环境过程中的离子交换:基础、应用与可持续技术

离子交换技术往往被认为是一种新兴技术，然而，它已经存在和发展了近200年。这项技术被广泛运用于各个行业，如污染物去除、水体脱盐、采矿、微电子、分离提纯、纳米技术、海水淡化和新兴的新能源及碳中和领域，并展现其特有的优势。本书将从基础理论出发，由浅入深地介绍离子交换技术的发展过程和化学机理，使读者逐步理解离子交换剂的存在形式和关键参数，并且通过实际工程的分析解读，使读者对该技术的实际应用有身临其境的感受。随着章节的发展和理解的加深，加入离子交换动力学和热力学的讲解，即便对于未接触高等数学的读者也接近可以接受。本书最后两章主要介绍了离子交换领域的近期新发展和科研趋势，如与纳米技术相结合的复合离子交换剂以及新型铝离子硬度去除工艺等，为该领域的科研人员提供研究思路和方法。

致中国读者
中译本序
前言
第1章 离子交换与离子交换剂：概述
1.1 历史
1.2 水与离子交换：密不可分的伙伴
1.3 离子交换剂的组成成分
1.4 什么是离子交换
1.5 离子交换容量的产生
1.5.1 无机离子交换剂
1.5.2 有机/聚合离子交换剂
1.5.3 Ⅰ型与Ⅱ型强碱性阴离子交换树脂
1.6 生物吸附剂、液态离子交换剂和溶剂浸渍型树
1.6.1 生物吸附剂
1.6.2 液态离子交换剂
1.6.3 溶剂浸渍型树脂
1.7 两性无机离子交换剂
1.8 离子交换剂与活性炭：相似与不同
1.9 离子交换剂形态学
1.10 广泛应用的离子交换技术
1.10.1 软化水技术
1.10.2 去离子或脱盐
第1章摘要：十个要点
参考文献
第2章 离子交换机理
2.1 物理特性
2.2 膨胀与收缩：离子交换中的渗透压
2.3 离子交换平衡
2.4 其他平衡常数与影响平衡的变量
2.4.1 修正选择性系数（KcIX）
2.4.2 选择性系数（KseIX）
2.4.3 分离因数（αAB）
2.4.4 分离因数：等价离子交换
2.4.5 分离因数：异价离子交换
2.4.6 选择性反转的物理实质：勒夏特列原理
2.4.7 平衡常数：不一致性及潜在陷阱
2.5 静电相互作用：抗衡离子选择性的产生
2.6 离子交换容量：等温线
2.6.1 静态吸附技术
2.6.2 可再生微型色谱柱法
2.6.3 步进式过柱实验
2.7 离子交换剂中的唐南膜效应
2.7.1 配对离子入侵或电解质渗透
2.7.2 离子交换树脂的交联度
2.7.3 唐南效应的成因
2.8 弱酸性与弱碱性离子交换树脂
2.8.1 弱离子交换树脂的pKa值
2.8.2 弱酸官能团与弱碱官能团
2.9 再生
2.9.1 异价离子交换中的选择性反转
2.9.2 pH秋千
2.9.3 通过金属氧化物实现配体交换
2.9.4 助溶剂的应用
2.9.5 双温再生
2.9.6 二氧化碳再生工艺
2.9.7 纯水再生
2.10 树脂的降解和微量毒素的形成
2.11 离子排斥和离子迟滞
2.11.1 离子排斥
2.11.2 离子迟滞
2.12 两性离子和氨基酸吸附
2.13 溶液渗透压对离子交换的影响
2.14 离子交换剂的催化作用
第2章摘要：十一个要点
参考文献
第3章 痕量离子交换
3.1 选择性的起源
3.2 痕量等温线
3.3 多溶质平衡
3.4 与亨利定律相符
3.5 多痕量溶质：洗脱色谱法的基本原理
3.6 痕量离子的上向运输：唐南膜效应
3.7 痕量泄漏
3.8 天然有机物造成的痕量污染
3.9 离子交换过程中伴随的化学反应
3.9.1 沉淀
3.9.2 络合反应
3.9.3 氧化还原反应
3.10 一价-二价离子的选择性
3.10.1 电荷分离效应：机理
3.10.2 阴离子交换中硝酸根/硫酸根以及氯离子/硫酸根的选择性
3.10.3 硝酸根选择性树脂的机理
3.10.4 铬酸根离子的选择性
3.11 熵驱动的选择性离子交换：疏水性可离子化有机化合物（HIOC）的实验案例
3.11.1 研究重点及相关意义
3.11.2 溶质-吸附剂及溶质-溶剂相互作用的特性
3.11.3 实验观察：化学计量、亲和性顺序以及助溶剂的作用
3.11.4 吸附过程中的能量变化
3.11.5 疏水相互作用：从气-液系统到液-固系统
3.11.6 聚合基质与溶质疏水性对离子交换的影响
3.12 线性自由能关系和相对选择性
3.13 同时去除目标金属阳离子和阴离子
3.14 与亨利定律的偏差
3.15 两性金属氧化物的可调吸附行为
3.16 离子筛
3.17 痕量离子的去除
3.17.1 铀（Ⅵ）
3.17.2 镭
……