環(huán)境吸附材料及應(yīng)用原理

內(nèi)容概要

《環(huán)境吸附材料及應(yīng)用原理》以環(huán)境吸附材料為核心，系統(tǒng)評述了各種吸附材料在環(huán)境領(lǐng)域的研究進(jìn)展和研究方法，分別針對污水中的重金屬、飲用水中的砷和氟、水中新興污染物全氟化合物和氣相中的溫室氣體CO2，總結(jié)了各種高效吸附材料的制備方法、性能表征、對不同污染物的吸附特性和吸附機(jī)理，闡明了根據(jù)污染物的特點構(gòu)建高效吸附材料的方法，并重點介紹了表面接枝改性制備高效吸附材料的方法，系統(tǒng)評價了多種吸附材料的吸附容量、吸附速率、選擇性和再生性等指標(biāo)，最后對環(huán)境吸附材料進(jìn)行了展望。
《環(huán)境吸附材料及應(yīng)用原理》內(nèi)容系統(tǒng)性強(qiáng)，兼具前沿性和學(xué)術(shù)性，數(shù)據(jù)豐富、信息量大，可作為環(huán)境科學(xué)與工程、材料科學(xué)、化學(xué)工程等專業(yè)研究生的參考書，也可供相關(guān)專業(yè)的研究人員和工程技術(shù)人員參考。

作者簡介

鄧述波 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院副教授，博士生導(dǎo)師，教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”和清華大學(xué)“學(xué)術(shù)新人獎”獲得者，曾任國際水協(xié)會（IWA）吸附專家管理委員會委員，擔(dān)任期刊Front.Environ.Sci.Eng.責(zé)任編輯，Global J.Environ.Sci.Technol.和TheScientific World J.編委。主要從事環(huán)境吸附技術(shù)和應(yīng)用研究、新興污染物的界面過程和控制技術(shù)研究。發(fā)表SCI收錄論文70余篇，授權(quán)和申請國家發(fā)明專利15項。獲得遼寧省科學(xué)技術(shù)二等獎、中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會第六屆“青年科技獎”等獎勵。
余剛 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授、院長，長江學(xué)者獎勵計劃特聘教授，國家杰出青年科學(xué)基金和北京市教學(xué)名師獎獲得者，享受國務(wù)院政府特殊津貼專家。主要從事持久性有機(jī)污染物的環(huán)境行為和控制技術(shù)、水的物理化學(xué)處理技術(shù)、水環(huán)境修復(fù)技術(shù)等方面的研究工作。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文200多篇，其中被SCI收錄100多篇。授權(quán)和申請國家發(fā)明專利30多項。研究成果獲得2項國家科技進(jìn)步二等獎和3項省部級科技一等獎和二等獎。

書籍目錄

叢書序 前言 第1章 環(huán)境吸附材料概論 1.1 多孔吸附材料 1.1.1 活性炭 1.1.2 吸附樹脂 1.1.3 活性鋁 1.1.4 硅膠 1.1.5 沸石 1.1.6 膨潤土 1.2 無孔吸附材料 1.2.1 纖維材料 1.2.2 生物材料 1.2.3 礦物材料 1.3 納米吸附材料 1.3.1 碳納米管 1.3.2 石墨烯和富勒烯 1.3.3 二氧化鈦納米管 參考文獻(xiàn) 第2章 環(huán)境吸附研究方法 2.1 吸附劑制備方法 2.1.1 高比表面積吸附劑的制備 2.1.2 高密度官能團(tuán)吸附劑的制備 2.1.3 有序介孔吸附劑的制備 2.1.4 吸附劑的評價方法 2.2 吸附劑的性能表征方法 2.3 吸附和再生特性研究方法 2.3.1 吸附動力學(xué)及模型擬合 2.3.2 吸附等溫線及模型擬合 2.3.3 水質(zhì)對吸附影響 2.3.4 競爭吸附 2.3.5 吸附劑的再生 2.4 吸附機(jī)理及研究方法 參考文獻(xiàn) 第3章 表面改性制備高效吸附材料 3.1 改性纖維材料 3.1.1 水解纖維 3.1.2 氨化聚丙烯腈纖維 3.2 改性菌絲體 3.2.1 表面嫁接PEI的氨化菌絲體 3.2.2 羧基化菌絲體 3.3 原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法制備高效吸附劑 3.3.1 氨化樹脂 3.3.2 氨化稻殼 3.3.3 季銨化棉纖維 3.3.4 羧基化棉纖維 3.4 小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第4章 改性吸附劑去除水中重金屬的特性和機(jī)理 4.1 氨化吸附劑吸附重金屬 4.1.1 氨化纖維吸附銅和鉛離子 4.1.2 交聯(lián)PEI的菌絲體吸附銅、鉛和鎳離子 4.1.3 接枝PEI的菌絲體吸附六價鉻離子 4.1.4 氨化樹脂吸附銅、鉛、六價鉻和五價砷離子 4.2 羧基化菌絲體吸附銅和鎘離子 4.2.1 吸附特性 4.2.2 脫附再生和重復(fù)使用 4.2.3 吸附機(jī)理 4.3 小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第5章 飲用水除砷除氟高效吸附劑的研制及應(yīng)用 5.1 除砷吸附劑概述 5.1.1 砷危害與污染狀況 5.1.2 除砷技術(shù) 5.1.3 吸附法除砷 5.2 氨化纖維吸附除砷研究 5.2.1 氨化纖維吸附劑的制備 5.2.2 吸附特性 5.2.3 吸附機(jī)理 5.3 鈦基復(fù)合氧化物吸附除砷研究 5.3.1 復(fù)合吸附劑制備及表征 5.3.2 吸附特性 5.3.3 吸附機(jī)理 5.4 除氟吸附劑概述 5.4.1 氟的性質(zhì)及危害 5.4.2 氟化物的污染狀況 5.4.3 吸附除氟技術(shù)的研究現(xiàn)狀 5.5 鋁鈰復(fù)合吸附劑除氟研究 5.5.1 吸附劑的制備優(yōu)化 5.5.2 吸附劑的表征 5.5.3 吸附特性 5.6 Mn—Ce復(fù)合氧化物吸附除氟研究 5.6.1 吸附劑的制備和表征 5.6.2 吸附特性 5.6.3 吸附機(jī)理 5.7 小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第6章 吸附去除水中全氟化合物的特性和機(jī)理 6.1 研究背景 6.1.1 PFCs生產(chǎn)、使用和危害 6.1.2 環(huán)境污染狀況 6.1.3 控制技術(shù) 6.2 活性炭吸附去除PFOS和PFOA的研究 6.2.1 活性炭的性質(zhì) 6.2.2 PFCs的分析方法 6.2.3 吸附特性 6.2.4 吸附機(jī)理 6.3 樹脂吸附去除PFOS的研究 6.3.1 樹脂的性質(zhì) 6.3.2 吸附特性 6.3.3 脫附特性 6.3.4 吸附機(jī)理 6.4 有機(jī)改性蒙脫石吸附PFOS的研究 6.4.1 有機(jī)蒙脫石的制備 6.4.2 吸附特性 6.4.3 吸附機(jī)制 6.5 高效交聯(lián)多孔殼聚糖吸附PFCs的研究 6.5.1 交聯(lián)多孔殼聚糖的制備 6.5.2 吸附動力學(xué) 6.5.3 動力學(xué)模擬 6.5.4 溶液pH對不同PFCs吸附的影響 6.5.5 吸附機(jī)理 6.6 分子印跡吸附劑選擇去除PFOS的研究 6.6.1 單體聚合的分子印跡吸附劑 6.6.2 分子印跡殼聚糖吸附劑 6.7 活性污泥吸附PFOS和PFOA的研究 6.7.1 活性污泥性質(zhì) 6.7.2 吸附特性 6.8 碳納米管吸附PFCs的研究 6.8.1 碳納米管的性質(zhì) 6.8.2 吸附特性 6.8.3 吸附機(jī)理 6.9 混凝吸附去除水中PFOA的研究 6.9.1 混凝實驗 6.9.2 混凝去除特征 6.9.3 吸附—混凝聯(lián)用效果 6.10 小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第7章 捕集溫室氣體CO2的吸附材料 7.1 CO2吸附材料的研究進(jìn)展 7.1.1 炭材料 7.1.2 有機(jī)胺改性多孔材料 7.1.3 沸石 7.1.4 MOFs 7.1.5 氧化鈣 7.1.6 堿金屬碳酸鹽 7.1.7 碳納米管 7.2 高效竹基活性炭吸附CO2的研究 7.2.1 竹基活性炭的制備 7.2.2 吸附CO2性能研究 7.2.3 竹基活性炭孔特性和CO2吸附的關(guān)系 7.3 小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第8章 環(huán)境吸附材料及應(yīng)用展望 8.1 新型吸附材料 8.1.1 高效廉價吸附材料 8.1.2 吸附—降解多功能復(fù)合材料 8.1.3 納米吸附材料 8.2 吸附新興污染物 8.2.1 持久性有機(jī)污染物 8.2.2 藥物和個人護(hù)膚品 8.2.3 內(nèi)分泌干擾物 8.3 吸附技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用 8.3.1 飲用水處理中的吸附技術(shù) 8.3.2 污水處理中的吸附技術(shù) 8.3.3 水污染應(yīng)急吸附技術(shù) 8.3.4 空氣中污染物的吸附技術(shù) 8.3.5 固相萃取預(yù)處理技術(shù) 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   多孔材料表面改性可通過物理法和化學(xué)法進(jìn)行。物理法是把含有官能團(tuán)的化合物（如十二烷基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、聚乙烯亞胺等）負(fù)載到多孔材料中（如蒙脫石、樹脂等），制備出能高效吸附有機(jī)物和重金屬的高效吸附劑（5～7）；化學(xué)法是利用材料表面的極性基團(tuán)（如羥基等），通過簡單的化學(xué)反應(yīng)將吸附官能團(tuán)（如氨基、羧基、磷酸基、酰胺基、巰基等）嫁接到材料表面，從而提高吸附性能。多孔材料表面改性通常選用介孔材料，既能保證改性反應(yīng)過程中反應(yīng)物在材料內(nèi)部擴(kuò)散，也能保證吸附過程中污染物的擴(kuò)散吸附。另外，改性時盡可能選用簡單的反應(yīng)（步驟少），既能保證不占用過多內(nèi)部孔體積，也能減少材料的改性成本，有利于實際應(yīng)用。 無孔（少孔）材料同樣可以進(jìn)行表面改性，但由于比表面積小，吸附量提高有限，但可以通過表面嫁接大分子有機(jī)物或在表面進(jìn)行單體聚合反應(yīng)，把富含官能團(tuán)的大分子嫁接到材料表面，從而實現(xiàn)吸附量的顯著提高（具體方法在第3章詳述）。 2.1.3 有序介孔吸附劑的制備 有序介孔材料有利于吸附質(zhì)在材料內(nèi)部傳質(zhì)，不容易堵塞，達(dá)到較好吸附效果，特別適合吸附水中的大分子污染物。常見的介孔材料包括介孔炭和介孔硅，下面介紹其制備方法。 1.介孔炭 合成介孔炭通常的方法是硬模板法，利用SBA-15、MCM-48等硅基介孔分子篩為模板，選擇適當(dāng)?shù)那绑w物（蔗糖等），在酸的催化下使前體物炭化，沉積在介孔材料的孔道內(nèi)，然后用NaOH或HF等溶掉介孔SiO2，就得到介孔炭。例如，以SBA-15為模板劑、以蔗糖為前體物，可以合成出CMK-3介孔活性炭（8）。 2.介孔硅 分子篩MCM-41是典型的硅基分子篩，是由Kresge等于1992年在Nature雜志上首次報道（9），其制備原理是在表面活性劑形成的液晶模板邊緣上使硅或硅酸鹽晶體化，然后去除表面活性劑就可得到（見圖2.1）。MCM-41的一種合成方法如下（9）：以十六烷基三甲基溴化銨（CTMAB）為結(jié)構(gòu)模板劑，將其與Al2（SO4）3、硅酸鈉溶液按一定順序和比例在水溶液中混合均勻，在壓力釜中加熱晶化，然后過濾晶化產(chǎn)物，水洗后干燥，最后高溫加熱脫除模板劑。

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《環(huán)境吸附材料及應(yīng)用原理》由科學(xué)出版社發(fā)行。內(nèi)容系統(tǒng)性強(qiáng)，兼具前沿性和學(xué)術(shù)性，數(shù)據(jù)豐富、信息量大，可作為環(huán)境科學(xué)與工程、材料科學(xué)、化學(xué)工程等專業(yè)研究生的參考書，也可供相關(guān)專業(yè)的研究人員和工程技術(shù)人員參考。

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