固水界面化学与吸附技术PDF电子书下载

1 水化学基础 1

1.1 冰和水的结构特点 1

1.1.1 冰的结构 1

1.1.2 水分子的结构对其性质的影响 2

1.2 水的来源、性质及含杂质情况 7

1.2.1 海水的组成 8

1.2.2 海水的性质 10

1.3 水溶液中离子和分子的非理想行为 12

1.3.1 离子的非理想行为 12

1.3.2 分子的非理想行为 16

1.4 电子活度的负对数和pε-pH图 16

1.4.1 电子活度的负对数pε 16

1.4.2 pε-pH图 17

1.5 不同水体系的相图 20

1.5.1 电解质溶液理论 20

1.5.2 单组分系统相图——水的相图 21

1.5.3 水盐系相图 24

1.5.4 双水相相图 27

1.6 水的纯度与水质分析结果检验 29

1.6.1 水中杂质和水的纯度分类 29

1.6.2 水质分析结果检验 32

参考文献 34

2 固体与水化界面官能团 36

2.1 离子化固体结构 36

2.1.1 等大球体的最紧密堆积及其空隙 36

2.1.2 不等大球体最紧密堆积及其空隙 37

2.1.3 离子晶体 37

2.1.4 离子晶体的结构规则 38

2.1.5 典型的离子晶体结构 39

2.1.6 硅酸盐的晶体结构 40

2.2 晶体结构缺陷与表面结构中的晶格缺陷 44

2.2.1 点缺陷 45

2.2.2 线缺陷 47

2.2.3 面缺陷 48

2.3 氧化物和水合氧化物（氢氧化物）的结构类型与表面官能团 49

2.3.1 氧化物的结构类型及其结构特征 49

2.3.2 氧化物表面的官能团与Lewis酸点位 59

2.3.3 带可变电荷的有机物质表面 62

2.4 其他典型吸附剂表面基团的介绍 62

2.4.1 离子交换树脂 62

2.4.2 活性炭 65

2.4.3 生物质 67

2.5 水化固体的表面酸度 68

2.5.1 水合氧化物的两性性质 69

2.5.2 M—OH基的酸度 69

2.5.3 不同固体的表面酸度 70

2.6 固体／水溶液界面的官能团配位化学作用 71

参考文献 74

3 固体表面的电量、电势分布模型 76

3.1 固体表面化学官能团与表面电荷产生 76

3.2 表面电荷分类 77

3.2.1 带永久电荷的表面 77

3.2.2 带可变电荷的表面 77

3.3 表面电荷的性质 78

3.4 表面电荷平衡 79

3.5 表面电荷的测定 80

3.6 表面电位（电势） 80

3.7 表面电荷的变化 82

3.8 零电荷点 82

3.8.1 几种常见的表面电荷零点 83

3.8.2 电荷零点（PZC）和净电荷零点（PZNC）的pH 86

3.9 表面电位和描述模型 86

3.9.1 Helmholtz模型 86

3.9.2 Gouy-Chapman模型 88

3.9.3 Stern模型 88

3.9.4 三电层模型 89

3.9.5 复合模型 92

3.10 扩散双电层的厚度和电位随距离的分布规律 92

3.11 电荷分布对表面反应平衡常数的影响 94

3.12 pH和表面电荷对表面配合物形成的影响分析 98

参考文献 101

4 固体颗粒物在水体中的化学行为 103

4.1 水体中颗粒物的范畴及其与溶液间的相互作用 103

4.2 金属离子的水解聚合——以H2O和OH-为配位体 103

4.2.1 金属水合离子、水合半径、水合能 103

4.2.2 金属离子的水解聚合 107

4.2.3 金属水合配合离子浓度pc-pH图、羟合配离子分率α-pH图 107

4.2.4 金属离子水解沉淀 113

4.3 晶核作用和晶体生长 114

4.3.1 晶核作用 114

4.3.2 晶体生长 115

4.4 阴离子的配合作用 117

4.5 水中有机物的配合作用 121

4.5.1 配合形式 122

4.5.2 配合物的稳定性 122

4.5.3 配合物构成的特性 123

4.6 颗粒在双水相体系中的分配 124

4.6.1 双水相体系的特点 124

4.6.2 固体微粒的分布规律 125

4.7 水质稳定与水质稳定指数 129

4.7.1 水质稳定 129

4.7.2 判别水质稳定性的主要方法——水质稳定指数法 129

4.8 吸附-沉淀的界限 138

参考文献 139

5 吸附反应 141

5.1 吉布斯函数 141

5.1.1 吉布斯方程 141

5.1.2 吉布斯公式的意义和应用 142

5.2 吸附反应 142

5.2.1 吸附过程及吸附过程的两种机理 142

5.2.2 吸附平衡的定量表示：吸附等温线 144

5.2.3 不均匀表面活性点体系中的吸附 148

5.2.4 利用化学平衡计算模型求出吸附体系中的物质 152

5.2.5 特殊情况下的吸附等温线：表面沉淀 153

5.2.6 其他等温模型 156

5.3 吸附过程中的动力学研究 158

5.3.1 传质过程模型 158

5.3.2 反应动力学模型 160

5.3.3 其他模型 161

5.4 吸附床反应 163

参考文献 166

6 阳离子吸附特征 168

6.1 吸附剂 168

6.1.1 广谱吸附剂 168

6.1.2 专属吸附剂 169

6.2 阳离子吸附特性 172

6.2.1 单价阳离子吸附 172

6.2.2 二价阳离子吸附 184

6.2.3 三价／四价阳离子 191

6.2.4 含氧金属阳离子的吸附 192

6.3 对阳离子的选择性 192

6.3.1 单价阳离子 192

6.3.2 二价阳离子 193

6.3.3 同价交换作用 194

6.3.4 异价交换作用 195

参考文献 196

7 阴离子吸附特征 199

7.1 阴离子吸附作用 199

7.1.1 阴离子吸附的模型 199

7.1.2 pH与阴离子吸附之间的关系 200

7.1.3 离子强度及阳离子对吸附的影响 200

7.1.4 阴离子在氧化物上吸附的可逆性 201

7.1.5 包含特性吸附的阴离子交换 202

7.2 简单阴离子吸附 203

7.2.1 氟离子 203

7.2.2 氯离子 207

7.2.3 溴离子 208

7.2.4 氰离子 208

7.3 含氧阴离子吸附 209

7.3.1 硫酸根 209

7.3.2 硝酸根 210

7.3.3 亚硝酸根 211

7.3.4 磷酸根离子 211

7.3.5 砷酸根和亚砷酸根 214

7.3.6 六价铬的阴离子 216

7.3.7 碘酸根 218

7.3.8 高氯酸根 218

7.3.9 硼离子 219

参考文献 223

8 有机分子吸附特征 226

8.1 有机大分子（聚合物）的吸附概述 226

8.2 染料和油的吸附 227

8.2.1 染料的吸附 227

8.2.2 油的吸附 231

8.3 酚类与藻毒素的吸附 233

8.3.1 酚类化合物的吸附 233

8.3.2 藻毒素的吸附 236

8.4 蛋白质和溶菌酶的吸附 239

8.4.1 蛋白质的吸附 239

8.4.2 溶菌酶的吸附 243

参考文献 248

9 重金属离子的生物吸附 253

9.1 重金属离子去除概述 253

9.2 生物吸附法 254

9.3 生物吸附剂 255

9.3.1 细菌吸附剂 255

9.3.2 真菌吸附剂 256

9.3.3 藻类吸附剂 257

9.3.4 新型生物吸附剂 258

9.4 吸附机理和过程研究 259

9.4.1 吸附机理 259

9.4.2 生物吸附过程 261

9.5 生物吸附的影响因素 264

9.5.1 pH 264

9.5.2 金属离子浓度 265

9.5.3 吸附时间 265

9.5.4 离子强度 266

9.5.5 竞争吸附 267

9.5.6 处理改性方式 268

9.6 细胞的固定化 270

9.6.1 微生物固定化的载体 270

9.6.2 微生物固定化方法 271

9.6.3 固定化菌体吸附金属的研究进展 272

9.7 生物吸附模型 272

9.7.1 吸附等温模型 272

9.7.2 吸附动力学模型 277

9.8 生物吸附的应用前景和未来 280

参考文献 281