本書是系統(tǒng)介紹環(huán)境功能材料的基本理論、表征分析、工程應用及制備工藝的著作，全面總結(jié)了國內(nèi)外近十年來環(huán)境功能材料在理論發(fā)展和實踐應用方面的新成果，為環(huán)境功能材料的理論研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了技術(shù)支撐。全書共分為8章，主要介紹了環(huán)境功能材料的定義、設計理念及分類、用途；環(huán)境功能材料的制備和表征分析方法；膜分離、絮凝劑、吸附分離和催化氧化等水污染治理材料；硫氧化物、氮氧化物、重金屬和揮發(fā)性有機物治理等大氣環(huán)境治理材料；脫水調(diào)理、浮選、化學浸出、穩(wěn)定化、固定化、防滲等固體廢棄物治理材料；土壤無機物和有機物修復，土壤地下水污染物阻隔與修復材料；礦物性水環(huán)境生態(tài)修復材料及其應用；環(huán)境功能材料的制造技術(shù)與工藝。本書可供環(huán)境科學與環(huán)境工程、材料科學與工程等領(lǐng)域的科研人員、技術(shù)人員及管理人員參考，也可供高等院校環(huán)境科學與工程、材料科學與工程等相關(guān)專業(yè)的師生參閱。
環(huán)境功能材料是具有優(yōu)良的環(huán)境凈化效果的新型材料，它們在環(huán)境治理的經(jīng)典工藝中發(fā)揮重要作用。本書基本涵蓋了環(huán)境工程應用領(lǐng)域中所有應用方向涉及的功能材料，書中提及的材料均具有工程應用前景或者已在工程中應用，內(nèi)容涉及大多數(shù)讀者都關(guān)注的材料設計、制備、表征分析、性能和工程應用等方面。本書分別面向不同應用領(lǐng)域的環(huán)境功能材料進行撰寫，分別針對水處理、大氣污染治理、固廢處理處置、土壤地下水修復和生態(tài)修復領(lǐng)域的功能材料進行總結(jié)。環(huán)境功能材料的用途、分類、設計理念和發(fā)展趨勢環(huán)境功能材料的制備與表征分析水污染治理材料：水體污染物分類、膜分離材料、絮凝劑材料、吸附分離材料、催化和氧化材料大氣環(huán)境治理材料：大氣污染物概述、硫氧化物治理材料、氮氧化物治理材料、重金屬吸附與分離、揮發(fā)性有機物治理材料、環(huán)境功能材料在大氣污染治理中的應用案例固體廢棄物處置材料：固體廢棄物概述、脫水調(diào)理材料、浮選材料、化學浸出材料、用于固體廢棄物的穩(wěn)定化材料、用于固體廢棄物的固定化材料、用于固體廢棄物填埋處置的防滲材料、其他處理材料、環(huán)境功能材料在固體廢棄物處理處置中的綜合應用案例土壤及地下水污染修復材料：土壤及地下水污染物分類、土壤無機污染物修復材料、土壤有機污染物修復材料、土壤地下水污染物阻隔材料、污染地下水修復材料、應用案例解析礦物性水環(huán)境生態(tài)修復材料及其應用：水環(huán)境材料的生態(tài)修復方式、生態(tài)修復材料應用富集微生物特性評價、生態(tài)修復材料應用的水質(zhì)凈化績效評價、生態(tài)修復功能材料的濕地應用案例環(huán)境功能材料制造技術(shù)及工藝：材料制備工藝、材料制造技術(shù)
近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，廢水污染、廢氣污染、固體廢棄物污染等各類環(huán)境問題日益突顯，已經(jīng)成為影響經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。在解決目前人類所面臨的各種環(huán)境問題的過程中，各種功能材料起著不可或缺的作用，對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展起著重要的支撐作用。其中，新型環(huán)境功能材料因具有獨特的環(huán)境協(xié)調(diào)性、先進性、舒適性和優(yōu)良的環(huán)境凈化效果，成為人們關(guān)注的熱點，在污染控制、環(huán)境凈化、生態(tài)環(huán)境修復、人居環(huán)境營造、清潔能源轉(zhuǎn)化等方面起著越來越不可替代的作用，對我國的雙碳戰(zhàn)略實施和美麗中國建設也起著積極的促進作用。
為促進環(huán)境功能材料理論與技術(shù)的深入研究、深化發(fā)展和普及應用，本書在借鑒國內(nèi)外環(huán)境功能材料最新研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合筆者多年在環(huán)境功能材料方面的研究成果，以環(huán)境污染物治理、生態(tài)修復和清潔生產(chǎn)為主線，對現(xiàn)有環(huán)境功能材料的設計、制備、改性、表征、分析、性能、工程應用和制造工藝等方面進行系統(tǒng)描述，強調(diào)知識性、系統(tǒng)性、先進性和實用性。本書另一個特點是面向不同應用領(lǐng)域的環(huán)境功能材料進行撰寫，分別針對廢水處理、廢氣處理、固廢處理處置、土壤及地下水修復和生態(tài)修復領(lǐng)域的功能材料進行介紹，并結(jié)合筆者的科研和實際工程項目實踐分享了多個案例解析，方便各位讀者有針對性地閱讀參考。
本書共分為8章，第1章系統(tǒng)介紹環(huán)境功能材料的用途、分類和發(fā)展趨勢；第2章介紹了環(huán)境功能材料的制備和表征分析方法；第3～5章分別介紹了環(huán)境功能材料在水、大氣、固廢污染方面的應用；第6章總結(jié)了土壤和地下水污染物及相應的環(huán)境修復材料，并介紹了其在工程中的應用案例；第7章詳細介紹了在水環(huán)境生態(tài)下修復材料的應用以及對微生物的影響；第8章介紹了環(huán)境功能材料的制造技術(shù)與工藝，并展望了材料技術(shù)的發(fā)展前景。本書在各章節(jié)末尾均列出參考文獻，供讀者查閱。
本書由東南大學宋敏教授等編著。宋敏主持編寫全部章節(jié)，其中東南大學宋敏和南京林業(yè)大學陳健強負責編寫第1章，東南大學王育喬負責編寫第2和第8章，東南大學龔婷婷、王楚亞、韓劍宇以及南京大學雙陳冬共同負責編寫第3章，東南大學仲兆平負責編寫第4章，南京師范大學楊朕負責第5章編寫，東南大學宋敏和于磊以及南京大學雙陳冬和施鵬共同負責第6章編寫，東南大學吳義鋒負責編寫第7章。研究生宋成業(yè)、李成明、林陳彬、鄧榮、周江、趙炎、劉澤權(quán)、戚仁志、杜浩然、汪維、李騫、楊宇軒、張杉、徐元強、李東、李磊、李梁、成凱、杜鑫瀅、陳屹婷、王俊杰、張美琪、龔麗影、李牧之、方鑫、周恒燈、陳冬、嚴云寶、宗孫淵等參與了資料收集和整理工作。全書最后由宋敏教授統(tǒng)稿并定稿。在編寫過程中，參考了諸多國內(nèi)外專家的研究成果，在此一并致以謝意。
由于編著者水平及時間所限，書中難免存在疏漏或不足之處，敬請廣大讀者批評指正。
編著者
宋敏，工學博士，東南大學能源與環(huán)境學院教授、博導，主要從事土壤場地修復技術(shù)及材料的研發(fā)。2008年取得東南大學博士學位后留校任教，2011年晉升為副教授，2013年晉升為博導，2020年晉升為教授、博導。2013年、2018年作為訪問學者、高 級訪問學者分別前往美國佐治亞理工大學、澳大利亞新南威爾士大學進行學術(shù)交流。獨立主持完成國家自然科學青年基金、國家自然科學基金面上項目、國家973子課題、國家重點研發(fā)計劃專項、博士點基金、省環(huán)保科研項目等國家/部省級和企業(yè)攻關(guān)課題科研項目30余項；作為主要技術(shù)骨干先后參與完成3項國家自然科學基金、2項國家863項目、1項國際合作項目、2項博士點基金、6項省級科研課題等。以一作者或通訊作者身份在SCI收錄論文40余篇，申報國家發(fā)明專利30余件，已獲發(fā)明專利授權(quán)20件，實用新型專利授權(quán)2件。工作期間曾獲多項榮譽獎勵：2019年榮獲江蘇省杰出青年基金；2019年榮獲江蘇省科技進步三等獎（排2）；2018年入選江蘇省六大人才高峰高層次人才；2017年榮獲高等學�？茖W研究優(yōu)秀成果獎科技進步二等獎（排5）；2013年榮獲霍英東優(yōu)秀青年教師基金資助；2012年入選新世紀優(yōu)秀人才支持計劃；2012年入選江蘇省高校青藍工程優(yōu)秀青年教師資助計劃等多項榮譽。
第1章緒論1
1.1環(huán)境材料1
1.1.1環(huán)境材料的定義及研究內(nèi)容1
1.1.2材料結(jié)構(gòu)2
1.1.3材料的性能及其分類2
1.2功能材料的設計3
1.2.1材料設計基本概念3
1.2.2材料設計范圍和層次4
1.3環(huán)境功能材料5
1.3.1環(huán)境功能材料用途5
1.3.2環(huán)境功能材料分類6
1.3.3環(huán)境功能材料的設計理念14
1.3.4環(huán)境功能材料發(fā)展趨勢14
參考文獻15
第2章環(huán)境功能材料的制備和表征分析17
2.1制備方法的選擇原則17
2.1.1原子經(jīng)濟性17
2.1.2體系穩(wěn)定性17
2.1.3反應高效性17
2.1.4循環(huán)利用性18
2.2常見制備及改性方法18
2.2.1固相合成法18
2.2.2氣相合成法19
2.2.3液相合成法20
2.2.4常用改性方法22
2.3常用表征分析方法24
2.3.1X射線衍射分析25
2.3.2電子顯微分析26
2.3.3熱分析27
2.3.4傅里葉紅外光譜分析29
2.3.5拉曼分析30
2.3.6N2吸附脫附等溫線分析和孔徑分析31
2.3.7X射線光電子能譜分析32
參考文獻33
第3章水污染治理材料35
3.1水體污染物分類35
3.1.1無機污染物35
3.1.2有機污染物36
3.1.3石油類污染物38
3.1.4新污染物39
3.2膜分離材料41
3.2.1概述41
3.2.2懸浮物、微生物、病毒截留膜材料43
3.2.3有機物截留膜材料45
3.2.4重金屬截留膜材料47
3.2.5其他污染物截留膜材料50
3.3絮凝劑材料52
3.3.1概述52
3.3.2懸浮物、膠體絮凝材料54
3.3.3溶解性有機質(zhì)絮凝材料55
3.3.4重金屬絮凝材料57
3.3.5其他無機污染物絮凝材料58
3.4吸附分離材料60
3.4.1概述60
3.4.2溶解性有機質(zhì)吸附材料61
3.4.3毒害污染物吸附材料63
3.4.4重金屬吸附材料64
3.4.5其他無機污染物吸附材料66
3.5催化和氧化材料69
3.5.1概述69
3.5.2有機污染物催化材料70
3.5.3新污染物催化材料75
3.5.4無機污染物催化材料83
參考文獻86
第4章大氣環(huán)境治理材料94
4.1大氣污染物概述94
4.1.1顆粒污染物94
4.1.2硫氧化物95
4.1.3氮氧化物95
4.1.4重金屬96
4.1.5揮發(fā)性有機化合物VOCs97
4.2硫氧化物治理材料98
4.2.1吸收材料98
4.2.2吸附材料102
4.2.3催化轉(zhuǎn)化材料105
4.3氮氧化物治理材料111
4.3.1液體吸收材料111
4.3.2固體吸收材料114
4.3.3催化還原材料115
4.4重金屬吸附與分離118
4.4.1碳基吸附劑118
4.4.2鈣基吸附劑122
4.4.3其他吸附劑125
4.5揮發(fā)性有機物治理材料129
4.5.1吸附材料129
4.5.2吸收材料132
4.5.3催化氧化材料134
4.5.4持久性有機污染物的降解材料137
4.6環(huán)境功能材料在大氣污染治理中的應用案例139
4.6.1干法和濕法脫硫的應用139
4.6.2脫硝催化劑在電力行業(yè)和非電力行業(yè)的應用144
4.6.3重金屬吸附噴射技術(shù)的應用148
4.6.4揮發(fā)性有機物的吸附-催化氧化應用152
4.6.5汽車尾氣凈化材料應用156
參考文獻161
第5章固體廢棄物處置材料171
5.1固體廢棄物概述171
5.1.1固體廢棄物的分類171
5.1.2固體廢棄物的特點172
5.1.3固體廢棄物的處理處置原則173
5.2脫水調(diào)理材料175
5.2.1脫水調(diào)理的目的及適用對象175
5.2.2酸調(diào)理劑176
5.2.3堿調(diào)理劑176
5.2.4絮凝調(diào)理劑176
5.2.5高級氧化調(diào)理劑178
5.3浮選材料181
5.3.1浮選的目的及適用對象181
5.3.2捕收劑181
5.3.3起泡劑186
5.3.4調(diào)整劑189
5.4化學浸出材料191
5.4.1化學浸出的目的及適用對象191
5.4.2酸浸出劑192
5.4.3堿浸出劑193
5.4.4鹽浸出劑194
5.5用于固體廢棄物的穩(wěn)定化材料195
5.5.1穩(wěn)定化的目的及適用對象195
5.5.2中和劑196
5.5.3氧化解毒劑197
5.5.4還原解毒劑197
5.5.5其他穩(wěn)定化材料198
5.6用于固體廢棄物的固定化材料198
5.6.1固定化的目的及適用對象198
5.6.2水泥固化材料199
5.6.3石灰固化材料203
5.6.4瀝青固化材料205
5.6.5塑性固化材料206
5.6.6玻璃陶瓷固化材料207
5.6.7自膠結(jié)固化212
5.7用于固體廢棄物填埋處置的防滲材料212
5.7.1防滲的目的及適用對象212
5.7.2無機天然防滲材料214
5.7.3人工合成有機防滲材料215
5.7.4復合防滲材料218
5.8其他處理材料219
5.8.1酶219
5.8.2液化轉(zhuǎn)化催化劑222
5.9環(huán)境功能材料在固體廢棄物處理處置中的綜合應用案例224
5.9.1化工污泥調(diào)理脫水案例224
5.9.2清淤淤泥 打撈藻泥協(xié)同建材化案例225
5.9.3尾礦浮選處理案例226
5.9.4鈣砷渣氧化解毒案例227
5.9.5電子垃圾浸出處理案例229
5.9.6農(nóng)業(yè)有機廢棄物處理案例230
5.9.7垃圾填埋場案例231
5.9.8廢塑料液化催化轉(zhuǎn)換案例231
參考文獻233
第6章土壤及地下水污染修復材料237
6.1土壤及地下水污染物分類237
6.1.1無機污染物238
6.1.2有機污染物238
6.1.3新污染物239
6.2土壤無機污染物修復材料240
6.2.1土壤重金屬固化穩(wěn)定化材料241
6.2.2土壤重金屬淋洗藥劑244
6.2.3農(nóng)田重金屬修復材料245
6.2.4鹽堿地植物修復材料248
6.3土壤有機污染物修復材料249
6.3.1石油烴修復材料249
6.3.2有機農(nóng)藥修復材料252
6.3.3多環(huán)芳烴與多氯聯(lián)苯類污染修復材料256
6.3.4化學藥劑注入工藝256
6.4土壤地下水污染物阻隔材料258
6.4.1天然阻隔材料258
6.4.2人工合成阻隔材料260
6.4.3阻隔材料的應用264
6.5污染地下水修復材料265
6.5.1化學氧化還原材料266
6.5.2PRB填充功能材料268
6.6土壤及地下水污染修復材料的應用案例276
6.6.1土壤固化穩(wěn)定化藥劑修復案例276
6.6.2土壤化學氧化藥劑修復案例279
6.6.3地下水化學氧化藥劑修復案例280
6.6.4土壤地下水高分子絮凝劑修復案例282
6.6.5土壤地下水生石灰、金屬鹽類修復案例283
6.6.6地下水PRB應用工程案例283
參考文獻285
第7章礦物性水環(huán)境生態(tài)修復材料及其應用289
7.1概述289
7.1.1環(huán)境生態(tài)修復材料需求289
7.1.2環(huán)境生態(tài)修復應用模式290
7.1.3多孔礦物生態(tài)修復材料的發(fā)展趨勢293
7.2水環(huán)境材料的生態(tài)修復方式294
7.2.1生態(tài)修復高孔隙率基底修復材料294
7.2.2靶向除磷混凝土生態(tài)修復材料299
7.2.3其他礦物性生態(tài)修復材料305
7.2.4礦物材料的人工濕地應用模式306
7.3生態(tài)修復材料應用富集微生物特性評價311
7.3.1生態(tài)修復界面的微生物采樣方法312
7.3.2修復界面微生物特定的時空規(guī)律313
7.3.3微生物量及細菌種群的時空規(guī)律314
7.3.4水土修復界面生化性質(zhì)分析316
7.4生態(tài)修復材料應用的水質(zhì)凈化績效評價319
7.4.1生態(tài)修復材料水質(zhì)改善319
7.4.2生態(tài)修復的水質(zhì)微型生物群落320
7.5生態(tài)修復功能材料的濕地應用案例323
7.5.1無錫城北污水處理廠尾水生態(tài)濕地323
7.5.2江西某污水處理廠尾水濕地應用案例328
參考文獻329
第8章環(huán)境功能材料制造技術(shù)與工藝332
8.1概述332
8.1.1材料制造的定義和范疇332
8.1.2材料工藝的作用與意義333
8.1.3材料制造技術(shù)的發(fā)展334
8.2材料制備工藝335
8.2.1吸附活性炭制備工藝335
8.2.2功能薄膜材料制備工藝340
8.2.3功能復合材料制備工藝346
8.3材料制造技術(shù)350
8.3.1納米制造技術(shù)350
8.3.2增材制造技術(shù)355
8.3.3智能制造技術(shù)357
參考文獻362
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