化工吸附分离过程

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出版者:
作者:叶振华
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页数:0
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出版时间:1992-1
价格:0
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isbn号码:9787800432262
丛书系列:
图书标签:
  • 分离
  • 化工分离
  • 吸附
  • 分离过程
  • 化工工程
  • 传质
  • 吸附剂
  • 工业催化
  • 环境工程
  • 过程强化
  • 膜分离
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具体描述

《新材料的微观结构与宏观性能关联研究》 图书简介 本书深入探讨了新材料在微观尺度上的结构特征,如何决定并调控其宏观物理、化学及工程性能的复杂关联。全书聚焦于材料科学的前沿领域,特别是功能性材料在极端环境下的行为机制,旨在为新一代高性能材料的设计、合成与应用提供理论指导和实验验证。 本书的撰写立足于多尺度建模与先进表征技术的有机结合,力求揭示材料内部从原子排列、晶界结构到缺陷分布等微观要素,如何通过界面效应、应力集中或传质动力学等途径,最终影响材料的强度、导电性、催化活性乃至服役寿命。 第一部分:材料微观结构表征的先进技术 本部分系统梳理了现代材料科学中用于解析微观结构的尖端技术。详细介绍了高分辨透射电子显微镜(HRTEM)在晶格缺陷、相界面分析中的应用,特别关注了球差校正技术对亚埃尺度成像的突破。 同步辐射X射线散射技术(SAXS/WAXS): 深入阐述了如何利用不同尺度的散射信息,对纳米颗粒、孔隙结构以及高分子链的聚集态进行定量分析。着重讨论了原位(in-situ)实验技术,以便捕获材料在受力、加热或化学反应过程中的动态结构变化。 原子力显微镜(AFM)及其衍生技术: 详细介绍了力谱分析、电势成像(KPFM)和扫描开尔文探针技术,如何用于揭示材料表面的形貌、局部电荷分布和功函数差异,这些参数直接关系到材料的电化学性能和摩擦学行为。 中子衍射与拉曼光谱: 讨论了这些技术在探测轻元素分布、晶格振动模式以及化学键合状态上的独特优势,尤其是在锂离子电池电极材料的脱嵌锂过程中的原子重构研究。 第二部分:结构-性能关联的理论建模与计算模拟 理论计算是连接微观结构与宏观性能的桥梁。本部分侧重于介绍从第一性原理到介观模拟的层次化计算方法。 密度泛函理论(DFT)的应用: 详细阐述了如何运用DFT计算材料的电子结构、形成能、缺陷能垒以及反应过渡态,为理解材料的电子输运和催化活性提供精确的量子力学基础。特别关注了表面吸附能和界面结合能的计算方法。 分子动力学(MD)模拟: 重点介绍了如何利用MD模拟大尺度的原子运动和时间演化过程。内容涵盖了扩散系数的计算、高分子链的拓扑结构演变,以及在高温高压下材料的相变行为。通过构建精细的相互作用势,模拟材料在非平衡态下的响应。 相场法(Phase-Field Modeling): 阐述了相场法在描述材料微观结构演化,如晶粒生长、相分离和裂纹萌生等过程中的优势。重点解析了如何将热力学驱动力和动力学系数耦合到相场方程中,以重现复杂的微纳尺度结构形成过程。 第三部分:特定功能材料的微观调控策略 本部分结合前沿应用案例,展示了如何根据性能需求,设计和调控材料的微观结构。 高性能能源材料: 聚焦于固态电解质和高熵合金电极材料。探讨了晶界阻抗、离子迁移通道设计以及表面钝化层对界面电阻和循环稳定性的影响。通过引入结构无序和亚稳态相,实现电荷存储能力的突破。 先进结构材料: 深入分析了金属和陶瓷材料中孪晶界、高角度晶界对塑性、疲劳裂纹扩展路径的束缚效应。研究了通过热机械处理诱导的亚结构细化和织构控制,以实现超高强度和韧性的协同优化。 催化与分离材料: 讨论了活性位点结构、孔道尺寸分布(介孔、微孔)以及载体材料的表面化学性质如何共同决定催化剂的选择性与寿命。重点解析了空间限域效应(Confinement Effect)在提高反应效率中的作用机制。 第四部分:多场耦合作用下的材料失效行为 材料在实际服役中往往面临温度、应力、辐射或腐蚀等多种因素的共同作用。本部分旨在揭示这些复杂耦合作用下,材料微观结构演化的失稳机制。 辐照损伤与修复: 针对核材料,分析了高能粒子辐照引起的空位、间隙原子团簇的形成与迁移,以及这些缺陷如何聚集形成气泡或位错环,最终导致材料的膨胀和脆化。探讨了通过预先引入的纳米沉淀物或位错源来“陷阱化”辐射缺陷的策略。 疲劳与断裂的微观起源: 从原子尺度的键的断裂到宏观裂纹的扩展,本章系统梳理了疲劳裂纹萌生阶段的滑移带形成、Persistent Slip Bands(PSBs)的演化路径。利用电镜观察技术,追踪了裂纹尖端前沿的塑性区和孔洞的成核、长大过程。 高温蠕变与界面扩散: 针对高温合金,探讨了晶界扩散、晶内位错攀移等机制在蠕变过程中的主导地位。利用体积分数表征,量化了第二相沉淀物对位错运动的钉扎效应,并结合应力松弛实验数据,校核了热力学模型。 本书内容深入且专业,全面覆盖了从原子尺度到工程应用的全链条研究范式,是材料科学、化学工程、物理学及相关领域高年级本科生、研究生以及科研人员不可或缺的参考工具书。 目标读者群体: 材料科学家、物理化学研究人员、化学工程师、材料设计与开发工程师。

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这本书在**数据图表和案例分析**的呈现上做到了极致的清晰与详尽。我特别留意了书中引用的各种**实验数据图**,它们大多来自近五年的高质量期刊或工业报告,图例标注极其规范,坐标轴的单位和刻度都清晰可见,避免了许多教材中常见的“模糊不清”的问题。例如,在讨论不同溶剂体系对特定混合物选择性影响时,书中直接给出了**三元相图和多重等温线**的复杂图表,并附带了对图表上关键拐点的文字解释,指出了在哪个操作点需要特别注意相平衡的非理想性。这种**“所见即所得”**的呈现方式,极大地降低了信息解读的难度。它不仅仅是告诉你结论,更是清晰地展示了支撑这个结论的**原始数据结构**,这对于需要快速进行工程选型或进行数据对比验证的工程师而言,是极大的便利。

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这本书的**叙述风格**非常独特,它不像传统的教科书那样枯燥乏味,反而像一位经验极其丰富的工程师在跟你**面对面传授“江湖经验”**。尤其是在讨论**实际操作中的“陷阱”和“优化点”**时,作者的笔触显得格外生动。比如,在谈到变压吸附(PSA)装置放大效应时,他用了很大篇幅描述了在放大过程中,由于传质阻力变化导致的实际操作周期与理论计算值出现偏差的情况,并给出了几种基于经验的修正方法。这种**“我踩过的坑,你别再踩”**的语气,对于刚刚接触工业装置设计的初学者来说,简直是及时雨。我特别欣赏作者在讲解**过程控制**时那种务实的态度,他没有停留在PID控制的数学公式上,而是结合不同吸附剂的再生特性,解释了为什么某些流程更适合采用间歇式操作而非连续式,这种对**系统集成和经济性**的深度考量,是纯理论书籍里很少能找到的。它让我明白,工程的精髓在于平衡理想与现实。

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从**结构逻辑和知识体系构建**的角度来看,这本书的处理方式堪称典范。它的章节安排遵循了从“物理本质”到“工程实现”再到“经济评估”的完整闭环。前几章打下了坚实的**热力学和动力学基础**,确保读者理解了吸附/脱附的驱动力和速率限制因素。随后,作者平稳过渡到对**不同吸附设备类型**的详细剖析,如固定床、流化床的优缺点对比,以及关键的流体力学考量。最精彩的是,在最后一部分,它探讨了**分离过程的能耗分析与绿色化学指标**,用**E-Factor(环境因子)**和**能耗比**等工具来量化不同分离方案的优劣。这种从微观到宏观、从技术到环境责任的层层递进,使得读者能够建立一个**多维度评估体系**,而非仅仅关注分离效率这一个指标,非常适合作为高级工程师的参考手册。

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最令我印象深刻的是其对**新型分离技术交叉领域**的关注。现在很多书籍都停留在分子筛和活性炭的传统领域,但这本书却花了不少篇幅探讨了**金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)**在气体分离中的潜力,这无疑紧跟了材料科学的前沿。作者不仅介绍了这些新型材料的结构优势,更重要的是,他深入分析了它们在**稳定性、机械强度和长期循环使用**方面所面临的工程化挑战。例如,书中提到了MOFs在水蒸气环境下的水解敏感性,并对比了不同表面改性策略如何提高其在苛刻条件下的稳定性。这种将**前沿材料科学与严肃的化工过程工程**紧密结合的叙事方式,极大地拓展了我对未来分离技术可能性的想象。它不仅仅是一本关于“现有技术”的书,更像是一本关于“未来十年可能主导市场的分离方案”的预研报告。

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这本书的**内容广度**着实让人惊喜。我原本以为这会是一本专注于某个特定分离技术的深度钻研,毕竟书名听起来就挺专业。然而,翻开目录,我发现它像一张巨大的网络图,涵盖了从基础的物理化学原理到各种工业化应用实例。特别是关于**吸附剂的制备与表征**那一章,作者没有仅仅停留在理论介绍,而是详细阐述了不同合成路线如何影响孔隙结构和表面化学性质,甚至提到了如何利用先进的**同步辐射技术**来观察吸附剂的微观变化。对于我这种需要在实验室验证理论的科研人员来说,这种详实的工艺细节简直是宝藏。而且,书中对**模拟与建模**的介绍也相当到位,它不仅提到了经典的穿透曲线预测模型,还引入了最新的**分子动力学模拟**在理解吸附机理方面的应用,这让整本书的视野一下子从传统的单元操作提升到了现代化学工程的交叉前沿。读完这部分,我感觉自己对“如何设计一个高效的分离系统”有了更宏观的理解,不再是只见树木不见森林了。

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