活性炭吸附技術(shù)及其在環(huán)境工程中的應(yīng)用

第一章活性炭制備和基礎(chǔ)性質(zhì) 1
第一節(jié)活性炭制備2
一、原材料2
二、活性炭的形狀與改形7
三、炭化8
四、活化10
五、活性炭制備的孔修飾和功能化20
第二節(jié)代表性的活性炭制品22
一、藥用活性炭22
二、防毒活性炭和浸漬活性炭23
三、炭分子篩27
四、球形活性炭30
五、脫硫炭37
六、含炭泡沫塑料和泡沫炭37
七、含炭無紡織物38
八、新型半導(dǎo)體材料MOCVD凈化浸漬炭38
九、中孔炭39
十、超級活性炭40
十一、蜂窩狀活性炭40
參考文獻(xiàn)42
第二章活性炭表面結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)和表面改性 45
第一節(jié)活性炭的分子組成、結(jié)晶體和多孔結(jié)構(gòu)45
第二節(jié)活性炭中的非碳素附加物47
一、礦物附加物——灰分47
二、與碳化學(xué)鍵合的異質(zhì)元素48
第三節(jié)活性炭表面化學(xué)性質(zhì)48
第四節(jié)活性炭表面化學(xué)性質(zhì)對吸附性能的影響49
一、氣相中極性吸附質(zhì)的吸附49
二、從二元溶液吸附非電解質(zhì)50
三、電解質(zhì)吸附和活性炭的電極性質(zhì)50
第五節(jié)炭表面改性51
一、炭由氧化改性52
二、表面浸漬改性52
三、炭的鹵化改性54
四、由硫表面化合物改性54
五、由氮表面化合物改性55
參考文獻(xiàn)56
第三章吸附理論 57
第一節(jié)吸附相平衡57
一、吸附原理、吸附作用力57
二、 吸附平衡、吸附熱力學(xué)59
三、氣體吸附等溫方程61
四、吸附位勢理論66
五、復(fù)雜組分的吸附平衡85
第二節(jié)吸附動力學(xué)94
一、床層外部流出濃度變化——透過曲線94
二、應(yīng)用吸附動力學(xué)方程95
三、用理論塔板數(shù)和改進(jìn)Said方程來表征吸附透過行為102
四、用Thomas模型和Yoon模型表征106
五、高衰減比下有機(jī)蒸氣透過行為110
參考文獻(xiàn)114
第四章固體顆粒相中的擴(kuò)散系數(shù)117
第一節(jié)吸附劑顆粒中的有效擴(kuò)散系數(shù)117
第二節(jié)晶粒微孔擴(kuò)散120
第三節(jié)顆粒的大孔擴(kuò)散124
一、線性平衡124
二、非線性平衡125
第四節(jié)大孔擴(kuò)散的實驗測定127
一、微分填充床法127
二、攪拌槽法129
參考文獻(xiàn)129
第五章氣體吸附系統(tǒng)固定床模擬和設(shè)計131
第一節(jié)固定床吸附理論131
一、 固定床吸附分離132
二、 吸附柱的解吸132
三、 進(jìn)料方法134
四、恒溫或絕熱吸附柱134
五、 單組分和復(fù)雜組分吸附134
第二節(jié)連續(xù)性方程和平衡級段模型135
一、 色譜柱的速度理論135
二、 連續(xù)性方程137
三、簡化和應(yīng)用實例——床層內(nèi)瞬時濃度分布、
有效傳質(zhì)系數(shù)及透過曲線預(yù)示138
第三節(jié)傳質(zhì)區(qū)模型、吸附等溫線對透過曲線的影響143
一、傳質(zhì)區(qū)模型143
二、 吸附等溫線和其他參數(shù)對透過曲線的影響145
第四節(jié)傳質(zhì)區(qū)和透過點(diǎn)的求取 148
一、由透過曲線求取148
二、由DR方程和有效傳質(zhì)系數(shù)求取和實驗驗證151
第五節(jié)吸附器設(shè)計的主要參數(shù)155
一、 氣固兩相界面的傳質(zhì)155
二、 傳質(zhì)速率表達(dá)式155
三、 傳質(zhì)系數(shù)156
第六節(jié)擾動應(yīng)答法測定吸附參數(shù)159
第七節(jié)固定床吸附工程計算163
第八節(jié)動態(tài)應(yīng)答技術(shù)和濾毒罐氣體流動模型165
一、 實驗測定及數(shù)據(jù)處理方法165
二、 試驗結(jié)果與討論168
第九節(jié)氣流速度及床層壓力降的確定171
一、Kozeny方程171
二、Ergun半經(jīng)驗公式172
三、Минский半經(jīng)驗公式172
參考文獻(xiàn)173
第六章分子模擬175
第一節(jié)物理測試技術(shù)和大型精密儀器176
第二節(jié)配分函數(shù)和Boltzmann分布176
一、Boltzmann分布和配分函數(shù)177
二、微觀狀態(tài)數(shù)178
三、MaxwellBoltzmann統(tǒng)計179
四、熵的微觀180
第三節(jié)系綜和Liouville定理181
一、微正則系綜182
二、正則系綜182
三、Maxwell速度分布184
四、Liouville定理185
五、正則系綜的應(yīng)用186
六、巨正則系綜188
第四節(jié)MonteCarlo模擬192
一、確定性問題求解193
二、定積分計算194
三、Metropolis抽樣基本原理197
第五節(jié)分子動力學(xué)模擬198
一、Hamilton運(yùn)動方程199
二、Hamilton運(yùn)動方程推導(dǎo)200
三、LennardJones 位勢模型201
第六節(jié)活性炭吸附的分子模擬203
參考文獻(xiàn)206
第七章活性炭應(yīng)用208
第一節(jié)作為氣相吸附（吸著）劑的應(yīng)用208
一、對沙林等有害氣體的吸附208
二、 對氯化氰（氫氰酸）等有害氣體的吸著210
三、專用浸漬活性炭211
四、有價值組分的回收和工業(yè)排出氣的凈化212
五、天然氣存儲、氣體混合物的分離215
第二節(jié)作為液相吸附劑的應(yīng)用215
一、食品工業(yè)215
二、水和廢水處理216
三、制藥工業(yè)218
四、醫(yī)學(xué)（藥）218
五、快速有效利用活性炭處理泄漏事故219
第三節(jié)作為電極材料應(yīng)用220
一、用作超級電容器電極材料220
二、用作電容法脫鹽裝置電極材料220
三、用作液流電池的電極材料221
四、用作燃料電池電催化劑載體221
五、用作鋰離子電池負(fù)極材料221
第四節(jié)其他方面應(yīng)用222
一、作為催化劑的應(yīng)用222
二、作為離子交換劑應(yīng)用222
三、作為吸波隱身材料應(yīng)用223
參考文獻(xiàn)223
第八章活性炭性能的研究方法225
第一節(jié)氣體和蒸氣吸附的測量方法225
一、靜態(tài)法——吸附等溫線的測定225
二、動態(tài)法——動態(tài)吸附容量228
第二節(jié)吸附熱的測取 230
一、按BET方程常數(shù)kb粗略計算231
二、從一組吸附等溫線求取吸附熱231
三、從等吸附量曲線求取等吸附量熱232
四、從表面擴(kuò)散系數(shù)測取吸附熱232
五、色譜法測定吸附熱233
第三節(jié)孔隙容積測定234
一、真密度和顆粒密度234
二、總孔隙度和大孔容積234
三、 壓汞法——孔和孔體積按孔大小分布235
第四節(jié)衍射和顯微技術(shù)239
一、X射線衍射239
二、 電子顯微技術(shù)和透射電鏡技術(shù)239
第五節(jié)多孔材料的孔結(jié)構(gòu)測試的分形分析240
一、分形分析240
二、核磁共振測孔技術(shù)240
參考文獻(xiàn)240
第九章活性炭纖維制備及其應(yīng)用 241
第一節(jié)概述241
一、發(fā)展歷程241
二、性能特點(diǎn)242
三、結(jié)構(gòu)特征243
四、分類243
第二節(jié)活性炭纖維的制備244
一、ACF制備工藝基本流程244
二、黏膠基ACF的制備248
三、酚醛基ACF的制備249
四、聚丙烯腈基ACF的制備250
五、瀝青基ACF的制備250
第三節(jié)活性炭纖維的改性252
一、特殊涂層增強(qiáng)抗磨性能 252
二、氟化處理增加表面疏水性252
三、表面改性實例252
第四節(jié)活性炭纖維的應(yīng)用254
一、空氣凈化254
二、有機(jī)溶劑回收256
三、飲用水凈化257
四、廢水處理257
五、貴金屬回收258
六、作為催化劑及催化劑載體258
七、防護(hù)材料259
八、醫(yī)學(xué)應(yīng)用259
九、電極材料260
參考文獻(xiàn)260