《環(huán)境材料概論》是一本關(guān)于環(huán)境材料的書籍，全書總共分為三個部分，第一部分系統(tǒng)總述了環(huán)境材料的概況，第二部分詳細(xì)介紹了不同類別的環(huán)境材料，第三部分著重強調(diào)了環(huán)境材料的綠色設(shè)計。本書內(nèi)容翔實、角度新穎，系統(tǒng)地介紹了各類環(huán)境材料的功能和價值。全書總共分為9章，主體部分多角度總結(jié)和分析了吸附材料、過濾材料、絮凝材料、電催化材料、光催化材料、催化濕式氧化、環(huán)境生物材料的研究現(xiàn)狀和未來趨勢。 《環(huán)境材料概論》可作為環(huán)境、材料、生態(tài)及相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生的教材或教學(xué)參考書，也可作為專業(yè)工程技術(shù)人員的自學(xué)教材或參考書，還可供相關(guān)專業(yè)的科研和技術(shù)工作人員參考閱讀。本書的可讀書性很強，所有關(guān)心材料開發(fā)和應(yīng)用的人都可能成為其熱心的讀者。
《環(huán)境材料概論》是一本關(guān)于環(huán)境材料的書籍，全書總共分為三個部分，第 一部分系統(tǒng)總述了環(huán)境材料的概況，第 二部分詳細(xì)介紹了不同類別的環(huán)境材料，第 三部分著重強調(diào)了環(huán)境材料的綠色設(shè)計。本書內(nèi)容翔實、角度新穎，系統(tǒng)地介紹了各類環(huán)境材料的功能和價值。全書總共分為9章，主體部分多角度總結(jié)和分析了吸附材料、過濾材料、絮凝材料、電催化材料、光催化材料、催化濕式氧化、環(huán)境生物材料的研究現(xiàn)狀和未來趨勢。 《環(huán)境材料概論》可作為環(huán)境、材料、生態(tài)及相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生的教材或教學(xué)參考書，也可作為專業(yè)工程技術(shù)人員的自學(xué)教材或參考書，還可供相關(guān)專業(yè)的科研和技術(shù)工作人員參考閱讀。本書的可讀書性很強，所有關(guān)心材料開發(fā)和應(yīng)用的人都可能成為其熱心的讀者。
材料是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，環(huán)境材料的研究目的是在滿足人類需要的基礎(chǔ)上，開發(fā)出能滿足環(huán)境負(fù)荷要求的材料，同時研發(fā)材料的加工、制備和再生技術(shù)。環(huán)境材料的提出不僅符合人類認(rèn)識自然的規(guī)律，也符合材料科學(xué)的發(fā)展規(guī)律。目前環(huán)境問題日益突出，材料的生產(chǎn)和使用是控制環(huán)境污染的重要環(huán)節(jié)，協(xié)調(diào)材料和環(huán)境的關(guān)系至關(guān)重要，獲得綠色環(huán)保的材料更是迫在眉睫。環(huán)境材料概念的提出和環(huán)境材料學(xué)的發(fā)展，使人們更加重視環(huán)境材料的開發(fā)，有助于獲得性能良好、利用率高、無毒無害的新型材料以滿足社會需求。環(huán)境材料學(xué)在材料開發(fā)過程中發(fā)揮了舉足輕重的作用，不僅為環(huán)境材料的研發(fā)提供理論基礎(chǔ)，而且大力提倡高效利用資源和能源，以期實現(xiàn)環(huán)境和材料的可持續(xù)發(fā)展。本書是同濟大學(xué)環(huán)境工程國家級一流專業(yè)建設(shè)成果教材，主體分為三個部分，第一部分為環(huán)境材料的概述，第二部分介紹了不同種類的環(huán)境材料，第三部分旨在強調(diào)環(huán)境材料的綠色設(shè)計原理和技術(shù)。本書共分為9章。第1章概述了環(huán)境材料的理論基礎(chǔ)、研究內(nèi)容、重要地位以及研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；第2章系統(tǒng)介紹了吸附材料的分類、表征等；第3章介紹了過濾材料的種類及特性，主要根據(jù)零維、一維、二維、三維進(jìn)行材料的分類；第4章首先介紹了絮凝的概念及原理，接著概述不同種類的絮凝劑及其特性；第5章介紹了電催化材料，主要包括電催化材料的理論基礎(chǔ)、電極制備以及性能分析；第6章總結(jié)了光催化材料的研究現(xiàn)狀，如制備、改性、應(yīng)用等；第7章圍繞催化濕式氧化材料展開，主要論述其基本理論以及列舉相關(guān)應(yīng)用；第8章系統(tǒng)地介紹了環(huán)境生物材料，分別以生物絮凝劑、生物吸附劑、生物表面活性劑、生物降解材料、微生物固定化材料等展開；第9章提出了環(huán)境材料的綠色設(shè)計，主要包括設(shè)計理念、設(shè)計方法以及設(shè)計案例。編寫本書的目的在于系統(tǒng)全面地介紹各類環(huán)境材料的研究現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢。本書將環(huán)境材料具體分為吸附材料、過濾材料、絮凝材料、電催化材料、光催化材料、催化濕式氧化材料、環(huán)境生物材料等，使讀者較系統(tǒng)地了解各種材料的特點以及應(yīng)用情況。編者力圖使讀者通過學(xué)習(xí)本書不僅能夠掌握環(huán)境材料方面的基礎(chǔ)理論知識，而且可以主動參與到綠色、環(huán)保、節(jié)能環(huán)境材料的開發(fā)中，實現(xiàn)真正意義上的理論與實踐相結(jié)合。環(huán)境材料的開發(fā)和應(yīng)用是環(huán)保領(lǐng)域的重要組成部分，編者期望越來越多的讀者或者研究者參與進(jìn)來，齊心協(xié)力推動環(huán)境材料這一新興學(xué)科的發(fā)展，為環(huán)保事業(yè)做出更多的貢獻(xiàn)。本教材由馬杰、于飛、曹江林主編，環(huán)境功能材料實驗室袁建華、孫怡然、梁明星、任建燃、雷晶晶、劉寧寧、任一帆、周紫晴、邢思陽、翟春曉、王健祥、陳林林參編。在此次編撰過程中，為求使其更具系統(tǒng)性，更方便教學(xué)，適應(yīng)環(huán)境材料技術(shù)發(fā)展的需要，編者廣泛參考了國內(nèi)外文獻(xiàn)，章節(jié)編排經(jīng)過仔細(xì)推敲，充實了部分內(nèi)容。本書內(nèi)容比較豐富、全面、詳細(xì)，有一定的廣度和深度，并注意保證基本理論、基本知識的掌握與訓(xùn)練，能夠滿足具有一定材料學(xué)基礎(chǔ)的讀者的要求。本書可作為高等學(xué)校環(huán)境、材料、生態(tài)及相關(guān)專業(yè)的教材或教學(xué)參考書，也可以作為化工、生物、化學(xué)、水利、土木等專業(yè)工程技術(shù)人員的自學(xué)教材或參考書，還可供相關(guān)專業(yè)的科研和技術(shù)工作人員參考閱讀。環(huán)境材料目前還是一門新興學(xué)科，所以部分體系和內(nèi)容仍不完善。再者，由于編者水平有限，經(jīng)驗不足，書中難免有不完善和疏漏之處，希望讀者提出寶貴意見。馬杰2022年12月
馬杰，1981.10生，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師， 2009畢業(yè)于上海交通大學(xué)，獲材料學(xué)博士學(xué)位，2010年進(jìn)入同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院工作，2015年赴美國阿克倫大學(xué)進(jìn)行訪學(xué)。主要從事環(huán)境功能材料的合成及其對水中重金屬和有機污染物的去除研究，在高效碳基吸附材料的合成、改性及污染物吸附特性和作用機制方面開展了系列工作。近5年來主持國家自然科學(xué)基金2項及多項省部級課題的實施。累計發(fā)表論文70余篇，其中 SCI論文40余篇，EI論文10余篇，影響因子累計213.56，累計引用960次，其中ESI（Highly Cited Paper）入選論文3篇；在Chemosphere和Front. Mater. Sci.發(fā)表特邀綜述等，受邀撰寫外文專著Applications of Carbon Nanotubes, Smart Materials for Waste Water Application,Nanometrials for Water Remediation, Advances in Nanotechnology中有關(guān)環(huán)境功能材料在環(huán)境和能源中應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容，授權(quán)中國發(fā)明專利9項，公開24項。獨立及合作指導(dǎo)博士研究生4名，碩士研究生14名，在讀研究生7名；目前擔(dān)任國家自然科學(xué)基金同行評議專家，科技評價與評審系統(tǒng)專家，上海市學(xué)位與研究生教育信息化平臺評審專家及學(xué)位與研究生教育發(fā)展中心評審專家等。
第1章緒論1.1環(huán)境材料基礎(chǔ)11.1.1環(huán)境材料的起源11.1.2環(huán)境材料的定義21.1.3環(huán)境材料的分類31.2環(huán)境材料的研究內(nèi)容41.3環(huán)境材料在環(huán)境保護(hù)中的重要性61.4環(huán)境材料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢9復(fù)習(xí)思考題11第2章吸附材料2.1吸附概述122.1.1吸附的概念122.1.2吸附的類型122.1.3吸附機理132.1.4吸附理論模型142.2吸附材料的分類172.2.1碳質(zhì)吸附材料172.2.2無機吸附材料182.2.3有機吸附材料182.2.4生物吸附材料182.3吸附材料的表征192.3.1物理表征202.3.2化學(xué)表征212.3.3吸附材料的評價指標(biāo)212.4碳質(zhì)吸附材料概述222.4.1活性炭222.4.2碳納米管292.4.3石墨烯322.5其他吸附材料352.5.1沸石352.5.2活性氧化鋁382.5.3吸附樹脂39復(fù)習(xí)思考題40第3章過濾材料3.1過濾材料概述413.1.1過濾機理413.1.2過濾材料的性能433.1.3過濾材料的分類443.2零維過濾材料453.2.1石英砂濾料453.2.2磁鐵礦濾料463.2.3陶粒濾料473.2.4錳砂濾料483.3一維過濾材料493.3.1纖維束濾料503.3.2纖維球濾料513.3.3彗星式纖維濾料523.3.4旋翼式纖維濾料523.4二維過濾材料533.4.1機織物濾料533.4.2針織物濾料553.4.3非織造濾料553.5三維過濾材料573.5.1多孔陶瓷濾料573.5.2多孔金屬濾料593.5.3蒙脫土613.5.4沸石濾料613.5.5無煙煤濾料62復(fù)習(xí)思考題62第4章絮凝材料4.1絮凝的概念及原理634.1.1絮凝的概念634.1.2絮凝基本原理644.2絮凝劑的分類與對比654.3無機絮凝劑664.3.1鋁系絮凝劑664.3.2鐵系絮凝劑694.4有機絮凝劑734.4.1人工高分子有機絮凝劑734.4.2天然高分子絮凝劑754.5微生物絮凝劑774.5.1微生物絮凝劑的定義與種類774.5.2微生物絮凝劑作用影響因素784.5.3微生物絮凝劑的應(yīng)用與展望794.6復(fù)合型絮凝劑804.6.1無機-無機復(fù)合型絮凝劑814.6.2無機-有機高分子復(fù)合型絮凝劑824.6.3有機-天然高分子復(fù)合型絮凝劑824.6.4復(fù)合型微生物絮凝劑844.7納米絮凝劑844.7.1自身納米級絮凝劑844.7.2納米復(fù)合型絮凝劑85復(fù)習(xí)思考題86第5章電催化材料5.1催化劑的理論基礎(chǔ)875.1.1催化劑的概念875.1.2催化的反應(yīng)進(jìn)程885.1.3催化劑的種類及性能指標(biāo)895.2電催化材料的理論基礎(chǔ)905.2.1電催化的工作原理905.2.2電催化材料的分類925.2.3電催化性能的影響因素945.3電催化電極的制備955.3.1電極的組成955.3.2涂層鈦電極的制備技術(shù)975.3.3化學(xué)修飾電極的制備技術(shù)1015.4電催化材料的性能分析1045.4.1電催化材料的表面形貌表征1045.4.2電催化材料的結(jié)構(gòu)表征1055.4.3電催化材料的電化學(xué)分析方法1075.4.4電催化降解污染物的分析方法111復(fù)習(xí)思考題114第6章光催化材料6.1光催化材料概述1156.1.1光催化材料發(fā)展簡介1156.1.2光催化的工作原理1166.1.3光催化材料的分類1176.1.4光催化性能的影響因素1206.2光催化材料的制備和改性方法1246.2.1光催化材料的制備方法1246.2.2光催化材料的改性方法1266.3光催化材料在環(huán)境中的應(yīng)用1306.3.1光催化材料在降解氣態(tài)污染物中的應(yīng)用1306.3.2光催化材料在降解廢水污染物中的應(yīng)用1326.3.3光催化材料在深度處理中的應(yīng)用1346.3.4光催化材料在其他方面的應(yīng)用1356.4光催化材料發(fā)展展望136復(fù)習(xí)思考題137第7章催化濕式氧化材料7.1催化濕式氧化的理論基礎(chǔ)1387.1.1催化濕式氧化概述1387.1.2催化濕式氧化的分類1397.1.3催化濕式氧化的基本原理1407.1.4催化濕式氧化的動力學(xué)研究1427.1.5催化濕式氧化的影響因素1437.2催化濕式氧化的催化劑1467.2.1催化劑的分類1467.2.2催化材料的載體1497.2.3催化劑的制備1497.2.4催化劑的失活1527.2.5催化材料的研究展望1547.3催化濕式氧化法的應(yīng)用1557.3.1處理石化廢水1557.3.2處理農(nóng)藥廢水1557.3.3處理含酚廢水1557.3.4處理垃圾滲濾液156復(fù)習(xí)思考題156第8章環(huán)境生物材料8.1生物絮凝劑1578.1.1生物絮凝劑的起源與發(fā)展1578.1.2生物絮凝劑的特點與分類1588.1.3生物絮凝劑的絮凝機理1608.2生物吸附劑1618.2.1生物吸附劑概述1618.2.2生物吸附劑分類1618.2.3生物吸附劑的吸附機理1628.2.4影響生物吸附劑的因素1638.3生物降解材料1648.3.1生物降解材料的概述1648.3.2生物降解材料的分類1658.3.3生物降解機理1668.3.4影響生物降解的因素1668.4生物表面活性劑1678.4.1生物表面活性劑的概述1678.4.2生物表面活性劑的分類1678.4.3生物表面活性劑的理化性質(zhì)1698.4.4生物表面活性劑的提取1708.5微生物固定化材料1718.5.1微生物固定的方法1718.5.2生物填料1728.5.3生物載體材料176復(fù)習(xí)思考題178第9章環(huán)境材料的綠色設(shè)計9.1綠色設(shè)計的理念、原則及要素1809.1.1綠色設(shè)計的理念 1809.1.2綠色設(shè)計的基本原則1819.1.3綠色設(shè)計的要素1829.2環(huán)境材料的綠色設(shè)計方法1839.2.1并行綠色設(shè)計方法1839.2.2生命周期評價方法1849.2.3可拆卸性設(shè)計與綠色設(shè)計數(shù)據(jù)庫1879.3降低材料環(huán)境負(fù)荷的技術(shù)1889.3.1避害技術(shù)1889.3.2污染控制技術(shù)1899.3.3再循環(huán)利用技術(shù)1909.3.4補救修復(fù)技術(shù) 1919.3.5清潔生產(chǎn)技術(shù)1929.4環(huán)境材料綠色設(shè)計案例1979.4.1水處理懸浮填料綠色設(shè)計1979.4.2塑料垃圾桶的綠色設(shè)計198復(fù)習(xí)思考題200參考文獻(xiàn)201
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