电控离子交换技术及应用
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作者王忠德，郝晓刚，杜晓 等著
出版社化学工业出版社
ISBN9787122300201
出版时间2017-08
装帧平装
开本16开
定价78元
货号25125746
上书时间2024-10-31
商品详情
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前言
电控离子交换技术（Electrochemically Switched Ion Exchange,ESIX）是将电化学方法和传统的离子交换技术相结合而衍生出来的一种新型离子交换技术。通过调节电活性材料的氧化还原电位来控制离子的置入和释放，分离与回收提纯溶液中的离子。该技术可突破化学吸附平衡的限制，提高了离子置入动力学及离子交换容量等，而且消除了化学再生产生的二次污染，是一种环境友好的新型水处理技术。电控离子交换技术核心是对目标离子具有选择性的电控离子交换材料施加氧化还原电位，改变其氧化还原状态（即荷电性能），为了维持膜的电中性，溶液中的阴、阳离子置入或者置出。目前电活性离子交换材料主要包括无机半导体、导电聚合物及其有机/无机杂化材料，其中无机电活性离子交换材料的代表为普鲁士蓝过渡金属类似物，可用于电控阳离子交换，如碱金属或碱土金属分离，而导电聚合物如PANI、聚吡咯（PPy）、聚乙烯二氧噻吩（PEDOT）等掺杂小的阴离子可用于电控分离阴离子；掺杂大的阴离子如聚苯乙烯磺酸钠（PSS）后，可用于电控分离阳离子分离及提纯。无机电活性离子交换材料具有相对稳定的晶体结构、良好的稳定性和高的离子选择性，然而限制其应用的主要因素包括难以加工成型以及与导电基体相对较弱的粘附力。有机导电聚合物可以轻松地通过电化学方法沉积到电极表面，而且膜的质量可以根据沉积时间有效地调控，但选择性差。结合有机电活性离子交换材料与无机电活性离子交换材料二者的优点，制备有机/无机杂化材料，期望产生协同效应并具有优良的电控离子交换性能。本书以电控离子交换技术在水处理方面应用的研究成果为主线，结合了国内外的有关参考文献，较系统地介绍了电控离子交换技术。同时提出了一些新的电化学控制离子交换机制，详细介绍了电控离子交换技术对不同离子选择性分离与提纯机理，电活性材料的选择，电控离子交换工艺及设备设计，并注重其应用与原理的结合。全书共分为10章，内容主要包括电控离子交换机制，电控离子交换材料及其制备过程，电控离子交换技术对碱金属离子、碱土金属离子、稀土金属钇离子、重金属离子和阴离子的分离与提纯技术及其在传感器方面的应用，后介绍了电控离子交换工艺及设备设计。本书具有较强的技术性和应用性，可供从事电控离子交换领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校环境工程、化学工程及相关专业师生参阅。本书的研究工作得到了国家自然科学基金项目（21476156，21576184，21276173，21306123）、山西省基金项目（2012011020-5）、山西省高校优秀青年学术带头人项目、山西省归国人员留学基金（2015-039）及太原理工大学优秀青年基金项目的大力支持。本书主要由王忠德、郝晓刚、杜晓等著，其中郝晓刚撰写前言；杜晓撰写第1章；王忠德著写第2章～第10章。另外，刘晔和高凤凤博士负责校核，王美娟、杨庆锁、李帅等硕士参与图表的校核。全书后由王忠德、郝晓刚统稿、定稿。感谢国家自然科学基金委、山西省科技厅、山西省归国留学人员办公室在资金方面的资助，感谢历届博士研究生和硕士研究生的辛勤工作。限于著者水平和著写时间，书中不妥和疏漏之处在所难免，欢迎广大专家、学者和工程技术人员批评指正。著者2017年3月
导语摘要
本书在作者及其团队对电控离子交换技术多年研究成果的基础上编著而成，内容包括电控离子交换机制，电控离子交换材料的设计、结构与可控合成，碱金属、碱土金属、稀土金属钇、重金属、阴离子的分离方法的制备及表征，电控离子交换在传感器方面的应用，电控离子交换工艺及设备设计等。本书具有较强的技术性和应用性，可供环境工程、化学工程等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也供高等学校相关专业师生参阅。
商品简介
本书在作者及其团队对电控离子交换技术多年研究成果的基础上编著而成，内容包括电控离子交换机制，电控离子交换材料的设计、结构与可控合成，碱金属、碱土金属、稀土金属钇、重金属、阴离子的分离方法的制备及表征，电控离子交换在传感器方面的应用，电控离子交换工艺及设备设计等。本书具有较强的技术性和应用性，可供环境工程、化学工程等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也供高等学校相关专业师生参阅。
作者简介
王忠德：太原理工大学化学化工学院副教授，加拿大滑铁卢大学访问学者。长期从事电活性功能材料和水处理方面的研究。主持和参与国家863项目一项、科技部中日合作项目一项，日本学术振兴会（JSPS）项目一项，国家自然科学基金三项和省基金和回国留学人员基金等项目十余项。发表sci论文20余篇论文，合作申请国家发明专利10余项。
目录1绪论1
1.1重金属离子来源1
1.2重金属离子的危害2
1.3重金属处理3
1.3.1化学法3
1.3.2电解法4
1.3.3吸附法4
1.3.4膜分离法5
1.4研究思路5
参考文献6
2电控离子交换机制7
2.1直接电位驱动金属离子法7
2.2间接电位驱动法11
2.2.1电位触发质子自交换驱动法11
2.2.2电位触发pH响应驱动技术离子12
参考文献15
3电控离子交换材料及其制备过程19
3.1引言19
3.2电活性离子交换材料的分类21
3.2.1无机电活性离子交换材料21
3.2.2有机电活性离子交换材料24
3.2.3有机无机杂化电活性离子交换材料27
3.3电活性离子交换材料的合成27
3.3.1无机电活性离子交换材料的合成27
3.3.2有机电活性离子交换材料的合成32
3.3.3有机无机杂化的电活性离子交换材料的合成36
参考文献37
4碱金属离子分离43
4.1引言43
4.2电控锂离子分离44
4.2.1电控锂离子分离机理44
4.2.2λ-MnO2/PPy/PSS复合膜的制备及结构表征45
4.2.3λ-MnO2/PPy/PSS复合膜的性能表征47
4.3电控铯离子分离49
4.3.1铁氰化镍的电控锂离子分离机理49
4.3.2铁氰化镍的制备和结构表征50
4.3.3铁氰化镍的Cs 分离性能54
4.3.4NiHCF/碳毡膜电极电控离子交换连续分离Cs 58
4.4小结60
参考文献61
5碱土金属离子分离63
5.1引言63
5.2钙镁离子分离64
5.2.1电控离子选择渗透(ESIP)机理研究64
5.2.2形貌表征65
5.2.3ESIP膜的电流-电位响应性测试65
5.2.4脉冲电位对于Ca2 、Mg2 去除率的影响68
5.2.5外部电场对于Ca2 、Mg2 去除率的影响68
5.2.6脉冲电位与恒定电位对ESIP膜的影响70
5.3锶钡离子分离71
5.3.1NiHCF膜对Mg2 /Ba2 的选择性71
5.3.2NiHCF膜对Mg2 /Sr2 的选择性73
5.3.3NiHCF膜寿命/稳定性76
5.4本章小结77
参考文献77
6稀土金属钇离子分离79
6.1引言79
6.2离子印迹聚合物吸脱附钇离子80
6.2.1离子印迹聚合物80
6.2.2离子印迹FCN/PPy复合膜80
6.2.3Y3 -FCN/PPy复合膜的吸附效果研究85
6.3电活性铁氰化镍对稀土钇的电控离子分离97
6.4结论100
参考文献100
7重金属离子分离103
7.1引言103
7.2铅离子分离104
7.2.1ESIX分离铅离子机理104
7.2.2α-ZrP/PANI杂化膜的制备及表征106
7.2.3α-ZrP/PANI杂化膜对Pb2 的ESIX性能研究109
7.2.4电位响应对吸附速率的影响114
7.2.5ESIX工艺放大115
7.3铜离子分离120
7.3.1ESIX分离铜离子机理120
7.3.2PPDA膜的制备121
7.3.3PPDA膜电极离子交换性能的研究122
7.4镍离子分离125
7.4.1ESIX去除镍离子机理125
7.4.2膜电极的制备及表征126
7.4.3α-ZrP/PANI膜电极ESIX去除镍离子性能研究127
7.4.4结晶度对交换容量影响130
7.4.5Ni2 -FCN/PPy离子印迹聚合物合成133
7.4.6Ni2 -FCN/PPy复合膜的ESIX表征135
7.4.7Ni2 -FCN/PPy复合膜的ESIX性能研究138
7.5镉离子分离141
7.5.1α-ZrP/PANI及α-ZrP的形貌表征141
7.5.2α-ZrP/PANI/PTCF膜电极离子交换性能研究142
7.5.3α-ZrP/PANI/PTCF膜电极吸、脱附及循环寿命144
7.6其他重金属分离146
参考文献149
8阴离子分离152
8.1引言152
8.2氟离子分离153
8.2.1Fe3O4@PPy复合纳米颗粒的性质153
8.2.2Fe3O4@PPy复合纳米颗粒电化学吸附性能研究155
8.2.3吸脱附性能及稳定性测试155
8.3碘离子分离158
8.3.1ESIX分离I-机理158
8.3.2PPy/PTCF膜电极制备159
8.3.3PPy/PTCF膜电极去除碘离子性能研究160
8.3.4PPy/PTCF电极的吸、脱附及循环稳定性161
参考文献164
9电控离子交换在传感器方面的应用165
9.1引言165
9.2有机无机杂化材料（α-ZrP/PANI）在传感器中的应用166
9.2.1α-ZrP/PANI杂化膜检测K 的机理166
9.2.2α-ZrP/PANI杂化膜对K 的检测性能167
9.2.3α-ZrP/PANI杂化膜的抗干扰性能169
9.2.4α-ZrP/PANI杂化膜的重现性和可逆性170
9.3小结171
参考文献171
10电控离子交换工艺及设备设计173
10.1引言173
10.2电控离子交换工艺及设备设计175
10.2.1间歇操作式的电控离子交换工艺175
10.2.2半连续操作式的电控离子交换工艺176
10.2.3连续操作式的电控离子交换工艺-电控离子选择渗透系统184
10.3展望187
参考文献188
内容摘要
本书在作者及其团队对电控离子交换技术多年研究成果的基础上编著而成，内容包括电控离子交换机制，电控离子交换材料的设计、结构与可控合成，碱金属、碱土金属、稀土金属钇、重金属、阴离子的分离方法的制备及表征，电控离子交换在传感器方面的应用，电控离子交换工艺及设备设计等。本书具有较强的技术性和应用性，可供环境工程、化学工程等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也供高等学校相关专业师生参阅。
主编推荐
王忠德：太原理工大学化学化工学院副教授，加拿大滑铁卢大学访问学者。长期从事电活性功能材料和水处理方面的研究。主持和参与国家863项目一项、科技部中日合作项目一项，日本学术振兴会（JSPS）项目一项，国家自然科学基金三项和省基金和回国留学人员基金等项目十余项。发表sci论文20余篇论文，合作申请国家发明专利10余项。
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