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| 編輯推薦： |
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清华大学优秀博士学位论文丛书（以下简称优博丛书）精选自2014年以来入选的清华大学校级优秀博士学位论文（Top 5%）。每篇论文经作者进一步修改、充实并增加导师序言后，以专著形式呈现在读者面前。优博丛书选题范围涉及自然科学和人文社会科学各主要领域，覆盖清华大学开设的全部一级学科，代表了清华大学各学科*秀的博士学位论文的水平，反映了相关领域*的科研进展，具有较强的前沿性、系统性和可读性，是广大博硕士研究生开题及撰写学位论文的必备参考，也是科研人员快速和系统了解某一细分领域发展概况、*进展以及创新思路的有效途径。
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| 內容簡介： |
本书通过系统表征生物物理干化污泥快速热解制备的生物炭的物理化学性质和重金属吸附性能，解析了污泥基生物炭对重金属的吸附机理。同时针对含钙溶液体系中重金属吸附效率低的问题，应用生物物理干化污泥与含过渡金属物质共热解的改性生物炭制备方法，显著改善了污泥基生物炭在含钙溶液体系中对重金属的吸附效果，并揭示了改性生物炭在含钙溶液体系中对重金属吸附性能提高的机理。
本书适合环境功能材料及场地污染修复领域的科学研究人员和工程技术人员阅读参考。
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| 目錄：
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第1章绪论
1.1研究背景与意义
1.2污泥的生物物理干化与干化污泥热解气化能量回收
1.3地下水重金属污染修复技术
1.3.1渗透性反应墙
1.3.2抽出处理法及两种技术的比较
1.4渗透性反应墙活性填料
1.4.1常用活性填料
1.4.2铁系活性填料
1.5生物炭的吸附性能
1.6碳基材料的改性
1.6.1氧化法
1.6.2硫化法
1.6.3氮化法
1.6.4引入配位体法
1.6.5过渡金属氧化物改性法
1.7研究目的和内容
1.7.1研究目的
1.7.2拟解决的关键科学问题
1.7.3主要研究内容
1.7.4技术路线
第2章生物物理干化污泥快速热解制备生物炭及其表征
2.1材料与方法
2.1.1生物炭的制备
2.1.2生物炭的表征
2.2生物炭的一般性质
2.3生物炭的FTIR表征与官能团分布分析
2.4生物炭的热稳定性
2.5生物炭的表面性质和微观结构
2.6生物炭的化学稳定性
2.7生物炭对典型重金属的吸附性能
2.8小结
第3章污泥基生物炭吸附重金属的影响因素与机理
3.1材料与方法
3.1.1吸附材料的制备
3.1.2吸附实验
3.1.3pH值对溶液中重金属形态影响的模拟
3.1.4其他表征方法
3.2生物炭对多种重金属的吸附性能
3.3生物炭吸附重金属的影响因素
3.3.1投加剂量
3.3.2平衡温度和初始pH值
3.4生物炭对重金属的吸附机理
3.4.1不同污泥基材料对重金属的吸附性能比较
3.4.2吸附重金属前后生物炭的性质变化
3.4.3竞争离子对生物炭吸附性能的影响
3.5小结
第4章针对高钙体系的污泥基生物炭改性
4.1材料与方法
4.1.1改性生物炭的制备
4.1.2改性生物炭的表征
4.1.3改性生物炭在含钙体系中对重金属镉的吸附性能
表征
4.2不同过渡金属氧化物改性对生物炭吸附重金属性能的影响
4.2.1元素分析
4.2.2FTIR表征与官能团分布
4.2.3XRD表征
4.2.4比表面积与孔隙分布
4.2.5对重金属的吸附性能比较
4.3不同铁基物质改性对生物炭吸附重金属性能的影响
4.3.1元素分析
4.3.2FTIR表征与官能团分布
4.3.3XRD表征
4.3.4比表面积与孔隙分布
4.3.5对重金属的吸附性能比较
4.4还原铁粉投加剂量对改性生物炭吸附重金属性能的影响
4.4.1元素分析
4.4.2FTIR表征与官能团分布
4.4.3XRD表征
4.4.4比表面积与孔隙分布
4.4.5对重金属的吸附性能比较
4.5小结
第5章改性污泥基生物炭对重金属的吸附性能与机理
5.1材料与方法
5.1.1改性生物炭的热稳定性和浸出毒性
5.1.2静态平衡吸附实验
5.1.3反应动力学
5.1.4吸附机理解析
5.1.5地下水体系中的吸附实验
5.2改性污泥基生物炭的稳定性
5.2.1热稳定性
5.2.2浸出毒性
5.3改性污泥基生物炭吸附重金属的影响因素
5.3.1投加剂量
5.3.2初始pH值
5.4改性污泥基生物炭吸附重金属的反应动力学研究
5.5改性污泥基生物炭对重金属的等温吸附特征
5.6改性污泥基生物炭对重金属的吸附机理
5.6.1还原铁粉的吸附效果
5.6.2吸附前后改性生物炭的微观结构变化
5.6.3吸附前后改性生物炭的XRD表征
5.6.4吸附前后改性生物炭的FTIR表征
5.6.5吸附前后改性生物炭的XPS分析
5.7地下水体系中改性污泥基生物炭对重金属的吸附效果
5.8小结
第6章结论与建议
6.1结论
6.2建议
参考文献
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| 內容試閱：
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导师序言污染治理与环境保护，是末端治理的问题，更是全过程管理的问题；是技术的问题，更是管理的问题；是政府的问题，更是全社会的问题；是当下的问题，更是未来的问题。污染后治理，成本要远远高于预防。近年来，我国对环境保护的重视和投入力度逐渐加大，同时，居民对环境质量的要求也越来越高。广为建设的污水处理厂为防止水体污染做出了重要贡献，但是富集污染物的市政污泥又成为需要面对的新挑战。市政污泥产生量大，约占市政污水质量的1.5%；含水率高，原污泥含水率达98%以上，脱水污泥含水率在80%左右，造成处理和外运的高成本和高难度。在市政污泥的处理处置与资源化过程中，低能耗干化是解决问题的前提，高效高品质利用是解决问题的关键。生物物理干化利用微生物代谢消耗易降解有机物所产生的超高温，蒸发水分并形成绕核颗粒，配合强制通风，可以低能耗地将污泥干化至含水率在50%以下。生物物理干化污泥热解产氢，可以提高能量品位，是实现污泥资源化的可能途径。污泥热解后的残渣如能作为生物炭加以利用，则可实现污泥的全物料资源化。本书是陈坦同学的博士学位论文，重点开展了市政污泥基生物炭对重金属的吸附性能研究。本书无论在理论分析上还是在实际应用上均具有很高的参考价值。关于本书，我还想强调两点：第一，污泥可以是资源，但它首先是污染物，因此污泥的资源化必须优先考虑其安全性。污泥中的有机污染物可在热解中转化降解，但大部分重金属会积累在残渣生物炭中。因此，以此生物炭为吸附材料应关注内源重金属的溶出问题。陈坦博士应用危险废物鉴别的浸出毒性测试方法对其开展研究，发现热解过程可以固化重金属物质，这是值得肯定的，但在大面积应用前还应进行更为系统的安全性评价。第二，书中的大部分成果均是基于实验室规模的研究，在大规模工程应用之前，仍需在中试规模乃至工业规模上进行检验，不可过急。博士生的培养，第一重要的是兴趣，第二重要的是能力。博士生取得了多少科研成果、发表了多少学术论文，不能作为学生培养是否成功的主要指标。如果博士生在导师的压力下发表了很多论文，但毕业后却对科研工作失去了兴趣，这样的培养也是不成功的。本书的作者陈坦，是我指导的研究生，在清华大学本科毕业后直接攻读环境工程专业的博士学位。我非常高兴他在毕业后能够在大学继续从事科研和教学工作。陈坦是个积极向上的学生，思路敏捷，善于抓住科研过程中的关键科学问题开展研究。同时，陈坦也算得上是个刻苦的学生。每一个可靠数据的获得，每一个实验的完成，每一个现象的分析、结论的论证，都不仅仅凝结了汗水，还有心志上的不断锤炼。成长总是要经历磨炼的，每一个博士的产生都是一个风雨过后终见彩虹的童话。看着他由稚嫩的大学生，变成戴着博士帽、眼神透着坚毅的意气风发青年，成为具有坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识、能够独立从事科学研究工作的初出茅庐的学者，我由衷地为他高兴。学生的成长、成功、成才，正是老师最大的幸福。希望陈坦不忘初衷，更加努力，在人生的道路上取得事业和生活的双丰收，善建者不拔，善抱者不脱。愿市政污泥的处理处置更加安全、更加高效，愿我们的环境更美，天更蓝，水更清！环境人的梦想就是公众阳光下的笑容。
王洪涛〖〗清华大学环境学院〖〗2016年7月
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