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《环境材料概论》是一本关于环境材料的书籍，全书总共分为三个部分，第 一部分系统总述了环境材料的概况，第 二部分详细介绍了不同类别的环境材料，第 三部分着重强调了环境材料的绿色设计。本书内容翔实、角度新颖，系统地介绍了各类环境材料的功能和价值。全书总共分为9章，主体部分多角度总结和分析了吸附材料、过滤材料、絮凝材料、电催化材料、光催化材料、催化湿式氧化、环境生物材料的研究现状和未来趋势。 《环境材料概论》可作为环境、材料、生态及相关专业的大学生的教材或教学参考书，也可作为专业工程技术人员的自学教材或参考书，还可供相关专业的科研和技术工作人员参考阅读。本书的可读书性很强，所有关心材料开发和应用的人都可能成为其热心的读者。
內容簡介：
《环境材料概论》是一本关于环境材料的书籍，全书总共分为三个部分，第一部分系统总述了环境材料的概况，第二部分详细介绍了不同类别的环境材料，第三部分着重强调了环境材料的绿色设计。本书内容翔实、角度新颖，系统地介绍了各类环境材料的功能和价值。全书总共分为9章，主体部分多角度总结和分析了吸附材料、过滤材料、絮凝材料、电催化材料、光催化材料、催化湿式氧化、环境生物材料的研究现状和未来趋势。 《环境材料概论》可作为环境、材料、生态及相关专业的大学生的教材或教学参考书，也可作为专业工程技术人员的自学教材或参考书，还可供相关专业的科研和技术工作人员参考阅读。本书的可读书性很强，所有关心材料开发和应用的人都可能成为其热心的读者。
關於作者：
马杰，1981.10生，副教授，博士，硕士生导师， 2009毕业于上海交通大学，获材料学博士学位，2010年进入同济大学环境科学与工程学院工作，2015年赴美国阿克伦大学进行访学。主要从事环境功能材料的合成及其对水中重金属和有机污染物的去除研究，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机制方面开展了系列工作。近5年来主持国家自然科学基金2项及多项省部级课题的实施。累计发表论文70余篇，其中 SCI论文40余篇，EI论文10余篇，影响因子累计213.56，累计引用960次，其中ESI（Highly Cited Paper）入选论文3篇；在Chemosphere和Front. Mater. Sci.发表特邀综述等，受邀撰写外文专著“Applications of Carbon Nanotubes”， “Smart Materials for Waste Water Application”，“Nanometrials for Water Remediation”， “Advances in Nanotechnology”中有关环境功能材料在环境和能源中应用的相关内容，授权中国发明专利9项，公开24项。独立及合作指导博士研究生4名，硕士研究生14名，在读研究生7名；目前担任“国家自然科学基金同行评议专家”，“科技评价与评审系统专家”，“上海市学位与研究生教育信息化平台评审专家”及“学位与研究生教育发展中心评审专家”等。
目錄
第1章绪论1.1环境材料基础11.1.1环境材料的起源11.1.2环境材料的定义21.1.3环境材料的分类31.2环境材料的研究内容41.3环境材料在环境保护中的重要性61.4环境材料的研究现状和发展趋势9复习思考题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吸附的类型122.1.3吸附机理132.1.4吸附理论模型142.2吸附材料的分类172.2.1碳质吸附材料172.2.2无机吸附材料182.2.3有机吸附材料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化学表征212.3.3吸附材料的评价指标212.4碳质吸附材料概述222.4.1活性炭222.4.2碳纳米管292.4.3石墨烯322.5其他吸附材料352.5.1沸石352.5.2活性氧化铝382.5.3吸附树脂39复习思考题40第3章过滤材料3.1过滤材料概述413.1.1过滤机理413.1.2过滤材料的性能433.1.3过滤材料的分类443.2零维过滤材料453.2.1石英砂滤料453.2.2磁铁矿滤料463.2.3陶粒滤料473.2.4锰砂滤料483.3一维过滤材料493.3.1纤维束滤料503.3.2纤维球滤料513.3.3彗星式纤维滤料523.3.4旋翼式纤维滤料523.4二维过滤材料533.4.1机织物滤料533.4.2针织物滤料553.4.3非织造滤料553.5三维过滤材料573.5.1多孔陶瓷滤料573.5.2多孔金属滤料593.5.3蒙脱土613.5.4沸石滤料613.5.5无烟煤滤料62复习思考题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絮凝剂的分类与对比654.3无机絮凝剂664.3.1铝系絮凝剂664.3.2铁系絮凝剂694.4有机絮凝剂734.4.1人工高分子有机絮凝剂734.4.2天然高分子絮凝剂754.5微生物絮凝剂774.5.1微生物絮凝剂的定义与种类774.5.2微生物絮凝剂作用影响因素784.5.3微生物絮凝剂的应用与展望794.6复合型絮凝剂804.6.1无机-无机复合型絮凝剂814.6.2无机-有机高分子复合型絮凝剂824.6.3有机-天然高分子复合型絮凝剂824.6.4复合型微生物絮凝剂844.7纳米絮凝剂844.7.1自身纳米级絮凝剂844.7.2纳米复合型絮凝剂85复习思考题86第5章电催化材料5.1催化剂的理论基础875.1.1催化剂的概念875.1.2催化的反应进程885.1.3催化剂的种类及性能指标895.2电催化材料的理论基础905.2.1电催化的工作原理905.2.2电催化材料的分类925.2.3电催化性能的影响因素945.3电催化电极的制备955.3.1电极的组成955.3.2涂层钛电极的制备技术975.3.3化学修饰电极的制备技术1015.4电催化材料的性能分析1045.4.1电催化材料的表面形貌表征1045.4.2电催化材料的结构表征1055.4.3电催化材料的电化学分析方法1075.4.4电催化降解污染物的分析方法111复习思考题114第6章光催化材料6.1光催化材料概述1156.1.1光催化材料发展简介1156.1.2光催化的工作原理1166.1.3光催化材料的分类1176.1.4光催化性能的影响因素1206.2光催化材料的制备和改性方法1246.2.1光催化材料的制备方法1246.2.2光催化材料的改性方法1266.3光催化材料在环境中的应用1306.3.1光催化材料在降解气态污染物中的应用1306.3.2光催化材料在降解废水污染物中的应用1326.3.3光催化材料在深度处理中的应用1346.3.4光催化材料在其他方面的应用1356.4光催化材料发展展望136复习思考题137第7章催化湿式氧化材料7.1催化湿式氧化的理论基础1387.1.1催化湿式氧化概述1387.1.2催化湿式氧化的分类1397.1.3催化湿式氧化的基本原理1407.1.4催化湿式氧化的动力学研究1427.1.5催化湿式氧化的影响因素1437.2催化湿式氧化的催化剂1467.2.1催化剂的分类1467.2.2催化材料的载体1497.2.3催化剂的制备1497.2.4催化剂的失活1527.2.5催化材料的研究展望1547.3催化湿式氧化法的应用1557.3.1处理石化废水1557.3.2处理农药废水1557.3.3处理含酚废水1557.3.4处理垃圾渗滤液156复习思考题156第8章环境生物材料8.1生物絮凝剂1578.1.1生物絮凝剂的起源与发展1578.1.2生物絮凝剂的特点与分类1588.1.3生物絮凝剂的絮凝机理1608.2生物吸附剂1618.2.1生物吸附剂概述1618.2.2生物吸附剂分类1618.2.3生物吸附剂的吸附机理1628.2.4影响生物吸附剂的因素1638.3生物降解材料1648.3.1生物降解材料的概述1648.3.2生物降解材料的分类1658.3.3生物降解机理1668.3.4影响生物降解的因素1668.4生物表面活性剂1678.4.1生物表面活性剂的概述1678.4.2生物表面活性剂的分类1678.4.3生物表面活性剂的理化性质1698.4.4生物表面活性剂的提取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生物载体材料176复习思考题178第9章环境材料的绿色设计9.1绿色设计的理念、原则及要素1809.1.1绿色设计的理念 1809.1.2绿色设计的基本原则1819.1.3绿色设计的要素1829.2环境材料的绿色设计方法1839.2.1并行绿色设计方法1839.2.2生命周期评价方法1849.2.3可拆卸性设计与绿色设计数据库1879.3降低材料环境负荷的技术1889.3.1避害技术1889.3.2污染控制技术1899.3.3再循环利用技术1909.3.4补救修复技术 1919.3.5清洁生产技术1929.4环境材料绿色设计案例1979.4.1水处理悬浮填料绿色设计1979.4.2塑料垃圾桶的绿色设计198复习思考题200参考文献201
內容試閱
材料是国民经济和社会发展的基础和先导，环境材料的研究目的是在满足人类需要的基础上，开发出能满足环境负荷要求的材料，同时研发材料的加工、制备和再生技术。环境材料的提出不仅符合人类认识自然的规律，也符合材料科学的发展规律。目前环境问题日益突出，材料的生产和使用是控制环境污染的重要环节，协调材料和环境的关系至关重要，获得绿色环保的材料更是迫在眉睫。环境材料概念的提出和环境材料学的发展，使人们更加重视环境材料的开发，有助于获得性能良好、利用率高、无毒无害的新型材料以满足社会需求。环境材料学在材料开发过程中发挥了举足轻重的作用，不仅为环境材料的研发提供理论基础，而且大力提倡高效利用资源和能源，以期实现环境和材料的可持续发展。本书是同济大学环境工程国家级一流专业建设成果教材，主体分为三个部分，第一部分为环境材料的概述，第二部分介绍了不同种类的环境材料，第三部分旨在强调环境材料的绿色设计原理和技术。本书共分为9章。第1章概述了环境材料的理论基础、研究内容、重要地位以及研究现状和发展趋势；第2章系统介绍了吸附材料的分类、表征等；第3章介绍了过滤材料的种类及特性，主要根据零维、一维、二维、三维进行材料的分类；第4章首先介绍了絮凝的概念及原理，接着概述不同种类的絮凝剂及其特性；第5章介绍了电催化材料，主要包括电催化材料的理论基础、电极制备以及性能分析；第6章总结了光催化材料的研究现状，如制备、改性、应用等；第7章围绕催化湿式氧化材料展开，主要论述其基本理论以及列举相关应用；第8章系统地介绍了环境生物材料，分别以生物絮凝剂、生物吸附剂、生物表面活性剂、生物降解材料、微生物固定化材料等展开；第9章提出了环境材料的绿色设计，主要包括设计理念、设计方法以及设计案例。编写本书的目的在于系统全面地介绍各类环境材料的研究现状以及未来的发展趋势。本书将环境材料具体分为吸附材料、过滤材料、絮凝材料、电催化材料、光催化材料、催化湿式氧化材料、环境生物材料等，使读者较系统地了解各种材料的特点以及应用情况。编者力图使读者通过学习本书不仅能够掌握环境材料方面的基础理论知识，而且可以主动参与到绿色、环保、节能环境材料的开发中，实现真正意义上的理论与实践相结合。环境材料的开发和应用是环保领域的重要组成部分，编者期望越来越多的读者或者研究者参与进来，齐心协力推动环境材料这一新兴学科的发展，为环保事业做出更多的贡献。本教材由马杰、于飞、曹江林主编，环境功能材料实验室袁建华、孙怡然、梁明星、任建燃、雷晶晶、刘宁宁、任一帆、周紫晴、邢思阳、翟春晓、王健祥、陈林林参编。在此次编撰过程中，为求使其更具系统性，更方便教学，适应环境材料技术发展的需要，编者广泛参考了国内外文献，章节编排经过仔细推敲，充实了部分内容。本书内容比较丰富、全面、详细，有一定的广度和深度，并注意保证基本理论、基本知识的掌握与训练，能够满足具有一定材料学基础的读者的要求。本书可作为高等学校环境、材料、生态及相关专业的教材或教学参考书，也可以作为化工、生物、化学、水利、土木等专业工程技术人员的自学教材或参考书，还可供相关专业的科研和技术工作人员参考阅读。环境材料目前还是一门新兴学科，所以部分体系和内容仍不完善。再者，由于编者水平有限，经验不足，书中难免有不完善和疏漏之处，希望读者提出宝贵意见。马杰2022年12月
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