嚮膜中引入特殊的陰離子交換基團以調控陰離子交換膜的親水性能
5.4.4 陰離子交換膜中親水性化閤物對於陰離子相對氯離子遷移數的影響
5.4.5 光輻照調控陰離子在陰離子交換膜中的遷移數
5.4.6 溫度變化調控陰離子在膜中的遷移數
5.5 結論
5.6 參考文獻

第6章 離子交換膜的應用
6.1 引言
6.2 電滲析
6.2.1 電滲析的原理和方法
6.2.2 電滲析設備:電滲析器
6.2.3 極限電流密度
6.2.4 電滲析法
6.2.5 電滲析的優化
6.2.6 應用
6.3 電解技術的應用
6.3.1 氯堿生産
6.3.2 復閤離子交換膜和電極催化劑(MEA,膜電極一體化)以及水電解
6.3.3 用於有機閤成的分隔介質
6.3.4 氧化劑的電化學閤成
6.3.5 生産高純度有機堿(羥化四甲銨)
6.3.6 其他應用
6.4 基於化學勢差的分離(濃度梯度)
6.4.1 擴散滲析
6.4.2 道南滲析
6.4.3 中和滲析
6.4.4 上嚮傳遞
6.5 加壓滲析
6.6 電解質溶液的其他分離方法
6.7 離子交換膜在滲透汽化中的應用
6.8 離子交換膜在促進傳遞中的應用
6.9 離子交換膜在氣體除濕中的應用
6.10 離子交換膜在電池中的應用
6.10.1 用於電力儲備的大型電池
6.10.2 燃料電池
6.10.3 利用離子交換膜的濃差電池
6.10.4 離子交換膜在電池中的其他用途
6.11 離子交換膜在傳感材料中的應用
6.12 離子交換膜在分析化學中的應用
6.13 離子交換膜在驅動器中的應用
6.14 離子交換膜在修飾電極中的應用
6.15 結論
6.16 參考文獻

第7章 未來的離子交換膜
……
離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用 書籍簡介 本書深入探討瞭離子交換膜(IEMs)的方方麵麵,從其基礎的製備方法、精密的錶徵技術,到創新的改性策略,再到廣泛的應用領域。作為現代分離技術和電化學工程中的關鍵材料,離子交換膜在應對全球性的能源、環境和資源挑戰中扮演著不可或缺的角色。本書旨在為相關領域的研究人員、工程師、學生以及行業從業者提供一本全麵、係統且實用的參考著作。 第一部分:離子交換膜的製備 本部分詳細介紹瞭各種製備離子交換膜的常用和新興技術。我們將首先追溯離子交換樹脂在早期應用中的曆史,然後重點闡述當前主流的膜製備方法。 本體聚閤與溶液澆鑄法: 詳細講解如何通過聚閤單體並在溶劑中溶解,然後澆鑄成膜的方法。我們將討論不同單體(如苯乙烯、二乙烯苯、磺化苯乙烯、季銨化苯乙烯等)的選擇對膜性能的影響,以及聚閤條件(溫度、時間、催化劑)的優化。 相轉化法: 深入剖析相轉化法在製備微孔或緻密層離子交換膜中的應用。我們將探討不同溶劑-非溶劑體係的選擇,以及相分離動力學對膜微觀結構(孔隙率、孔徑分布、指狀結構)的調控作用,這對於實現高選擇性和高通量的分離至關重要。 電紡絲法: 介紹利用靜電紡絲技術製備納米縴維化離子交換膜的方法。這種方法能夠賦予膜更高的比錶麵積和優異的機械性能,為高性能分離應用提供瞭新的可能。 溶液混閤與壓延法: 闡述如何將離子交換樹脂顆粒與聚閤物基體共混,然後通過壓延或擠齣成型的方式製備復閤型離子交換膜。這種方法常用於提高膜的機械強度和化學穩定性。 無溶劑製備法: 探討近年來興起的綠色環保製備技術,如熔融擠齣、熱壓等,以減少或避免有機溶劑的使用,符閤可持續發展的理念。 第二部分:離子交換膜的錶徵 精確的錶徵是理解和優化離子交換膜性能的基礎。本部分係統地介紹瞭用於評估離子交換膜各項特性的關鍵技術。 物理化學性質錶徵: 離子交換容量(IEC): 詳細介紹測定膜中可交換離子數量的方法,如滴定法、電導法等,這是衡量膜離子交換能力的核心指標。 溶脹比: 解釋如何通過測量膜在不同溶劑(如水、有機溶劑)中吸脹後的尺寸或質量變化來評估其溶脹行為,這與膜的機械強度和分離性能密切相關。 水含量/吸水率: 介紹測定膜中水分含量的技術,反映瞭膜的親水性或疏水性。 電導率: 闡述如何測量膜在不同離子濃度和電解質溶液中的電導率,這直接關係到膜在電化學應用中的離子傳導效率。 厚度與密度: 介紹常用的厚度測量和密度測定方法。 微觀結構錶徵: 掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM): 詳細講解如何利用SEM和TEM觀察膜的錶麵形貌、截麵結構以及納米尺度的相分離形貌,揭示微觀結構與宏觀性能之間的關係。 原子力顯微鏡(AFM): 介紹AFM在研究膜錶麵形貌、粗糙度以及局部電勢分布等方麵的應用。 X射綫衍射(XRD)和X射綫光電子能譜(XPS): 闡述XRD用於分析膜的結晶度、相結構,以及XPS用於確定膜錶麵的元素組成和化學狀態,識彆官能團。 傅裏葉變換紅外光譜(FTIR)和拉曼光譜: 介紹FTIR和拉曼光譜在鑒定膜中化學官能團、分析化學結構變化方麵的作用。 分離性能錶徵: 離子通量與選擇性: 介紹如何通過電解池或滲透池實驗,測量不同離子的傳質速率和透過選擇性,評估膜的分離效率。 濃差極化與歐姆電阻: 討論濃差極化現象對分離過程的影響,以及如何測量膜的歐姆電阻,這與膜的離子傳導性能和能耗密切相關。 第三部分:離子交換膜的改性 為瞭滿足日益多樣化的應用需求,對離子交換膜進行改性是提升其性能、拓展其應用範圍的關鍵。本部分重點介紹多種有效的改性策略。 化學接枝改性: 詳細講解如何通過化學反應將具有特定功能的單體或聚閤物接枝到膜的骨架上,從而引入新的離子交換基團、改變膜的親疏水性或賦予其催化活性。 納米復閤改性: 介紹將納米材料(如納米顆粒、納米縴維、石墨烯、碳納米管等)引入到離子交換膜基體中,形成納米復閤膜。納米填料可以改善膜的機械強度、熱穩定性、抗汙染性能,並可能協同提高分離性能。 交聯度調控: 討論通過改變交聯劑的種類和用量來調控膜的交聯密度,從而影響膜的溶脹度、機械強度、離子傳導性能和抗溶脹能力。 錶麵改性: 介紹對膜錶麵進行修飾的方法,如等離子體處理、塗層技術等,以改善膜的界麵性能、降低濃差極化或實現選擇性吸附。 物理混閤改性: 探討將具有特定功能的添加劑(如增塑劑、抗菌劑、導電填料等)與離子交換樹脂共混,以改善膜的綜閤性能。 第四部分:離子交換膜的應用 離子交換膜作為一種多功能的工程材料,在眾多領域展現齣巨大的應用潛力。本部分將重點介紹其關鍵應用。 水處理與淨化: 電去離子(EDI): 詳細闡述EDI技術的工作原理,離子交換膜(陽/陰離子交換膜)在其中如何實現對水中離子的選擇性遷移,從而生産高純水。 電滲析(ED): 介紹電滲析在脫鹽、廢水處理、濃縮等方麵的應用,分析陽/陰離子交換膜在電場作用下離子的定嚮遷移過程。 膜蒸餾(MD): 討論離子交換膜在某些特殊膜蒸餾工藝中的應用,以實現對特定離子的截留或傳導。 選擇性吸附與分離: 介紹利用離子交換膜對特定金屬離子、有機汙染物或生物分子進行選擇性吸附和分離的應用。 能源領域: 燃料電池: 重點介紹質子交換膜(PEMFC)中的質子交換膜(如Nafion®)作為核心部件,在傳遞質子、隔絕電子方麵的關鍵作用。同時,也會提及堿性燃料電池中的陰離子交換膜。 液流電池: 闡述離子交換膜在氧化還原液流電池(如釩液流電池)中作為隔膜,實現離子的傳輸和電解液的分隔,是電池性能和壽命的關鍵。 電解槽(如氯堿工業、水電解): 介紹在氯堿生産和水電解製氫過程中,離子交換膜(如陽離子交換膜)作為隔膜,分離産物、提高效率和降低能耗的作用。 化學與生物技術: 催化劑載體: 介紹將離子交換膜作為負載催化劑的載體,實現多相催化反應,提高催化劑的穩定性和可迴收性。 生物分離與傳感: 探討離子交換膜在生物分子(如蛋白質、DNA)的分離、純化以及用於生物傳感器的構建中的應用。 電化學閤成: 介紹利用離子交換膜在電化學反應中控製反應物和産物的遷移,實現選擇性閤成。 其他應用: 金屬迴收與精煉: 介紹離子交換膜在從工業廢水中迴收貴金屬或稀土元素中的應用。 食品工業: 探討離子交換膜在甜味劑純化、色素分離等方麵的潛在應用。 本書力求在理論與實踐之間搭建橋梁,通過詳實的原理闡述、豐富的實驗案例和深入的應用分析,幫助讀者全麵掌握離子交換膜的設計、製備、性能評估和應用策略。希望本書能激發更多創新性的研究,推動離子交換膜技術在解決未來挑戰中的更大貢獻。

用戶評價

評分

我是一名正在研究水處理技術的大學生,對《離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用》這本書的閱讀體驗,可以用“醍醐灌頂”來形容。這本書深入淺齣地介紹瞭離子交換膜的方方麵麵,從基礎原理到前沿應用,都進行瞭細緻的講解。 書中對膜製備工藝的描述,讓我對不同方法背後的科學原理有瞭更清晰的認識。例如,在介紹相轉化法時,書中詳細解釋瞭溶劑揮發、聚閤物結晶、相分離動力學等關鍵過程,以及這些過程如何影響膜的微觀形貌和孔結構。它還對比瞭不同溶劑體係(如DMF, NMP, DMSO)和添加劑(如PEG, PVP)對膜性能的影響,並通過大量實例,展示瞭如何通過優化這些參數來獲得具有特定孔徑和錶麵特性的膜。 令我印象深刻的是,書中對“缺陷”的討論。它不僅指齣瞭常見的膜缺陷類型(如微孔、宏觀缺陷、膜層不連續等),還詳細分析瞭這些缺陷産生的原因,以及如何通過控製製備工藝來避免或減小這些缺陷。這對於理解膜的實際性能以及如何提高其穩定性和分離效率至關重要。 在膜錶徵部分,書中對各種錶徵技術進行瞭全麵而深入的介紹。它不僅解釋瞭每種技術的原理和操作方法,還重點強調瞭如何綜閤運用多種錶徵手段來全麵評估膜的性能。例如,通過SEM和TEM觀察膜的微觀形貌,通過BET分析其孔結構,通過FTIR鑒定其化學組成,通過EIS評估其離子傳導能力。書中還通過大量案例研究,展示瞭如何利用這些錶徵結果來理解膜的性能與結構之間的關係,從而指導膜的優化設計。 這本書為我係統地梳理瞭離子交換膜的知識體係,讓我對這個領域有瞭更深刻的理解,也為我未來的學習和研究提供瞭堅實的基礎。

評分

我是一名在環境工程領域深耕多年的學者,一直關注著分離技術在水汙染治理中的應用。《離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用》這本書,如同一本百科全書,為我提供瞭關於離子交換膜領域最全麵、最深入的知識。書中對膜製備技術的細緻闡述,特彆是對於不同聚閤物體係(如聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚碸、聚酰亞胺等)在不同工藝條件下的行為進行瞭詳盡的分析,讓我對如何選擇和優化聚閤物材料以及製備工藝以獲得高性能膜有瞭更深刻的理解。 例如,在介紹相轉化法時,書中不僅講解瞭普通平膜的製備,還深入探討瞭中空縴維膜、管狀膜等特殊形貌膜的製備技術,並分析瞭不同形貌對傳質阻力和應用性能的影響。更讓我印象深刻的是,書中對“缺陷”的控製和理解進行瞭專門的論述,例如,如何通過優化溶劑係統和沉澱條件來減少膜的微孔或宏觀缺陷,從而提高膜的截留性能和穩定性。 在膜錶徵方麵,書中對各種分析手段的原理、操作、數據解讀進行瞭條理清晰的介紹,並強調瞭不同錶徵手段之間的協同性,例如,如何結閤SEM、AFM來觀察膜錶麵形貌和粗糙度,再通過BET來分析孔徑分布和比錶麵積,最後通過電化學測試來評估其傳質性能。書中還特彆指齣瞭在錶徵過程中可能遇到的陷阱和誤區,以及如何避免這些問題,這對於實際操作來說是極其寶貴的經驗。 此外,書中對膜的改性技術也進行瞭係統的梳理,從物理改性到化學改性,從錶麵改性到本體改性,都進行瞭詳盡的論述,並且結閤瞭大量的案例研究,展示瞭如何通過這些改性手段來提升膜的離子選擇性、抗汙染性、穩定性和其他關鍵性能。這本書不僅為我的研究提供瞭堅實的理論基礎,也為我解決實際工程問題提供瞭新的思路和方法。

評分

作為一名即將步入科研領域的研究生,我深知一本高質量的專業書籍對學術生涯的重要性。《離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用》這本書,恰恰是我理想中的“入行指南”。書中對離子交換膜製備工藝的講解,堪稱典範。作者並沒有僅僅停留在描述具體的實驗步驟,而是深入剖析瞭每種工藝背後的科學原理,例如,在介紹相轉化法時,作者詳細講解瞭溶劑揮發、聚閤物結晶、相分離動力學等關鍵過程,並分析瞭這些過程如何影響膜的微觀形貌和孔結構。 我特彆贊賞書中對“工藝參數優化”的詳盡論述。作者通過大量的實驗數據和圖錶,清晰地展示瞭聚閤物濃度、溶劑體係、沉澱浴條件、後處理溫度等關鍵參數如何影響膜的孔徑分布、截留性能、離子傳導率以及抗汙染性。例如,在優化用於海水淡化的納濾膜時,書中會指導讀者如何通過調節聚閤物濃度和溶劑組成,來獲得具有適宜孔徑和高水通量的膜,同時保持對二價鹽的高截留率。這種“參數-性能”的對應關係分析,對於指導實際的膜設計和製備具有極其重要的參考價值。 在膜錶徵部分,書中對各種分析技術的介紹,可以說是麵麵俱到,且深度十足。作者不僅講解瞭每種技術的原理和操作規程,更重要的是,他強調瞭如何根據研究目的選擇閤適的錶徵手段,以及如何綜閤運用多種錶徵結果來全麵準確地評估膜的性能。例如,在評估一種新型的質子交換膜時,書中會指導讀者如何結閤XPS分析磺酸基團的引入量和分布,如何利用EIS測量質子傳導率,如何通過SEM和AFM觀察其微觀形貌和錶麵形貌,並最終通過燃料電池的實際運行性能來驗證這些錶徵結果的有效性。這種係統性的錶徵思路,對於我開展科學研究提供瞭極大的幫助。 這本書的深度和廣度,以及其嚴謹的科學態度,都讓我受益匪淺,它為我開啓瞭離子交換膜領域的大門,也為我未來的科研之路指明瞭方嚮。

評分

作為一名在水處理領域摸爬滾打多年的工程師,我一直在尋找一本能全麵梳理離子交換膜技術前沿的書籍,終於讓我遇到瞭《離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用》。這本書簡直就像是我多年來在黑暗中摸索時,突然亮起的一盞指路明燈,其內容的深度和廣度遠超我的預期。 從最基礎的膜製備工藝講起,作者並沒有止步於理論的堆砌,而是深入剖析瞭不同製備方法(如相轉化法、電紡絲法、原位聚閤法等)背後的物理化學原理,以及它們如何影響膜的微觀結構和宏觀性能。 例如,在介紹相轉化法時,書中詳細闡述瞭溶劑選擇、聚閤物濃度、沉澱浴條件等關鍵參數的細微變化如何導緻膜孔徑分布、孔隙率、親疏水性等發生截麵性的改變,並配以大量精美的微觀形貌圖,讓我能夠直觀地理解理論與實踐之間的微妙聯係。 接著,書中對膜的錶徵方法進行瞭堪稱詳盡的梳理。 無論是物理化學錶徵(SEM, TEM, AFM, BET, FTIR, Raman等),還是電化學錶徵(電導率,傳遞數,電化學阻抗譜等),亦或是應用性能錶徵(離子選擇性,抗汙染性,通量等),書中都對每種方法的原理、操作流程、數據解讀進行瞭細緻入微的講解。 更令我驚喜的是,書中並非簡單羅列各種錶徵技術,而是強調瞭不同錶徵手段之間的互補性,以及如何通過綜閤運用多種錶徵結果來全麵、準確地評估和理解膜的性能。 例如,在評估一種新型磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜的性能時,作者會結閤SEM觀察其錶麵形貌,BET分析其比錶麵積和孔隙結構,FTIR鑒定其磺酸基團的引入情況,最後通過電化學阻抗譜和離子滲透實驗來量化其離子傳導能力和選擇性。 這種多角度、深層次的分析方法,讓我受益匪淺,也讓我對如何更有效地評估和優化自己的實驗結果有瞭全新的認識。

評分

作為一名正在攻讀高分子材料專業的博士生,我對《離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用》這本書的需求可謂是迫切而又精準。它如同一盞明燈,照亮瞭我研究方嚮的迷茫,提供瞭解決實際問題的強大工具。書中對於離子交換膜的製備方法,從經典的相轉化法到前沿的電紡絲法、3D打印技術,都進行瞭深入的剖析。作者並沒有停留在簡單地介紹工藝流程,而是花瞭大量的篇幅去講解每種方法背後的科學原理,例如,相轉化過程中溶劑揮發、聚閤物結晶、相分離動力學等關鍵過程,以及這些過程如何影響最終膜的微觀形貌、孔隙結構、官能團分布等。 我尤其欣賞書中關於“製備-結構-性能”之間關係的論述。作者通過大量的實驗數據和圖錶,清晰地展示瞭製備參數的微小變化如何導緻膜性能的巨大差異。例如,在介紹電紡絲製備聚閤物納米縴維膜時,書中詳細分析瞭電場強度、噴絲速度、聚閤物濃度、溶劑體係等因素對縴維直徑、孔隙率、取嚮等的影響,以及這些微觀結構特徵如何影響膜的離子傳導性和選擇性。這種深入的機理分析,讓我能夠更好地理解如何通過精確控製製備過程來設計和優化具有特定性能的離子交換膜。 在膜錶徵部分,書中不僅介紹瞭各種常用的錶徵技術(如SEM, TEM, AFM, BET, FTIR, Raman, XPS, EIS, 循環伏安法等),還重點講解瞭如何根據不同的研究目的選擇閤適的錶徵手段,以及如何綜閤運用多種錶徵結果來全麵準確地評估膜的性能。例如,在研究一種新型的磺化聚醚醚酮(SPEEK)質子交換膜時,書中會指導讀者如何通過XPS來確定磺酸基團的引入量和分布,通過EIS來評估質子傳導率,通過循環伏安法來研究其在不同電位下的氧化還原行為,並結閤SEM和AFM來觀察其微觀形貌和錶麵形貌。這種係統性的錶徵思路,對於我完成博士論文的研究非常有指導意義。

評分

作為一名在工業界從事分離技術研發多年的工程師,我一直在尋找一本能夠係統性梳理離子交換膜技術、並能提供實踐指導的書籍。《離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用》這本書,可以說是正中我的下懷,它提供的深度和廣度,遠超我的想象。書中對膜製備工藝的講解,我隻能用“庖丁解牛”來形容,極其精細且直擊本質。例如,在討論相轉化法時,作者不僅僅是講解瞭溶劑、聚閤物、非溶劑等基本要素,而是深入分析瞭溶劑與聚閤物之間的相互作用(如溶解度參數、Flory-Huggins參數),聚閤物在溶劑中的鏈運動能力,以及它們如何影響最終膜的動力學和熱力學過程。 我尤其欣賞書中對於“成膜過程的動力學與熱力學”的深入探討。作者通過對溶劑揮發速率、聚閤物結晶速率、相分離速率等關鍵動力學參數的細緻分析,解釋瞭它們如何影響膜的孔隙結構、孔徑分布以及膜層厚度。同時,書中還結閤瞭相圖和相變理論,分析瞭相分離的熱力學驅動力,從而幫助讀者理解為何在特定的條件下會形成某種微觀形貌。這種基於第一性原理的分析,使得書中內容不僅僅是經驗的總結,更是科學的嚴謹論證,這對於我們進行工藝優化和放大生産具有極其重要的指導意義。 在膜錶徵方麵,書中對各種分析手段的介紹,不僅是原理的講解,更是對數據解讀的深入剖析。例如,在講解電化學阻抗譜(EIS)時,書中不僅列齣瞭奈奎斯特圖和波特圖等基本圖譜,還詳細講解瞭如何通過擬閤電路模型來提取膜的電阻、電容等參數,並如何通過這些參數來評估膜的離子傳導能力、擴散阻力等關鍵性能。書中還通過大量的實例,展示瞭如何將EIS與其他錶徵手段(如SEM、TEM、XPS)相結閤,來全麵理解膜的性能與結構之間的內在聯係。這種係統性的錶徵思路,對於我們解決實際生産中的膜汙染、通量下降等問題,提供瞭非常有價值的思路。 這本書的內容非常貼近工業實際,對於我們進行新材料開發和工藝改進具有極大的參考價值。

評分

在我近二十年的材料科學研究生涯中,閱讀過無數關於分離膜的專著,《離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用》這本書無疑是我近年來遇到的最傑齣的一部。其內容之詳實,論述之嚴謹,視角之獨到,都讓我嘆為觀止。書中對於離子交換膜的製備,不僅僅是工藝方法的羅列,更是對每種方法背後物理化學原理的深刻剖析。例如,在論述相轉化法時,作者不僅詳細講解瞭溶劑選擇、聚閤物濃度、沉澱浴條件等基本參數的影響,還深入探討瞭溶劑揮發速率、聚閤物結晶動力學、相分離機製(如火山型、海島型)等復雜過程,並配以精美的相圖和動力學麯綫,讓讀者對宏觀製備參數如何調控微觀膜結構有瞭極其深刻的理解。 在膜錶徵部分,本書更是做到瞭極緻。它詳盡地介紹瞭從宏觀到微觀,從物理到化學,從靜態到動態的幾乎所有常用和前沿的錶徵手段。我尤其欣賞書中對“錶徵結果解讀”的強調,作者並非簡單地羅列數據,而是深入分析瞭不同錶徵手段之間可能存在的關聯性,以及如何通過綜閤運用多種信息來更全麵、更準確地評估膜的性能。例如,在評估一種新型的磺化聚醚醚酮(SPEEK)質子交換膜時,作者會指導讀者如何結閤XPS分析磺酸基的引入量和分布,如何利用EIS測量不同濕度下的質子傳導率,如何通過SEM和AFM觀察其微觀形貌和粗糙度,並最終通過燃料電池的實際運行性能來驗證這些錶徵結果的有效性。這種“從微觀機理到宏觀應用”的完整鏈條式分析,極大地提升瞭本書的價值。 此外,書中對膜改性策略的論述,也讓我耳目一新。作者不僅列舉瞭錶麵接枝、本體摻雜、納米復閤等多種改性方法,更重要的是,他深入分析瞭這些改性方法如何改變膜的離子傳導機製、選擇性、穩定性以及抗汙染能力,並結閤大量的實驗數據和理論模型,解釋瞭改性效果背後的科學原理。例如,在討論如何提高膜的抗汙染性時,書中詳細介紹瞭引入疏水性基團、設計特定錶麵形貌、負載抗菌劑等多種策略,並分析瞭這些策略對膜通量、截留率以及使用壽命的影響。這本書不僅為我提供瞭豐富的學術參考,更重要的是,它激發瞭我對離子交換膜技術未來發展方嚮的深入思考。

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這本書的齣現,可以說是填補瞭我對高性能分離材料領域認知的巨大空白。在閱讀《離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用》的過程中,我仿佛置身於一個巨大的實驗室,與作者一起探索著離子交換膜的無限可能。書中對膜改性部分的論述尤為精彩,它不僅僅是簡單地列舉瞭各種改性策略,而是深入探討瞭這些策略背後的科學邏輯以及它們如何協同作用以實現特定功能。例如,在討論錶麵接枝改性時,作者詳細介紹瞭如何通過原子轉移自由基聚閤(ATRP)、可逆加成-斷裂鏈轉移聚閤(RAFT)等可控聚閤技術,在膜錶麵精確地引入具有特定官能團(如季銨基、磺酸基、羧基等)的聚閤物刷,從而顯著提高膜的離子交換容量、親水性、抗汙染能力,甚至賦予其特定的識彆功能。書中還對內層改性(如摻雜、共混)進行瞭詳盡的闡述,並通過大量的實驗數據和模擬分析,揭示瞭如何通過調控摻雜物的種類、濃度以及聚閤物基體的組成,來優化膜的離子傳導路徑,降低歐姆電阻,提高分離效率。 更為重要的是,書中在介紹改性方法時,始終將應用場景作為導嚮。比如,在討論用於海水淡化的納濾膜改性時,會重點介紹如何引入疏水性基團來提高抗汙染性能,同時保持對多價離子的選擇性截留;而在討論用於燃料電池的質子交換膜改性時,則會著重介紹如何提高質子傳導率,同時保持良好的機械強度和化學穩定性。這種“問題導嚮”的敘述方式,使得書中內容更具實踐指導意義,也讓我能夠更清晰地理解各種改性策略在不同應用中的優勢和局限性。書中對生物質能源、催化劑載體、傳感器等新興領域的離子交換膜應用也進行瞭前瞻性的探討,為我打開瞭新的研究視野,讓我看到瞭離子交換膜技術更廣闊的發展前景。

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我是一名對材料科學充滿好奇心的普通讀者,偶然間翻閱瞭《離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用》這本書,原本以為會是一本枯燥乏味的學術著作,沒想到卻被其嚴謹的邏輯、生動的闡述以及豐富的實例深深吸引。書中對離子交換膜的製備,從最基本的聚閤物選擇,到復雜的成膜工藝,都進行瞭細緻入微的講解。 我尤其喜歡書中對“結構-性能關係”的強調。作者通過大量的圖示和數據,清晰地展示瞭膜的微觀結構(如孔徑大小、孔隙率、官能團密度)如何直接影響其宏觀性能(如離子選擇性、傳質通量、抗汙染能力)。例如,在介紹如何提高質子交換膜的質子傳導率時,書中詳細闡述瞭通過引入更多的磺酸基團、優化膜的微觀形貌(如形成連續的質子傳導通道)、以及控製膜的溶脹度等方法,並用實驗數據證明瞭這些方法的效果。這種清晰的因果關係闡述,讓我能夠輕鬆理解復雜的科學原理。 在膜錶徵部分,書中對各種分析手段的介紹,就像是帶我進行瞭一次虛擬的實驗室之旅。我通過閱讀,瞭解瞭掃描電子顯微鏡(SEM)如何“看到”膜的錶麵和截麵,原子力顯微鏡(AFM)如何“觸摸”到膜的微觀起伏,傅裏葉變換紅外光譜(FTIR)如何“聽”到膜中不同原子的“聲音”,以及電化學阻抗譜(EIS)如何“測量”膜的導電能力。更重要的是,書中強調瞭這些錶徵手段是如何被用來“診斷”膜的“健康狀況”,從而指導我們進行“治療”(即改性)。 書中豐富的案例研究,讓我看到瞭離子交換膜在各個領域的廣泛應用,比如海水淡化、汙水處理、能源儲存、生物傳感器等。這些鮮活的應用案例,讓我深刻體會到離子交換膜技術的重要性和其廣闊的發展前景。這本書不僅讓我對離子交換膜有瞭全新的認識,也激發瞭我對科學研究的濃厚興趣。

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作為一名化工行業的初入者,我對《離子交換膜:製備,錶徵,改性和應用》這本書的評價,充滿瞭驚嘆和學習的渴望。這本書就像一本厚重的技術手冊,為我打開瞭通往神奇的離子交換膜世界的大門。書中對膜製備的講解,從基礎的高分子溶解、溶液流變學,到精密的相分離動力學,再到宏觀的成膜工藝,都進行瞭非常詳盡且易於理解的闡述。 我特彆喜歡書中關於“工藝參數與膜性能關係”的詳細分析。比如,在介紹聚偏氟乙烯(PVDF)基質膜的製備時,書中列舉瞭溶劑選擇(如NMP, DMF, DMAc)、添加劑(如PEG, PVP)以及沉澱浴條件(如溫度, 溶劑類型)對最終膜的孔結構(如孔徑大小、孔隙率、連通性)和錶麵形貌的影響,並配以大量的實測數據和微觀圖譜,讓我能夠直觀地感受到這些參數對膜性能的決定性作用。書中還特彆強調瞭“缺陷”的控製,如“指狀生長”現象,並給齣瞭避免這些缺陷的有效措施,這對於我這種初學者來說,簡直是避免“踩坑”的寶貴經驗。 在膜錶徵方麵,書中對各種手段的介紹,不亞於一本儀器操作指南。它詳細解釋瞭掃描電子顯微鏡(SEM)如何觀察膜的錶麵和截麵形貌,透射電子顯微鏡(TEM)如何解析膜的內部微觀結構,原子力顯微鏡(AFM)如何測量膜的錶麵粗糙度和形貌特徵,BET吸附法如何測定膜的比錶麵積和孔徑分布,傅裏葉變換紅外光譜(FTIR)如何識彆膜的化學組成和官能團,以及電化學阻抗譜(EIS)如何評估膜的離子傳導性能。書中更注重的是如何將這些錶徵技術有機結閤,形成一個完整的性能評估體係,從而更深入地理解膜的內在特性。 我從中學習到的,不僅僅是理論知識,更是解決實際問題的思路和方法。這本書的深度和廣度,讓我對離子交換膜這一關鍵材料有瞭全新的認識,也激發瞭我不斷探索其在工業應用中巨大潛力的熱情。

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很專業的書,紙質不錯呀,用來學習的;實用是關鍵。

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好書

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