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出版者:

作者:Lapkin, Alexei/ Constable, David

出品人:

页数:344

译者:

出版时间:2008-11

价格:£ 80.00

装帧:

isbn号码:9781405159685

丛书系列:

图书标签:

• 绿色化学
• 化学计量
• 可持续性
• 环境化学
• 分析化学
• 化学工程
• 过程化学
• 环境影响
• 生命周期评估
• 绿色化学指标

好的，这是一份关于《Green Chemistry Metrics》之外的、内容详实且不含任何提及该书的图书简介： --- 《可持续化学工程：从理论到实践的转型路径》 本书导言： 在二十一世纪的工业图景中，化学工业正面临着前所未有的挑战与机遇。传统的、以高能耗、高污染为特征的化工生产模式，已不再适应全球对环境保护、资源节约和社会责任日益增长的期望。可持续发展不再是一个可选项，而是决定未来产业生存和繁荣的核心要素。本书《可持续化学工程：从理论到实践的转型路径》正是为化学工程师、过程设计师、环境科学家以及政策制定者提供的一部全面指南，旨在系统阐述如何将可持续性原则融入化学工程的各个阶段——从基础研究到工业规模化生产。 本书的核心聚焦于“转型”——如何从传统的、基于化石燃料和线性经济的模式，平稳过渡到基于可再生资源、循环经济和本质安全的新型化学制造体系。我们深刻认识到，这种转型需要跨学科的知识整合、创新的技术应用以及对现有工艺的彻底再评估。 第一部分：可持续化学工程的理论基石 本部分为理解现代化学工程的范式转变奠定了理论基础。 第一章：可持续发展在化学工业中的新角色 本章首先界定了可持续发展在化工领域的具体内涵，超越了简单的“末端治理”概念，强调了将环境和社会影响前置到设计阶段的重要性。我们探讨了联合国可持续发展目标（SDGs）与化学工业的内在联系，特别是关于负责任的生产与消费（SDG 12）、气候行动（SDG 13）以及清洁能源（SDG 7）的直接影响。本章深入分析了生命周期评估（LCA）在识别环境热点中的关键作用，并讨论了如何将社会经济因素纳入整体可持续性评估框架。 第二章：原子经济性与反应效率的再定义 原子经济性作为衡量反应效率的黄金标准，在本章中得到了深入的解析。我们不仅仅回顾了经典的定义，更侧重于探讨如何通过催化剂设计、溶剂选择和反应条件优化来最大化原材料的利用率。章节详细介绍了均相、多相和生物催化在提高原子利用率方面的最新进展，特别是对于高价值化学品的合成，如何通过串联反应和一锅法（One-Pot Synthesis）来避免中间产物的分离提纯损失。 第三章：过程强化（Process Intensification, PI）与本质安全 过程强化是实现可持续转型的核心技术驱动力。本章全面介绍了各种过程强化技术，包括微反应器技术、旋转床、膜反应器以及反应蒸馏等。重点分析了这些技术如何通过减小设备尺寸、提高传质传热效率和降低库存量，从而实现本质安全和能效的显著提升。我们特别关注了过程安全管理（PSM）与过程强化的协同效应，论证了“更小、更快、更安全”的原则如何直接转化为环境效益。 第二部分：面向循环经济的原料与能源转型 本部分着眼于如何改变化学工业的“进料口”和“能量来源”，实现从线性到循环的闭环。 第四章：可再生原料的利用与生物质转化 本章详细考察了生物质（Biomass）作为替代化石燃料的重要途径。内容涵盖了纤维素、半纤维素和木质素的预处理技术，如离子液体溶解、超临界流体萃取和酶解。随后，深入讨论了如何将这些生物基平台化合物（如羟甲基糠醛HMF、乳酸、丁二醇）高效转化为高附加值化学品和聚合物。本章也探讨了合成生物学在代谢工程中的应用，以提高微生物对特定原料的转化效率。 第五章：碳捕集、利用与封存（CCUS）的工程挑战 面对碳中和的紧迫性，CCUS技术成为化工流程脱碳的关键技术。本章系统地分析了从点源和分散源捕集二氧化碳的技术路线，包括胺吸收法、膜分离、变压吸附（PSA）和新型溶剂的研究。更重要的是，本章将重点放在“利用”上，探讨了将捕集的$ ext{CO}_2$转化为甲醇、尿素、聚碳酸酯等化学品的催化反应器设计与优化，并讨论了地质封存的工程可行性与风险管理。 第六章：高效的能源集成与热力学优化 能源消耗是化学工业的主要运营成本和环境负荷来源。本章聚焦于能源的最小化和优化配置。内容包括：先进的热集成网络（HEN）设计方法，如基于Pinch分析和超燃点分析的优化；废热梯级利用技术，如有机朗肯循环（ORC）发电系统；以及电化学过程在替代热驱动反应中的潜力，特别是利用可再生电力驱动的电催化合成。 第三部分：面向绿色制造的工艺设计与控制 本部分关注如何在实际的工厂环境中部署和管理可持续的化学过程。 第七章：溶剂选择与替代介质工程 溶剂对环境和工人健康的影响往往被低估。本章提供了一套系统的溶剂选择框架，用以替代挥发性有机化合物（VOCs）。详细介绍了超临界流体（特别是$ ext{scCO}_2$）、离子液体（ILs）和深共熔溶剂（DESs）的特性、应用领域及其回收再利用的工程方案。讨论了如何平衡溶剂的反应性能、分离成本与环境毒性。 第八章：反应器设计与过程控制的智能化 实现高效的绿色制造依赖于先进的反应器技术和智能控制系统。本章介绍了多功能反应器（如反应萃取、反应结晶）的设计原理，以及如何利用先进过程控制（APC）和模型预测控制（MPC）技术来精确管理反应条件，确保过程始终运行在最佳能效和最低副产物生成的窗口。内容还包括在线分析技术（PAT）在实时质量和环境监测中的集成应用。 第九章：化学过程的生命周期管理与数字化转型 本书以对整个系统进行持续改进的视角收尾。本章探讨了如何利用“数字孪生”（Digital Twins）技术模拟和优化整个工厂的可持续性表现。重点讲解了如何建立动态LCA模型，实时跟踪原料消耗、排放强度和资源利用效率。最后，本章提出了化学工业实现完全闭环和零排放愿景的路线图，强调了从“设计-运营-退役”全生命周期视角进行持续改进的重要性。 本书特点： 跨学科整合： 紧密结合了化学工程原理、热力学、反应动力学、材料科学与环境科学。 实践导向： 包含大量工程案例分析和实际工艺优化数据，强调理论向工业应用的转化。 前瞻性视角： 深入探讨了生物基化学品、$ ext{CO}_2$转化和过程强化等前沿技术。 目标读者： 本书是化学、化工、环境工程、机械工程等相关专业的高年级本科生、研究生、研发工程师、工艺改进专家以及致力于推动工业转型的企业管理者必备的参考书。

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我必须承认，这本书在深入探讨催化剂设计和反应路径优化时，对于非化学背景的读者来说，门槛陡然增高。当我读到关于手性合成和非贵金属催化剂的那几章时，感觉自己像是在努力跟上一个语速极快的讲座。书中使用了大量的缩写和特定的化学术语，虽然在专业领域这无可厚非，但对于那些希望从零开始理解绿色化学的跨学科人士来说，可能需要频繁地查阅辅助资料。比如，对某些复杂机理的阐述，往往只有一两句话带过，假定读者已经完全熟悉了相关背景知识。我认为，如果能增加一个针对性的术语表，或者在关键的复杂反应机制旁提供更详尽的图解注释，将会极大地拓宽其受众范围。这本书无疑是为已经具备一定化学基础的工程师或研究人员量身定制的“进阶指南”，但它似乎有意无意地忽略了那些被绿色化学概念吸引，但专业基础相对薄弱的政策制定者或跨界管理者。它的深度毋庸置疑，但广度上略有收窄。

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我对这本书的期望值本来是相当高的，毕竟它定位于量化“绿色”的概念，这本身就是一个挑战。然而，在深入阅读关于生命周期评估（LCA）的那几章时，我感受到了一种略微的挫败感。虽然作者详细阐述了LCA的理论框架——从摇篮到坟墓的全面考量，但真正令人困惑的是其实践难度。书中所举的案例，比如某种新型塑料的LCA分析，虽然步骤清晰，但其中涉及的数据获取难度和标准的统一性问题，在现实操作中似乎难以复制。例如，如何精确量化能源消耗和环境排放的边界条件，书中似乎停留在了理论的层面，缺乏足够“接地气”的实操指南或软件工具的推荐。这就像学做一道复杂的法式大餐，菜谱写得非常优美，但缺少了对食材新鲜度的判断标准和火候控制的具体经验值。我希望作者能更深入地探讨这些“灰色地带”——那些数据不完整、标准不统一的实际工程问题，而不是仅仅停留在“应该这样做”的理想状态。当然，这本书在概念梳理上依然出色，但如果能增加更多关于“如何克服量化障碍”的案例分析，其价值会提升一个档次。

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这本书最让我印象深刻的，是它所蕴含的那种面向未来的、积极的工程哲学。它没有沉溺于对过去环境破坏的控诉，而是将焦点完全放在“如何构建更清洁的未来工业体系”上。书中关于“产品即服务”（Product-as-a-Service）模式在化学品领域的应用探讨，给我带来了巨大的启发。作者不是简单地将这一商业模式引入，而是深入分析了这种模式如何从根本上改变了化学品的设计目标——从追求最大销量转向追求最高效能和最易回收性。这种系统性的思考，超越了传统的研发和生产范畴，触及到了商业逻辑的重构。我特别喜欢其中关于“设计惰性”的讨论，即如何设计出在完成其功能后，能自然分解或无害化的物质。这种前瞻性和对系统优化的执着，使得这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一份关于工业可持续性的宣言。它激励读者思考，不仅仅是“如何让现有流程更绿一点”，而是“我们是否能从根本上重新发明这个流程”。这种高度的思辨性和指导意义，是这本书最宝贵的财富。

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这本书的叙事节奏非常流畅，阅读起来有一种沉浸式的体验，不像许多技术手册那样让人望而却步。我尤其欣赏作者在构建知识体系时的层次感。它不是从最基础的化学反应开始讲起，而是直接将读者置于一个宏观的“环境责任”的语境中，然后再逐步回溯到分子层面的优化策略。这种“先见树木，再见森林，最后观察树叶脉络”的结构安排，极大地增强了阅读的动机。书中有一段描述了溶剂选择对反应效率和安全性的综合影响，作者用对比图清晰地展示了传统有害溶剂和新型离子液体在毒性、回收率以及反应速度上的巨大差异。这种直观的比较，远比单纯罗列安全数据表（SDS）有效得多。此外，作者在引用文献时也做得相当到位，很多关键论点都有权威的出处支撑，这让内容显得更加可信。我发现自己经常在读到某个新概念时，会立即翻到附录或脚注去查看原始研究，这是一种良性的学习循环。总而言之，这是一部在学术严谨性和可读性之间找到了绝佳平衡点的作品。

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这本书的封面设计，那种清新的绿色调，一下子就抓住了我的眼球。我本来对“绿色化学”这个概念有些模糊，总觉得它离我的日常生活很遥远，是科学家们在实验室里才关心的事。但这本书的排版和图文结合的方式，却非常平易近人。它没有那种堆砌公式和专业术语的架势，反而像一位经验丰富的导师，循循善诱地把我带入了一个全新的思维领域。我记得书中有几页专门探讨了日常用品中潜在的有害物质，比如洗涤剂、化妆品里的成分分析。那种对比感非常强烈，让你瞬间意识到我们每天接触的“方便”背后隐藏着环境成本。作者很巧妙地运用了一些生活化的例子，比如一瓶洗发水的生产过程，从原材料采购到最终包装，每一步是如何被“绿色”的理念所重塑的。特别是关于原子经济性的讨论，不再是枯燥的理论推导，而是通过一个简单的化学反应模型，展示了如何最大限度地减少废弃物的产生。读完这部分，我开始下意识地去留意超市里商品的标签，寻找那些可持续性认证的标志。这本书不仅仅是知识的传授，更像是一种生活态度的转变引导，让我开始用批判性的眼光审视消费主义的本质。整体感觉非常扎实且充满启发性，对于初学者来说，绝对是一扇友好的大门。

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