環境吸附材料及應用原理（簡體書）

《清華大學百年校慶環境科學與工程系列著作：環境吸附材料及應用原理》以環境吸附材料為核心，系統評述了各種吸附材料在環境領域的研究進展和研究方法，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，總結了各種高效吸附材料的製備方法、性能表徵、對不同污染物的吸附特性和吸附機理，闡明了根據污染物的特點構建高效吸附材料的方法，並重點介紹了表面接枝改性製備高效吸附材料的方法，系統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，最後對環境吸附材料進行了展望。 《清華大學百年校慶環境科學與工程系列著作：環境吸附材料及應用原理》內容系統性強，兼具前沿性和學術性，數據豐富、信息量大，可作為環境科學與工程、材料科學、化學工程等專業研究生的參考書，也可供相關專業的研究人員和工程技術人員參考。．

《環境吸附材料及應用原理》由科學出版社發行。內容系統性強，兼具前沿性和學術性，數據豐富、信息量大，可作為環境科學與工程、材料科學、化學工程等專業研究生的參考書，也可供相關專業的研究人員和工程技術人員參考。

叢書序前言第1章 環境吸附材料概論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 矽膠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第2章 環境吸附研究方法2.1 吸附劑製備方法2.1.1 高比表面積吸附劑的製備2.1.2 高密度官能團吸附劑的製備2.1.3 有序介孔吸附劑的製備2.1.4 吸附劑的評價方法2.2 吸附劑的性能表徵方法2.3 吸附和再生特性研究方法2.3.1 吸附動力學及模型擬合2.3.2 吸附等溫線及模型擬合2.3.3 水質對吸附影響2.3.4 競爭吸附2.3.5 吸附劑的再生2.4 吸附機理及研究方法參考文獻第3章 表面改性製備高效吸附材料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 原子轉移自由基聚合法製備高效吸附劑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 小結參考文獻第4章 改性吸附劑去除水中重金屬的特性和機理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 脫附再生和重複使用4.2.3 吸附機理4.3 小結參考文獻第5章 飲用水除砷除氟高效吸附劑的研製及應用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 氨化纖維吸附劑的製備5.2.2 吸附特性5.2.3 吸附機理5.3 鈦基複合氧化物吸附除砷研究5.3.1 複合吸附劑製備及表徵5.3.2 吸附特性5.3.3 吸附機理5.4 除氟吸附劑概述5.4.1 氟的性質及危害5.4.2 氟化物的污染狀況5.4.3 吸附除氟技術的研究現狀5.5 鋁鈰複合吸附劑除氟研究5.5.1 吸附劑的製備優化5.5.2 吸附劑的表徵5.5.3 吸附特性5.6 Mn-Ce複合氧化物吸附除氟研究5.6.1 吸附劑的製備和表徵5.6.2 吸附特性5.6.3 吸附機理5.7 小結參考文獻第6章 吸附去除水中全氟化合物的特性和機理6.1 研究背景6.1.1 PFCs生產、使用和危害6.1.2 環境污染狀況6.1.3 控制技術6.2 活性炭吸附去除PFOS和PFOA的研究6.2.1 活性炭的性質6.2.2 PFCs的分析方法6.2.3 吸附特性6.2.4 吸附機理6.3 樹脂吸附去除PFOS的研究6.3.1 樹脂的性質6.3.2 吸附特性6.3.3 脫附特性6.3.4 吸附機理6.4 有機改性蒙脫石吸附PFOS的研究6.4.1 有機蒙脫石的製備6.4.2 吸附特性6.4.3 吸附機制6.5 高效交聯多孔殼聚糖吸附PFCs的研究6.5.1 交聯多孔殼聚糖的製備6.5.2 吸附動力學6.5.3 動力學模擬6.5.4 溶液pH對不同PFCs吸附的影響6.5.5 吸附機理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6.8.2 吸附特性6.8.3 吸附機理6.9 混凝吸附去除水中PFOA的研究6.9.1 混凝實驗6.9.2 混凝去除特徵6.9.3 吸附-混凝聯用效果6.10 小結參考文獻第7章 捕集溫室氣體CO2的吸附材料7.1 CO2吸附材料的研究進展7.1.1 炭材料7.1.2 有機胺改性多孔材料7.1.3 沸石7.1.4 MOFs7.1.5 氧化鈣7.1.6 鹼金屬碳酸鹽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 竹基活性炭的製備7.2.2 吸附CO2性能研究7.2.3 竹基活性炭孔特性和CO2吸附的關係7.3 小結參考文獻第8章 環境吸附材料及應用展望8.1 新型吸附材料8.1.1 高效廉價吸附材料8.1.2 吸附-降解多功能複合材料8.1.3 納米吸附材料8.2 吸附新興污染物8.2.1 持久性有機污染物8.2.2 藥物和個人護膚品8.2.3 內分泌干擾物8.3 吸附技術在環境領域的應用8.3.1 飲用水處理中的吸附技術8.3.2 汙水處理中的吸附技術8.3.3 水污染應急吸附技術8.3.4 空氣中污染物的吸附技術8.3.5 固相萃取預處理技術參考文獻．

多孔材料表面改性可通過物理法和化學法進行。物理法是把含有官能團的化合物（如十二烷基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、聚乙烯亞胺等）負載到多孔材料中（如蒙脫石、樹脂等），制備出能高效吸附有機物和重金屬的高效吸附劑（5～7）；化學法是利用材料表面的極性基團（如羥基等），通過簡單的化學反應將吸附官能團（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，既能保證改性反應過程中反應物在材料內部擴散，也能保證吸附過程中污染物的擴散吸附。另外，改性時盡可能選用簡單的反應（步驟少），既能保證不占用過多內部孔體積，也能減少材料的改性成本，有利于實際應用。
無孔（少孔）材料同樣可以進行表面改性，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物或在表面進行單體聚合反應，把富含官能團的大分子嫁接到材料表面，從而實現吸附量的顯著提高（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在材料內部傳質，不容易堵塞，達到較好吸附效果，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，選擇適當的前體物（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，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）為結構模板劑，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，然后過濾晶化產物，水洗后干燥，最后高溫加熱脫除模板劑。