活性炭吸附技术及其在环境工程中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

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适读人群 ：本书可供高等院校和科研单位环境工程专业本科生、研究生作专业课参考书，也可供化工、环保等领域的科技工作者及研究人员参考
本书作者除了归纳、分析大量有关资料，还包括本书作者相关的一些理论解释、阐述及创新（2个方程），以及在科研、教学和工程实践中所获得的成果：“低浓度有机蒸汽吸附”经国家基金委鉴定并获奖；硫、砷、磷、氰等治理工程达国际（或领先）水平。

内容简介

本书系统地论述了活性炭及其吸附技术有关的理论，工程问题以及在环境工程等领域的某些实际应用 。本书共9章，主要介绍：活性炭及新产品制备和基础性质； 活性炭表面结构，化学性质和表面改性以及活性炭多孔结构测试技术； 吸附理论及进展； 气体吸附系统固定床模拟和设计；分子模拟（计算机模拟）；活性炭在环境工程中的应用。本书可供高等院校和科研单位环境工程专业本科生，研究生作专业课参考书，也可供化工，环保等领域的科技工作者及研究人员参考。

内页插图

目录

第一章活性炭制备和基础性质 1
第一节活性炭制备2
一、原材料2
二、活性炭的形状与改形7
三、炭化8
四、活化10
五、活性炭制备的孔修饰和功能化20
第二节代表性的活性炭制品22
一、药用活性炭22
二、防毒活性炭和浸渍活性炭23
三、炭分子筛27
四、球形活性炭30
五、脱硫炭37
六、含炭泡沫塑料和泡沫炭37
七、含炭无纺织物38
八、新型半导体材料MOCVD净化浸渍炭38
九、中孔炭39
十、超级活性炭40
十一、蜂窝状活性炭40
参考文献42
第二章活性炭表面结构、化学性质和表面改性 45
第一节活性炭的分子组成、结晶体和多孔结构45
第二节活性炭中的非碳素附加物47
一、矿物附加物——灰分47
二、与碳化学键合的异质元素48
第三节活性炭表面化学性质48
第四节活性炭表面化学性质对吸附性能的影响49
一、气相中极性吸附质的吸附49
二、从二元溶液吸附非电解质50
三、电解质吸附和活性炭的电极性质50
第五节炭表面改性51
一、炭由氧化改性52
二、表面浸渍改性52
三、炭的卤化改性54
四、由硫表面化合物改性54
五、由氮表面化合物改性55
参考文献56
第三章吸附理论 57
第一节吸附相平衡57
一、吸附原理、吸附作用力57
二、 吸附平衡、吸附热力学59
三、气体吸附等温方程61
四、吸附位势理论66
五、复杂组分的吸附平衡85
第二节吸附动力学94
一、床层外部流出浓度变化——透过曲线94
二、应用吸附动力学方程95
三、用理论塔板数和改进Said方程来表征吸附透过行为102
四、用Thomas模型和Yoon模型表征106
五、高衰减比下有机蒸气透过行为110
参考文献114
第四章固体颗粒相中的扩散系数117
第一节吸附剂颗粒中的有效扩散系数117
第二节晶粒微孔扩散120
第三节颗粒的大孔扩散124
一、线性平衡124
二、非线性平衡125
第四节大孔扩散的实验测定127
一、微分填充床法127
二、搅拌槽法129
参考文献129
第五章气体吸附系统固定床模拟和设计131
第一节固定床吸附理论131
一、 固定床吸附分离132
二、 吸附柱的解吸132
三、 进料方法134
四、恒温或绝热吸附柱134
五、 单组分和复杂组分吸附134
第二节连续性方程和平衡级段模型135
一、 色谱柱的速度理论135
二、 连续性方程137
三、简化和应用实例——床层内瞬时浓度分布、
有效传质系数及透过曲线预示138
第三节传质区模型、吸附等温线对透过曲线的影响143
一、传质区模型143
二、 吸附等温线和其他参数对透过曲线的影响145
第四节传质区和透过点的求取 148
一、由透过曲线求取148
二、由D�睷方程和有效传质系数求取和实验验证151
第五节吸附器设计的主要参数155
一、 气�补塘较嘟缑娴拇�质155
二、 传质速率表达式155
三、 传质系数156
第六节扰动应答法测定吸附参数159
第七节固定床吸附工程计算163
第八节动态应答技术和滤毒罐气体流动模型165
一、 实验测定及数据处理方法165
二、 试验结果与讨论168
第九节气流速度及床层压力降的确定171
一、Kozeny方程171
二、Ergun半经验公式172
三、Минский半经验公式172
参考文献173
第六章分子模拟175
第一节物理测试技术和大型精密仪器176
第二节配分函数和Boltzmann分布176
一、Boltzmann分布和配分函数177
二、微观状态数178
三、Maxwell�睟oltzmann统计179
四、熵的微观180
第三节系综和Liouville定理181
一、微正则系综182
二、正则系综182
三、Maxwell速度分布184
四、Liouville定理185
五、正则系综的应用186
六、巨正则系综188
第四节Monte�睠arlo模拟192
一、确定性问题求解193
二、定积分计算194
三、Metropolis抽样基本原理197
第五节分子动力学模拟198
一、Hamilton运动方程199
二、Hamilton运动方程推导200
三、Lennard�睯ones 位势模型201
第六节活性炭吸附的分子模拟203
参考文献206
第七章活性炭应用208
第一节作为气相吸附（吸着）剂的应用208
一、对沙林等有害气体的吸附208
二、 对氯化氰（氢氰酸）等有害气体的吸着210
三、专用浸渍活性炭211
四、有价值组分的回收和工业排出气的净化212
五、天然气存储、气体混合物的分离215
第二节作为液相吸附剂的应用215
一、食品工业215
二、水和废水处理216
三、制药工业218
四、医学（药）218
五、快速有效利用活性炭处理泄漏事故219
第三节作为电极材料应用220
一、用作超级电容器电极材料220
二、用作电容法脱盐装置电极材料220
三、用作液流电池的电极材料221
四、用作燃料电池电催化剂载体221
五、用作锂离子电池负极材料221
第四节其他方面应用222
一、作为催化剂的应用222
二、作为离子交换剂应用222
三、作为吸波隐身材料应用223
参考文献223
第八章活性炭性能的研究方法225
第一节气体和蒸气吸附的测量方法225
一、静态法——吸附等温线的测定225
二、动态法——动态吸附容量228
第二节吸附热的测取 230
一、按BET方程常数kb粗略计算231
二、从一组吸附等温线求取吸附热231
三、从等吸附量曲线求取等吸附量热232
四、从表面扩散系数测取吸附热232
五、色谱法测定吸附热233
第三节孔隙容积测定234
一、真密度和颗粒密度234
二、总孔隙度和大孔容积234
三、 压汞法——孔和孔体积按孔大小分布235
第四节衍射和显微技术239
一、X射线衍射239
二、 电子显微技术和透射电镜技术239
第五节多孔材料的孔结构测试的分形分析240
一、分形分析240
二、核磁共振测孔技术240
参考文献240
第九章活性炭纤维制备及其应用 241
第一节概述241
一、发展历程241
二、性能特点242
三、结构特征243
四、分类243
第二节活性炭纤维的制备244
一、ACF制备工艺基本流程244
二、黏胶基ACF的制备248
三、酚醛基ACF的制备249
四、聚丙烯腈基ACF的制备250
五、沥青基ACF的制备250
第三节活性炭纤维的改性252
一、特殊涂层增强抗磨性能 252
二、氟化处理增加表面疏水性252
三、表面改性实例252
第四节活性炭纤维的应用254
一、空气净化254
二、有机溶剂回收256
三、饮用水净化257
四、废水处理257
五、贵金属回收258
六、作为催化剂及催化剂载体258
七、防护材料259
八、医学应用259
九、电极材料260
参考文献260

前言/序言

《现代水处理技术：深度解析与工程实践》 图书简介 本书旨在为环境工程领域的研究人员、工程师及相关专业人员提供一本全面、深入且具有高度实践指导价值的参考著作。本书聚焦于当前水处理领域最前沿且应用最为广泛的几大核心技术，系统阐述了其理论基础、关键工艺流程、设备选型原则以及在复杂水体净化工程中的实际应用案例。全书内容紧密围绕“高效、可持续、经济可行”的水处理目标展开，力求在理论深度与工程实用性之间找到最佳平衡点。 第一部分：水处理基础与水质分析的深化 本部分首先回顾了水处理的基本原理，但重点在于引入现代水质评价体系的升级。详细阐述了传统指标（如COD、BOD、SS）的局限性，并重点介绍了新兴的、对新兴污染物更敏感的评价指标，如总有机碳（TOC）、特定污染物物种的生物活性监测方法等。 水体污染物的多相态迁移转化： 深入探讨了水体中污染物的物理化学特性，包括溶解、吸附、络合、氧化还原等过程在不同水文条件下的动态平衡。重点分析了微塑料、纳米材料等新型污染物的迁移特性，这为后续的深度处理技术提供了理论基础。 在线监测与智能控制： 详细介绍了先进传感器技术在水处理厂中的应用，包括光谱分析、生物电化学传感器等。着重讲解了如何利用大数据和人工智能算法，构建实时、预测性的过程控制模型，以应对进水水质的剧烈波动。 第二部分：强化混凝与沉淀过程的优化 混凝和沉淀是水处理的基础单元操作，本书超越了传统的混凝剂选择和投加量计算，着眼于提升过程的效率与稳定性。 新型混凝剂与助凝剂的研发： 重点介绍了高分子絮凝剂的分子结构设计、改性无机混凝剂（如聚合氯化铁、改性PAC）的合成工艺及其对低温、低浊水体的适应性。详细对比了不同类型混凝剂的残留毒性和污泥产率。 沉淀池流体力学优化： 运用计算流体力学（CFD）模拟技术，分析了传统沉淀池（如平流池、辐流池）内部的流场分布，揭示了死角和短路现象的成因。提出了基于CFD优化的新型沉淀结构设计，如倾斜板沉淀池、箱式沉淀池的结构改进方案，以提高固液分离效率。 浮选技术在高密度分离中的应用： 详述了溶解空气浮选（DAF）技术在处理低密度、难沉降颗粒（如藻类、油泥）中的优化操作参数，并探讨了微气泡的产生机理与能耗优化策略。 第三部分：膜分离技术的集成与突破 膜技术是现代水处理的核心驱动力。本书将膜技术视为一个系统工程，而非单一单元操作进行阐述。 微滤（MF）与超滤（UF）的抗污染策略： 深入剖析了膜污染的机理，包括有机物铺盖、微生物污堵和无机盐结垢。详细介绍了化学清洗（CIP）的优化方案、在线清洗技术，并重点阐述了膜表面改性技术，如亲水性涂层、抗氧化涂层对膜污染的抑制效果。 纳滤（NF）与反渗透（RO）的能耗管理： 详细对比了不同膜材料（聚酰胺、聚砜）在分离特定离子（如一价/二价离子分离、痕量有机物截留）上的性能差异。核心内容在于膜过程的系统集成，如采用压力交换器、能量回收装置，实现RO系统的能耗降至行业最低水平的工程案例分析。 膜生物反应器（MBR）的耦合运行： 探讨了好氧/厌氧MBR在处理高浓度有机废水中的优势。重点分析了膜组件的运行负荷、曝气量与污泥龄（SRT）之间的复杂关系，并给出了适用于市政和工业废水的MBR设计参数表。 第四部分：高级氧化与深度净化技术 本部分聚焦于对传统生化法难以去除的“顽固”污染物（如内分泌干扰物、抗生素、高浓度色度）的控制。 臭氧氧化与催化臭氧化： 详细分析了臭氧的产生机理及其与水中有机物的反应动力学。重点介绍了负载型催化剂（如MnO2、TiO2）在提高臭氧氧化效率、降低消毒副产物（DBPs）生成方面的最新进展。 Fenton及其高级氧化过程（AOPs）： 涵盖了经典Fenton、电Fenton、类Fenton反应，并深入探讨了紫外/过硫酸盐（UV/PDS）体系的反应机理。提供了实现废水处理中pH精确调控、铁泥稳定化处理的工程化方案。 电化学处理技术的前沿应用： 详细介绍了直接电解氧化、电芬顿以及电化学膜分离技术在难降解有机物去除中的应用潜力。阐述了电极材料的选择（如DSA电极、硼掺杂金刚石电极）对氧化效率和电极寿命的影响。 第五部分：污泥减量化与资源化利用 现代水处理的最终挑战之一是如何高效、环保地处置处理过程中产生的剩余污泥。 污泥预处理技术： 详述了化学法（石灰、聚合物）、物理法（超声波、高剪切）和热化学法（湿式氧化）对污泥细胞壁破坏的机理，以及它们对后续脱水性能的提升效果。 污泥厌氧消化与沼气利用： 深入分析了高温/中温厌氧消化的反应器类型（CSTR、UASB）及其优化运行条件，重点讲解了污泥水解酸化阶段的控制技术，以提高甲烷的产率。 磷回收与资源化： 详细介绍了鸟粪石（Struvite）结晶技术，包括反应器设计、营养盐配比控制，以及如何实现磷的稳定回收和后续作为缓释肥料的应用。 本书结构清晰，配有大量的流程图、设备剖面图和工程数据表格，旨在成为读者从理论学习到工程设计实践的桥梁。