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《现代精细化工技术前沿探索》 图书简介 一、 时代背景与学科定位 本书聚焦于21世纪以来，精细化工领域涌现出的颠覆性技术、绿色化转型路径以及高附加值产品链的构建。在当前全球对可持续发展、能源效率和材料性能提出更高要求的背景下，传统化工路径正面临深刻的结构性调整。本书旨在为化工研发人员、工程师、高级技术院校师生提供一个全面、深入且具有前瞻性的知识框架，探讨如何利用先进的催化体系、智能制造技术和生物技术，实现传统化工到现代精细化工的跨越。 本书的核心定位在于“前沿”与“应用”的结合，避开大宗化学品的传统流程描述，着重解析那些决定未来产业竞争力的关键技术节点和创新工艺。我们坚信，精细化工的发展已不再仅仅依赖于反应条件的优化，更依赖于对分子层面过程的精确控制和系统工程的集成创新。 二、 核心章节与内容深度解析 本书共分为七大部分，涵盖了从基础理论突破到工业化应用的完整链条。 第一部分：绿色催化与反应工程的革新 本部分彻底摒弃了对传统高能耗、高污染催化剂的介绍，转而深入探讨单原子催化（SACs）、金属有机框架（MOFs）在选择性氧化、不对称合成中的应用潜力。内容细致到催化剂的理论设计（基于密度泛函理论DFT的活性位点预测），以及反应器中复杂流场与催化剂颗粒的相互作用（计算流体力学CFD模拟的应用）。重点剖析了利用光催化和电催化技术，在温和条件下实现惰性分子活化的前沿案例，例如二氧化碳捕获与高值转化路径研究。 第二部分：生物基化学品与酶工程 面对化石资源的日益枯竭，生物制造已成为精细化工的重要战略方向。本部分详细阐述了合成生物学工具如何被应用于微生物菌株的代谢通路重构，以高效生产医药中间体、特种单体和生物可降解高分子前体。我们详细对比了基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）在提高目标产物滴度、转化率和选择性方面的最新进展。此外，对固定化酶技术、酶促反应器的放大效应进行了详尽的工程学分析。 第三部分：高选择性分离技术与过程强化 在精细化工中，分离提纯的成本往往占据总成本的40%以上。本部分聚焦于打破传统蒸馏和萃取的局限性。内容涵盖了膜分离技术（如纳滤、渗透蒸发）在溶剂回收和手性分离中的突破，以及吸附分离过程的分子筛设计。特别引入了过程强化（Process Intensification, PI）的概念，系统性地介绍了微反应器技术在处理高危反应、精确控制停留时间分布（RTD）方面的优势，并提供了多功能集成反应器（如反应-分离集成设备）的工程实例分析。 第四部分：特种功能材料的分子构筑 本部分关注用于信息技术、新能源和高端制造领域的特种化学品。重点解析了有机发光二极管（OLED）材料的电子结构调控，包括主体材料的能级匹配与寿命提升技术。此外，对高性能阻燃剂、高折射率树脂单体的合成路线进行了深入剖析，强调了通过精细控制聚合反应动力学，实现分子量分布窄化和结构规整性的重要性。 第五部分：智能传感与过程分析技术（PAT） 现代精细化工生产的本质是信息的获取与反馈。本部分详述了如何将过程分析技术（PAT）嵌入生产流程，实现从“事后检验”到“实时控制”的转变。内容细致到拉曼光谱、近红外光谱（NIR）在线监测反应物、中间体和最终产品纯度的技术规范，以及如何利用多元数据分析（MVDA）方法处理高维过程数据，建立可靠的过程模型，实现对反应终点的精准预测和批次间质量的稳定控制。 第六部分：化工过程的数字化与安全优化 本部分探讨了化工生产的数字化转型趋势，关注工业物联网（IIoT）在化工领域的落地应用。内容包括如何利用大数据分析优化生产调度、能耗管理和设备健康监测。同时，对本质安全（Inherently Safer Design, ISD）的设计理念进行了深入探讨，分析了如何通过工艺本身（如替代高危溶剂、采用微通道反应器）而非外部防护（如泄压阀）来降低事故风险，并提供了风险矩阵评估的工程案例。 第七部分：法规遵从与可持续供应链 精细化工产品的复杂性要求更严格的法规管理。本部分概述了全球主要化学品管理体系（如REACH, TSCA）对新型化学物质申报的要求，以及“从摇篮到坟墓”的生命周期评估（LCA）方法论在指导绿色产品设计中的应用。强调了化学品供应链的可追溯性、风险评估和负责任的化学管理（Responsible Care）。 三、 读者对象 本书适合在精细化工、材料科学、应用化学、生物工程等领域从事研发、工艺设计与优化的工程师、科研人员，以及有志于深入理解现代化工技术体系的高年级本科生和研究生。阅读本书，读者将获得超越传统教科书知识的、面向未来产业需求的系统性技术洞察力。
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