固水界面化學(xué)與吸附技術(shù)

內(nèi)容概要

《固水界面化學(xué)與吸附技術(shù)》由馬偉編著，主要闡述了固水界面化學(xué)與吸附技術(shù)的基礎(chǔ)理論、新成果和發(fā)展趨勢(shì)。全書(shū)共分9章，分別從水化學(xué)理論、固體界面的官能團(tuán)和電量分布，陽(yáng)離子、陰離子、有機(jī)分子和微粒在水中的分布規(guī)律和界面吸附反應(yīng)理論，重金屬生物吸附的特征等內(nèi)容角度入手，系統(tǒng)地介紹了固體與水溶液的吸附規(guī)律，突出了溶液離子和分子狀態(tài)、固體界面特性和界面反應(yīng)三個(gè)方面分析探討了固體吸附反應(yīng)的基本方法和發(fā)展，從而揭示了吸附技術(shù)在元素分離、水質(zhì)凈化和溶液純化等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的潛力。
《固水界面化學(xué)與吸附技術(shù)》可以作為高等院校無(wú)機(jī)化學(xué)、水科學(xué)等專(zhuān)業(yè)研究生的教材，也可供化學(xué)、化工、環(huán)境、生物、藥學(xué)、材料、冶金等有關(guān)專(zhuān)業(yè)人員參考和閱讀。

書(shū)籍目錄

1 水化學(xué)基礎(chǔ)
  1.1 冰和水的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    1.1.1 冰的結(jié)構(gòu)
    1.1.2 水分子的結(jié)構(gòu)對(duì)其性質(zhì)的影響
  1.2 水的來(lái)源、性質(zhì)及含雜質(zhì)情況
    1.2.1 海水的組成
    1.2.2 海水的性質(zhì)
  1.3 水溶液中離子和分子的非理想行為
    1.3.1 離子的非理想行為
    1.3.2 分子的非理想行為
  1.4 電子活度的負(fù)對(duì)數(shù)和pε-pH圖
    1.4.1 電子活度的負(fù)對(duì)數(shù)pε
    1.4.2 pε-pH圖
  1.5 不同水體系的相圖
    1.5.1 電解質(zhì)溶液理論
    1.5.2 單組分系統(tǒng)相圖——水的相圖
    1.5.3 水鹽系相圖
    1.5.4 雙水相相圖
  1.6 水的純度與水質(zhì)分析結(jié)果檢驗(yàn)
    1.6.1 水中雜質(zhì)和水的純度分類(lèi)
    1.6.2 水質(zhì)分析結(jié)果檢驗(yàn)
  參考文獻(xiàn)
2 固體與水化界面官能團(tuán)
  2.1 離子化固體結(jié)構(gòu)
    2.1.1 等大球體的最緊密堆積及其空隙
    2.1.2 不等大球體最緊密堆積及其空隙
    2.1.3 離子晶體
    2.1.4 離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則
    2.1.5 典型的離子晶體結(jié)構(gòu)
    2.1.6 硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)
  2.2 晶體結(jié)構(gòu)缺陷與表面結(jié)構(gòu)中的晶格缺陷
    2.2.1 點(diǎn)缺陷
    2.2.2 線缺陷
    2.2.3 面缺陷
  2.3 氧化物和水合氧化物(氫氧化物)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型與表面官能團(tuán)
    2.3.1 氧化物的結(jié)構(gòu)類(lèi)型及其結(jié)構(gòu)特征
    2.3.2 氧化物表面的官能團(tuán)與L~ewis酸點(diǎn)位
    2.3.3 帶可變電荷的有機(jī)物質(zhì)表面
  2.4 其他典型吸附劑表面基團(tuán)的介紹
    2.4.1 離子交換樹(shù)脂
    2.4.2 活性炭
    2.4.3 生物質(zhì)
  2.5 水化固體的表面酸度
    2.5.1 水合氧化物的兩性性質(zhì)
    2.5.2 M—OH基的酸度
    2.5.3 不同固體的表面酸度
  2.6 固體/水溶液界面的官能團(tuán)配位化學(xué)作用
  參考文獻(xiàn)
3 固體表面的電量、電勢(shì)分布模型
  3.1 固體表面化學(xué)官能團(tuán)與表面電荷產(chǎn)生
  3.2 表面電荷分類(lèi)
    3.2.1 帶永久電荷的表面
    3.2.2 帶可變電荷的表面
  3.3 表面電荷的性質(zhì)
  3.4 表面電荷平衡
  3.5 表面電荷的測(cè)定
  3.6 表面電位(電勢(shì))
  3.7 表面電荷的變化
  3.8 零電荷點(diǎn)
    3.8.1 幾種常見(jiàn)的表面電荷零點(diǎn)
    3.8.2 電荷零點(diǎn)(PZC)和凈電荷零點(diǎn)(PZNC)的pH
  3.9 表面電位和描述模型
    3.9.1 Helmholtz模型
    3.9.2 Gouy-Chapman模型
    3.9.3 Stern模型
    3.9.4 三電層模型
    3.9.5 復(fù)合模型
  3.10 擴(kuò)散雙電層的厚度和電位隨距離的分布規(guī)律
  3.11 電荷分布對(duì)表面反應(yīng)平衡常數(shù)的影響
  3.12 pH和表面電荷對(duì)表面配合物形成的影響分析
  參考文獻(xiàn)
4 固體顆粒物在水體中的化學(xué)行為
  4.1 水體中顆粒物的范疇及其與溶液間的相互作用
  4.2 金屬離子的水解聚合——以H2O和OH-為配位體
    4.2.1 金屬水合離子、水合半徑、水合能
    4.2.2 金屬離子的水解聚合
    4.2.3 金屬水合配合離子濃度pc—pH圖、羥合配離子分率α-pH圖
    4.2.4 金屬離子水解沉淀
  4.3 晶核作用和晶體生長(zhǎng)
    4.3.1 晶核作用
    4.3.2 晶體生長(zhǎng)
  4.4 陰離子的配合作用
  4.5 水中有機(jī)物的配合作用
    4.5.1 配合形式
    4.5.2 配合物的穩(wěn)定性
    4.5.3 配合物構(gòu)成的特性
  4.6 顆粒在雙水相體系中的分配
    4.6.1 雙水相體系的特點(diǎn)
    4.6.2 固體微粒的分布規(guī)律
  4.7 水質(zhì)穩(wěn)定與水質(zhì)穩(wěn)定指數(shù)
    4.7.1 水質(zhì)穩(wěn)定
    4.7.2 判別水質(zhì)穩(wěn)定性的主要方法——水質(zhì)穩(wěn)定指數(shù)法
  4.8 吸附-沉淀的界限
  參考文獻(xiàn)
5 吸附反應(yīng)
  5.1 吉布斯函數(shù)
    5.1.1 吉布斯方程
    5.1.2 吉布斯公式的意義和應(yīng)用
  5.2 吸附反應(yīng)
    5.2.1 吸附過(guò)程及吸附過(guò)程的兩種機(jī)理
    5.2.2 吸附平衡的定量表示：吸附等溫線
    5.2.3 不均勻表面活性點(diǎn)體系中的吸附
    5.2.4 利用化學(xué)平衡計(jì)算模型求出吸附體系中的物質(zhì)
    5.2.5 特殊情況下的吸附等溫線：表面沉淀
    5.2.6 其他等溫模型
  5.3 吸附過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)研究
    5.3.1 傳質(zhì)過(guò)程模型
    5.3.2 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型
    5.3.3 其他模型
  5.4 吸附床反應(yīng)
  參考文獻(xiàn)
6 陽(yáng)離子吸附特征
  6.1 吸附劑
    6.1.1 廣譜吸附劑
    6.1.2 專(zhuān)屬吸附劑
  6.2 陽(yáng)離子吸附特性
    6.2.1 單價(jià)陽(yáng)離子吸附
    6.2.2 二價(jià)陽(yáng)離子吸附
    6.2.3 三價(jià)/四價(jià)陽(yáng)離子
    6.2.4 含氧金屬陽(yáng)離子的吸附
  6.3 對(duì)陽(yáng)離子的選擇性
    6.3.1 單價(jià)陽(yáng)離子
    6.3.2 二價(jià)陽(yáng)離子
    6.3.3 同價(jià)交換作用
    6.3.4 異價(jià)交換作用
  參考文獻(xiàn)
7 陰離子吸附特征
  7.1 陰離子吸附作用
    7.1.1 陰離子吸附的模型
    7.1.2 pH與陰離子吸附之間的關(guān)系
    7.1.3 離子強(qiáng)度及陽(yáng)離子對(duì)吸附的影響
    7.1.4 陰離子在氧化物上吸附的可逆性
    7.1.5 包含特性吸附的陰離子交換
  7.2 簡(jiǎn)單陰離子吸附
    7.2.1 氟離子
    7.2.2 氯離子
    7.2.3 溴離子
    7.2.4 氰離子
  7.3 含氧陰離子吸附
    7.3.1 硫酸根
    7.3.2 硝酸根
    7.3.3 亞硝酸根
    7.3.4 磷酸根離子
    7.3.5 砷酸根和亞砷酸根
    7.3.6 六價(jià)鉻的陰離子
    7.3.7 碘酸根
    7.3.8 高氯酸根
    7.3.9 硼離子
  參考文獻(xiàn)
8 有機(jī)分子吸附特征
  8.1 有機(jī)大分子(聚合物)的吸附概述
  8.2 染料和油的吸附
    8.2.1 染料的吸附
    8.2.2 油的吸附
  8.3 酚類(lèi)與藻毒素的吸附
    8.3.1 酚類(lèi)化合物的吸附
    8.3.2 藻毒素的吸附
  8.4 蛋白質(zhì)和溶菌酶的吸附
    8.4.1 蛋白質(zhì)的吸附
    8.4.2 溶茵酶的吸附
  參考文獻(xiàn)
9 重金屬離子的生物吸附
  9.1 重金屬離子去除概述
  9.2 生物吸附法
  9.3 生物吸附劑
    9.3.1 細(xì)菌吸附劑
    9.3.2 真菌吸附劑
    9.3.3 藻類(lèi)吸附劑
    9.3.4 新型生物吸附劑
  9.4 吸附機(jī)理和過(guò)程研究
    9.4.1 吸附機(jī)理
    9.4.2 生物吸附過(guò)程
  9.5 生物吸附的影響因素
    9.5.1 pH
    9.5.2 金屬離子濃度
    9.5.3 吸附時(shí)間
    9.5.4 離子強(qiáng)度
    9.5.5 競(jìng)爭(zhēng)吸附
    9.5.6 處理改性方式
  9.6 細(xì)胞的固定化
    9.6.1 微生物固定化的載體
    9.6.2 微生物固定化方法
    9.6.3 固定化茵體吸附金屬的研究進(jìn)展
  9.7 生物吸附模型
    9.7.1 吸附等溫模型
    9.7.2 吸附動(dòng)力學(xué)模型
  9.8 生物吸附的應(yīng)用前景和未來(lái)
  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   開(kāi)發(fā)水處理或污泥的絮凝劑系列產(chǎn)品，從經(jīng)濟(jì)及環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的角度看，將有十分廣闊的前景，任志峰等研究了焙燒層狀氫氧化鎂鋁對(duì)氯離子的吸附，其他學(xué)者的研究也表明水滑石和碳納米管對(duì)氯離子有很好的吸附能力。脫乙酰度95％的殼聚糖對(duì)質(zhì)量濃度為80mg（Cl—）／L溶液的吸附率可達(dá)到64.8％，而且其吸附性能遠(yuǎn)大于活性炭、樹(shù)脂、Al（OH）3、Mg（OH）2。 7.2.3溴離子 目前研究得最多的吸附方法大致有兩類(lèi)：樹(shù)脂吸附和殼聚糖吸附。 張拿慧使用201×7強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂對(duì)濃海水中的溴進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究，該樹(shù)脂對(duì)溴的最大吸附量為2.4894mg／mL，吸附率達(dá)到98％。研究認(rèn)為所用樹(shù)脂對(duì)溴吸附過(guò)程的主要控速步驟為顆粒擴(kuò)散控制。顆粒擴(kuò)散系數(shù)隨溫度、溶液初始濃度的增加而增大，隨pH的增加而降低，而轉(zhuǎn)速對(duì)其影響較小。 另外，謝海英采用了D201大孔強(qiáng)堿性離子交換樹(shù)脂對(duì)濃海水進(jìn)行提溴研究，獲得的最大吸附量為0.104mg／mL（濕樹(shù)脂），吸附率可達(dá)到98％以上。 樹(shù)脂法提溴具有設(shè)備簡(jiǎn)單、常壓操作、投資小、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的濃海水提溴方法，但樹(shù)脂法也是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，強(qiáng)堿性陰離子型離子交換樹(shù)脂存在機(jī)械強(qiáng)度差、顆粒小、易被有機(jī)物和泥沙堵塞等缺點(diǎn)；而JA—2型無(wú)機(jī)吸附劑則仍處于研究階段，生產(chǎn)應(yīng)用上仍有困難。 為開(kāi)發(fā)出新型高效吸附劑對(duì)海水中的溴離子進(jìn)行濃縮、富集，為生產(chǎn)溴素提供充足的高溴海水。研究者越來(lái)越多地開(kāi)始研究殼聚糖對(duì)溴離子的吸附。殼聚糖是甲殼素脫乙?；漠a(chǎn)物，對(duì)金屬陽(yáng)離子具有良好的吸附作用，而通過(guò)改性可用于吸附鹵素離子等陰離子。 孟范平等研究了硝酸鑭改性殼聚糖對(duì)溴離子的吸附性能，考察了吸附劑用量、時(shí)間、溫度、pH等條件對(duì)吸附性能的影響。結(jié)果表明，在優(yōu)化的吸附條件下，改性殼聚糖對(duì)Br—（100mg／L）和海水樣品Br—的平均吸附容量分別為3.2295mg／g，0.6691mg／g。而普通殼聚糖對(duì)Br—（100mg／L）和海水樣品Br—的平均吸附容量分別為1.7930mg／g，0.7362mg／g。普通殼聚糖對(duì)Br—的吸附符合Langmuir等溫線而硝酸鑭改性殼聚糖對(duì)Br—的吸附過(guò)程采用Langmuir吸附等溫線和Freudlich等溫線描述均可。 趙正鵬等研究了500℃下焙燒層狀氫氧化鎂鋁對(duì)溴離子吸附性能，考察了吸附時(shí)間、吸附劑用量、吸附溫度、吸附初始pH等條件對(duì)吸附性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，焙燒層狀氫氧化鎂鋁對(duì)溴離子具有較好的吸附性能，35℃下飽和吸附量為133.33mg／g。其吸附等溫線可以用Langmuir等溫方程描述。 Luigi Faleiola等研究了碘離子和溴離子在非水溶劑中，在多晶銀電極上的特定吸附。 7.2.4氰離子 牟淑杰采用陽(yáng)離子絮凝劑聚二甲基二烯丙基氯化銨對(duì)活性炭進(jìn)行改性，并通過(guò)試驗(yàn)研究了改性活性炭處理模擬含氰廢水。試驗(yàn)結(jié)果表明，廢水pH為8，改性活性炭用量為12g／L，吸附時(shí)間為5h，反應(yīng)溫度為20℃時(shí)，氰離子的去除率可達(dá)到99％以上，處理后廢水中氰離子的質(zhì)量濃度低于0.5mg／L。該吸附反應(yīng)符合Langmuir等溫方程，該方法處理含氰廢水具有效果好、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

編輯推薦

《固水界面化學(xué)與吸附技術(shù)》本著科學(xué)性、先進(jìn)性和系統(tǒng)性的原則，廣泛吸取了國(guó)內(nèi)外有關(guān)書(shū)籍、期刊和網(wǎng)站的有益內(nèi)容，結(jié)合相關(guān)研究成果和最新的進(jìn)展，著重從水化學(xué)、固體表面結(jié)構(gòu)與相關(guān)粒子在水中的分布等方面對(duì)固水界面的物理化學(xué)行為加以闡述和討論，可作為研究生的學(xué)習(xí)資料，也可供科研工作者、工程人員參考和閱讀。

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