活性炭吸附技术及其在环境工程中的应用PDF电子书下载

第一章 活性炭制备和基础性质 1

第一节 活性炭制备 2

一、原材料 2

二、活性炭的形状与改形 7

三、炭化 8

四、活化 10

五、活性炭制备的孔修饰和功能化 20

第二节 代表性的活性炭制品 22

一、药用活性炭 22

二、防毒活性炭和浸渍活性炭 23

三、炭分子筛 27

四、球形活性炭 30

五、脱硫炭 37

六、含炭泡沫塑料和泡沫炭 37

七、含炭无纺织物 38

八、新型半导体材料MOCVD净化浸渍炭 38

九、中孔炭 39

十、超级活性炭 40

十一、蜂窝状活性炭 40

参考文献 42

第二章 活性炭表面结构、化学性质和表面改性 45

第一节 活性炭的分子组成、结晶体和多孔结构 45

第二节 活性炭中的非碳素附加物 47

一、矿物附加物——灰分 47

二、与碳化学键合的异质元素 48

第三节 活性炭表面化学性质 48

第四节 活性炭表面化学性质对吸附性能的影响 49

一、气相中极性吸附质的吸附 49

二、从二元溶液吸附非电解质 50

三、电解质吸附和活性炭的电极性质 50

第五节 炭表面改性 51

一、炭由氧化改性 52

二、表面浸渍改性 52

三、炭的卤化改性 54

四、由硫表面化合物改性 54

五、由氮表面化合物改性 55

参考文献 56

第三章 吸附理论 57

第一节 吸附相平衡 57

一、吸附原理、吸附作用力 57

二、吸附平衡、吸附热力学 59

三、气体吸附等温方程 61

四、吸附位势理论 66

五、复杂组分的吸附平衡 85

第二节 吸附动力学 94

一、床层外部流出浓度变化——透过曲线 94

二、应用吸附动力学方程 95

三、用理论塔板数和改进Said方程来表征吸附透过行为 102

四、用Thomas模型和Yoon模型表征 106

五、高衰减比下有机蒸气透过行为 110

参考文献 114

第四章 固体颗粒相中的扩散系数 117

第一节 吸附剂颗粒中的有效扩散系数 117

第二节 晶粒微孔扩散 120

第三节 颗粒的大孔扩散 124

一、线性平衡 124

二、非线性平衡 125

第四节 大孔扩散的实验测定 127

一、微分填充床法 127

二、搅拌槽法 129

参考文献 129

第五章 气体吸附系统固定床模拟和设计 131

第一节 固定床吸附理论 131

一、固定床吸附分离 132

二、吸附柱的解吸 132

三、进料方法 134

四、恒温或绝热吸附柱 134

五、单组分和复杂组分吸附 134

第二节 连续性方程和平衡级段模型 135

一、色谱柱的速度理论 135

二、连续性方程 137

三、简化和应用实例——床层内瞬时浓度分布、有效传质系数及透过曲线预示 138

第三节 传质区模型、吸附等温线对透过曲线的影响 143

一、传质区模型 143

二、吸附等温线和其他参数对透过曲线的影响 145

第四节 传质区和透过点的求取 148

一、由透过曲线求取 148

二、由D-R方程和有效传质系数求取和实验验证 151

第五节 吸附器设计的主要参数 155

一、气-固两相界面的传质 155

二、传质速率表达式 155

三、传质系数 156

第六节 扰动应答法测定吸附参数 159

第七节 固定床吸附工程计算 163

第八节 动态应答技术和滤毒罐气体流动模型 165

一、实验测定及数据处理方法 165

二、试验结果与讨论 168

第九节 气流速度及床层压力降的确定 171

一、Kozeny方程 171

二、Ergun半经验公式 172

三、Mинскии半经验公式 172

参考文献 173

第六章 分子模拟 175

第一节 物理测试技术和大型精密仪器 176

第二节 配分函数和Boltzmann分布 176

一、Boltzmann分布和配分函数 177

二、微观状态数 178

三、Maxwell-Boltzmann统计 179

四、熵的微观 180

第三节 系综和Liouville定理 181

一、微正则系综 182

二、正则系综 182

三、Maxwell速度分布 184

四、Liouville定理 185

五、正则系综的应用 186

六、巨正则系综 188

第四节 Monte-Carlo模拟 192

一、确定性问题求解 193

二、定积分计算 194

三、Metropolis抽样基本原理 197

第五节 分子动力学模拟 198

一、Hamilton运动方程 199

二、Hamilton运动方程推导 200

三、Lennard-Jones位势模型 201

第六节 活性炭吸附的分子模拟 203

参考文献 206

第七章 活性炭应用 208

第一节 作为气相吸附（吸着）剂的应用 208

一、对沙林等有害气体的吸附 208

二、对氯化氰（氢氰酸）等有害气体的吸着 210

三、专用浸渍活性炭 211

四、有价值组分的回收和工业排出气的净化 212

五、天然气存储、气体混合物的分离 215

第二节 作为液相吸附剂的应用 215

一、食品工业 215

二、水和废水处理 216

三、制药工业 218

四、医学（药） 218

五、快速有效利用活性炭处理泄漏事故 219

第三节 作为电极材料应用 220

一、用作超级电容器电极材料 220

二、用作电容法脱盐装置电极材料 220

三、用作液流电池的电极材料 221

四、用作燃料电池电催化剂载体 221

五、用作锂离子电池负极材料 221

第四节 其他方面应用 222

一、作为催化剂的应用 222

二、作为离子交换剂应用 222

三、作为吸波隐身材料应用 223

参考文献 223

第八章 活性炭性能的研究方法 225

第一节 气体和蒸气吸附的测量方法 225

一、静态法——吸附等温线的测定 225

二、动态法——动态吸附容量 228

第二节 吸附热的测取 230

一、按BET方程常数Kb粗略计算 231

二、从一组吸附等温线求取吸附热 231

三、从等吸附量曲线求取等吸附量热 232

四、从表面扩散系数测取吸附热 232

五、色谱法测定吸附热 233

第三节 孔隙容积测定 234

一、真密度和颗粒密度 234

二、总孔隙度和大孔容积 234

三、压汞法——孔和孔体积按孔大小分布 235

第四节 衍射和显微技术 239

一、X射线衍射 239

二、电子显微技术和透射电镜技术 239

第五节 多孔材料的孔结构测试的分形分析 240

一、分形分析 240

二、核磁共振测孔技术 240

参考文献 240

第九章 活性炭纤维制备及其应用 241

第一节 概述 241

一、发展历程 241

二、性能特点 242

三、结构特征 243

四、分类 243

第二节 活性炭纤维的制备 244

一、ACF制备工艺基本流程 244

二、黏胶基ACF的制备 248

三、酚醛基ACF的制备 249

四、聚丙烯腈基ACF的制备 250

五、沥青基ACF的制备 250

第三节 活性炭纤维的改性 252

一、特殊涂层增强抗磨性能 252

二、氟化处理增加表面疏水性 252

三、表面改性实例 252

第四节 活性炭纤维的应用 254

一、空气净化 254

二、有机溶剂回收 256

三、饮用水净化 257

四、废水处理 257

五、贵金属回收 258

六、作为催化剂及催化剂载体 258

七、防护材料 259

八、医学应用 259

九、电极材料 260

参考文献 260