綠色化工工藝導論(第2版)（簡體書）

本書包括了綠色化學清潔生產和綠色工藝技術的最新內容，以及化工模擬、新能源、新材料和高分子加工及農、林、牧、副、漁業綠色工藝方法，並且將這些內容組合、編排，使其中60%成為主要面向大學本科生的學科基礎必修課程，40%屬￿提高、深化和前沿性課程。

朱憲(男)，教授，博導，工學博士，中共黨員。1948年4月生，1982年復旦大學理學士,1984年浙江大學工學碩士,1992年華東化工學院工學博士。現任上海大學環境與化學工程學院副院長，上海大學學術委員會委員，《全國化工高等教育學會》理事，《中國高等教育研究會》理事，《上海市化學化工學會》理事，《上海化工(中國)理事會》理事，《高校化學工程學報》編委會副主任，《J of Shanghai University (Section of Natural Science)》編委，《上海大學學報(自然科學版)》編委，《安全與環境學報》編委。

目錄
第1 章 緒論............................................................ ( 1 )

1.. 1 引言............................................................ ( 1 )

1.. 2 化學工藝基本概念................................................ ( 3 )

1.. 2.. 1 化工生產過程和工藝流程...................................... ( 3 )

1.. 2.. 2 化學反應與生產過程的效率指標................................ ( 5 )

1.. 2.. 3 反應過程物料與熱量衡算...................................... ( 8 )

習題................................................................ ( 11 )

參考文獻............................................................ ( 11 )

第2 章 綠色化學與清潔生產.............................................. ( 13 )

2.. 1 環境保護與可持續發展............................................ ( 13 )

2.. 2 綠色化學概念.................................................... ( 14 )

2.. 3 典型綠色化學反應................................................ ( 15 )

2.. 4 清潔生產概念.................................................... ( 16 )

2.. 5 化工清潔生產實施................................................ ( 17 )

2.. 5.. 1 基本概念.................................................... ( 17 )

2.. 5.. 2 程序........................................................ ( 17 )

2.. 6 化工清潔生產實例................................................ ( 27 )

2.. 6.. 1 清潔生產審核實例............................................ ( 27 )

2.. 6.. 2 清潔生產技術實例............................................ ( 35 )

2.. 7 生態工業園區.................................................... ( 38 )

思考題.............................................................. ( 39 )

參考文獻............................................................ ( 40 )

第3 章 化工模擬與人工智能.............................................. ( 41 )

3.. 1 基本概念........................................................ ( 41 )

3.. 1.. 1 化工模擬.................................................... ( 41 )

3.. 1.. 2 人工智能.................................................... ( 42 )

3.. 2 分子模擬........................................................ ( 43 )

3.. 2.. 1 蒙特卡羅Monte Carlo(MC)模擬方法............................ ( 44 )

3.. 2.. 2 分子動力學Molecular Dynamics(MD)模擬方法.................... ( 47 )

3.. 2.. 3 耗散粒子動力學Dissipative Particle Dynamics(DPD)模擬方法........ ( 52 )

3.. 2.. 4 週期性邊界條件和最小映像約定................................ ( 57 )

― 1 ―

3.. 2.. 5 網格列表法( .................................................. 58 )

3.. 3 單元模擬........................................................ ( 59 )

3.. 3.. 1 前處理...................................................... ( 60 )

3.. 3.. 2 確定計算域.................................................. ( 60 )

3.. 3.. 3 生成網絡.................................................... ( 60 )

3.. 3.. 4 設定初始條件和邊界條件...................................... ( 60 )

3.. 3.. 5 選擇求解模型................................................ ( 60 )

3.. 3.. 6 設定求解參數及求解.......................................... ( 61 )

3.. 3.. 7 後處理...................................................... ( 61 )

3.. 4 流程模擬........................................................ ( 61 )

3.. 4.. 1 序貫模塊法.................................................. ( 62 )

3.. 4.. 2 聯立方程法.................................................. ( 64 )

3.. 5 主要發展動向.................................................... ( 66 )

3.. 6 未來發展趨勢.................................................... ( 69 )

思考題.............................................................. ( 69 )

參考文獻............................................................ ( 70 )

第4 章 綠色能源技術與工藝.............................................. ( 72 )

4.. 1 概述............................................................ ( 72 )

4.. 1.. 1 能源及其分類................................................ ( 72 )

4.. 1.. 2 綠色能源.................................................... ( 73 )

4.. 2 生物質能源基礎.................................................. ( 75 )

4.. 2.. 1 生物質的定義、特性和分析.................................... ( 75 )

4.. 2.. 2 生物質能源的特性、表徵及轉換................................ ( 78 )

4.. 2.. 3 生物質固體燃料.............................................. ( 81 )

4.. 2.. 4 生物質液體燃料.............................................. ( 84 )

4.. 2.. 5 生物質氣化.................................................. ( 90 )

4.. 2.. 6 生物質化工.................................................. ( 93 )

4.. 2.. 7 其他生物質能技術............................................ ( 94 )

4.. 3 鋰離子電池基礎.................................................. ( 95 )

4.. 3.. 1 鋰離子電池的發展歷史........................................ ( 95 )

4.. 3.. 2 鋰離子電池的的特點和分類.................................... ( 96 )

4.. 3.. 3 鋰離子電池的工作原理........................................ ( 97 )

4.. 3.. 4 鋰離子電池主要評價指標...................................... ( 98 )

4.. 3.. 5 鋰離子電池的發展方向........................................ ( 99 )

4.. 3.. 6 鋰離子電池的組成和電極材料.................................. (100)

4.. 4 燃料電池基礎.................................................... (108)

4.. 4.. 1 燃料電池的發展歷史和應用現狀................................ (108)

4.. 4.. 2 燃料電池的的特點和分類...................................... (109)

― 2 ―

綠色化工工藝導論(第2 版)

4.. 4.. 3 質子交換膜燃料電池(110.......................................... )

4.. 4.. 4 鹼性燃料電池和磷酸型燃料電池................................ (113)

4.. 4.. 5 固體氧化物燃料電池和熔融碳酸鹽燃料電池...................... (115)

4.. 5 其他綠色能源技術................................................ (116)

4.. 5.. 1 超級電容器.................................................. (116)

4.. 5.. 2 全釩液流電池................................................ (118)

思考題.............................................................. (119)

參考文獻............................................................ (119)

第5 章 綠色催化技術與工藝.............................................. (121)

5.. 1 環境友好的固體酸................................................ (121)

5.. 1.. 1 固體酸的定義、分類及測定.................................... (121)

5.. 1.. 2 沸石分子篩.................................................. (122)

5.. 1.. 3 雜多酸化合物................................................ (130)

5.. 1.. 4 固體超強酸.................................................. (136)

5.. 1.. 5 應用固體酸取代液體酸的典型石油化工過程...................... (141)

5.. 2 環境友好的固體堿................................................ (145)

5.. 2.. 1 固體堿的定義、分類及測定.................................... (145)

5.. 2.. 2 固體堿在催化反應中的應用.................................... (150)

5.. 3 新型分子篩...................................................... (157)

5.. 3.. 1 TS-1 分子篩.................................................. (157)

5.. 3.. 2 介孔分子篩.................................................. (166)

5.. 4 生物酶催化劑.................................................... (172)

5.. 4.. 1 酶的化學本質................................................ (172)

5.. 4.. 2 酶催化劑的特性與分類........................................ (173)

5.. 4.. 3 酶的固相化.................................................. (175)

5.. 4.. 4 影響酶催化反應的因素........................................ (176)

思考題.............................................................. (177)

參考文獻............................................................ (177)

第6 章 超臨界流體技術與工藝............................................ (179)

6.. 1 超臨界流體熱力學相圖和特性...................................... (179)

6.. 1.. 1 純組分相圖.................................................. (179)

6.. 1.. 2 二元物系相圖................................................ (180)

6.. 1.. 3 超臨界流體的特性............................................ (182)

6.. 2 超臨界水技術的應用.............................................. (183)

6.. 2.. 1 超臨界水在化學反應中的應用.................................. (184)

6.. 2.. 2 超臨界水氧化(SCWO)處理有機污染物.......................... (190)

6.. 2.. 3 超臨界水中聚合物的降解...................................... (195)

6.. 2.. 4 超臨界水中納米材料的製備.................................... (202)

― 3 ―

目 錄

6.. 2.. 5 超臨界水的原位研究技術(203...................................... )

6.. 3 超臨界二氧化碳技術應用.......................................... (205)

6.. 3.. 1 超臨界二氧化碳的反應特性.................................... (205)

6.. 3.. 2 超臨界CO2 萃取分離技術...................................... (207)

6.. 3.. 3 超臨界CO2 中的化學反應...................................... (209)

6.. 3.. 4 超臨界CO2 染色技術.......................................... (214)

6.. 3.. 5 CO2 膨脹液體體系的應用...................................... (215)

6.. 3.. 6 超臨界CO2 在二維納米材料宏量製備中的應用.................... (219)

思考題.............................................................. (219)

參考文獻............................................................ (219)

第7 章 電化學合成技術與工藝............................................ (221)

7.. 1 電化學概論...................................................... (221)

7.. 1.. 1 電化學發展史................................................ (221)

7.. 1.. 2 電化學合成特點.............................................. (222)

7.. 2 電化學理論基礎.................................................. (223)

7.. 2.. 1 電解質溶液及電化學性質...................................... (223)

7.. 2.. 2 電化學反應熱力學............................................ (225)

7.. 2.. 3 極化過程與反應動力學........................................ (226)

7.. 2.. 4 電極過程研究技術[4] .......................................... (232)

7.. 2.. 5 電解過程的性能指標.......................................... (237)

7.. 3 電化學合成方法.................................................. (239)

7.. 3.. 1 電解媒介.................................................... (239)

7.. 3.. 2 直接電解合成法.............................................. (241)

7.. 3.. 3 間接電解合成法.............................................. (245)

7.. 3.. 4 其他電化學合成法............................................ (251)

7.. 4 電化學工程與工業應用............................................ (260)

7.. 4.. 1 電化學工程基礎.............................................. (260)

7.. 4.. 2 電化學反應器................................................ (261)

7.. 4.. 3 工業(有機)電化學合成........................................ (264)

7.. 4.. 4 展望........................................................ (266)

習題................................................................ (266)

參考文獻............................................................ (267)

第8 章 綠色化工工藝實例................................................ (269)

8.. 1 綠色無機化工工藝................................................ (269)

8.. 1.. 1 先驅物法.................................................... (271)

8.. 1.. 2 水熱法...................................................... (272)

8.. 1.. 3 溶膠-凝膠法................................................ (273)

8.. 1.. 4 低熱固相反應................................................ (273)

― 4 ―

綠色化工工藝導論(第2 版)

8.. 1.. 5 流變相反應(274.................................................. )

8.. 2 綠色有機化工工藝................................................ (274)

8.. 2.. 1 氧化法...................................................... (275)

8.. 2.. 2 還原法...................................................... (276)

8.. 2.. 3 間接電氧化法................................................ (277)

8.. 2.. 4 三氧化二錳法................................................ (280)

8.. 2.. 5 超(近)臨界流體法(SCF) ...................................... (281)

8.. 3 綠色製藥工藝.................................................... (287)

8.. 3.. 1 薯蕷皂苷元.................................................. (287)

8.. 3.. 2 低核苷酸藥物................................................ (292)

8.. 4 綠色精細化工工藝................................................ (294)

8.. 4.. 1 磺化清潔工藝的選擇.......................................... (294)

8.. 4.. 2 硝化清潔工藝的選擇.......................................... (297)

8.. 4.. 3 鹵化清潔工藝的選擇.......................................... (302)

8.. 5 綠色能源化工工藝................................................ (309)

8.. 5.. 1 潔淨煤技術.................................................. (310)

8.. 5.. 2 生物質能.................................................... (314)

8.. 6 農、林、牧、副、漁綠色加工工藝.................................. (328)

8.. 6.. 1 生態農業.................................................... (328)

8.. 6.. 2 植物廢棄物的綠色加工工藝.................................... (329)

8.. 6.. 3 動物廢棄物的綠色加工工藝.................................... (336)

思考題.............................................................. (344)

參考文獻............................................................ (344)