目录
第1章 碳基吸附材料及理论简介 1
1.1 碳基吸附材料简介 1
1.1.1 碳基纳米材料 2
1.1.2 生物炭 11
1.1.3 活性炭 15
1.1.4 有机-无机复合体 20
1.2 吸附基本理论 23
1.2.1 线性与非线性吸附 24
1.2.2 竞争吸附 28
1.2.3 吸附-解吸滞后 31
1.2.4 吸附等温线拟合模型 33
1.2.5 吸附动力学拟合模型 36
参考文献 41
第2章 有机污染物与碳基纳米颗粒的相互作用 47
2.1 引言 47
2.2 碳基纳米颗粒表面性质和结构 47
2.2.1 表面性质 47
2.2.2 结构 49
2.3 污染物结构和性质对其在碳基纳米颗粒上吸附的影响 50
2.3.1 分子尺寸及结构 50
2.3.2 有机污染物分子官能团的影响 51
2.3.3 污染物与碳纳米颗粒之间的作用机制 52
2.4 环境因素对污染物在碳基纳米颗粒上吸附的影响 53
2.4.1 酸碱度 54
2.4.2 水-有机助溶剂 55
2.4.3 金属离子 55
2.4.4 溶解性有机质与表面活性剂 55
2.5 展望 56
参考文献 57
第3章 复杂有机质混合体系中纳米碳管的环境行为 62
3.1 引言 62
3.2 CNT在有机分子体系中的分散特征 63
3.2.1 CNT在一元有机分子体系中的分散特征 63
3.2.2 CNT在二元有机分子混合体系中的分散特征 65
3.3 NOM对CNT环境行为的影响 67
3.3.1 NOM对CNT分散特性的影响 67
3.3.2 NOM对CNT吸附污染物特性的影响 69
3.3.3 CNT在液相环境中表面积的定量 71
3.4 展望 72
参考文献 73
第4章 环境污染物的不同形态对其在纳米碳管上表观总体吸附的贡献 78
4.1 引言 78
4.2 研究方法 79
4.2.1 实验材料 79
4.2.2 批量吸附实验 79
4.2.3 SMX和BPA的测定 80
4.2.4 数据分析 81
4.3 纳米碳管的表征 81
4.4 吸附等温线及吸附机制 82
4.4.1 不同pH下SMX的吸附等温线 82
4.4.2 SMX在CNT上的吸附机制 86
4.5 污染物的不同形态对表观总体吸附的贡献 90
4.5.1 不同pH下SMX与BPA的竞争吸附 91
4.5.2 吸附SMX后CNT的XPS表征 95
4.6 环境意义与展望 95
参考文献 96
第5章 环境共存污染物在碳基材料上的竞争吸附与补充吸附 98
5.1 引言 98
5.2 研究方法 100
5.2.1 实验材料 100
5.2.2 批量吸附实验 101
5.2.3 SMX和BPA的测定 102
5.2.4 数据分析 102
5.3 碳基材料的表征 104
5.4 氧氟沙星、双酚A、萘酚和磺胺甲 唑在碳基材料上的吸附特征 104
5.4.1 氧氟沙星、萘酚、双酚A在活性炭、石墨和胡敏酸上的吸附特征 104
5.4.2 pH对磺胺甲 唑和双酚A在纳米碳管上吸附特征的影响 108
5.5 污染物共存体系中的吸附行为特征 110
5.5.1 氧氟沙星、萘酚、双酚A共存体系中的竞争吸附与补充吸附 110
5.5.2 磺胺甲 唑和双酚A在不同pH下的竞争吸附与补充吸附 114
5.6 污染物共存体系中的吸附位点分布及位点能量分布 115
5.6.1 氧氟沙星、萘酚、双酚A共存体系中的吸附位点能量分布 115
5.6.2 磺胺甲 唑和双酚A在纳米碳管上的吸附位点分布及位点能量分布 118
5.7 结论与展望 121
参考文献 122
第6章 有机-无机共存污染物在碳基材料上的吸附行为 126
6.1 引言 126
6.2 研究方法 127
6.2.1 实验材料 127
6.2.2 批量吸附实验 127
6.2.3 磷酸根的测定 127
6.2.4 数据分析 127
6.3 物质性质及表征 128
6.3.1 多壁纳米碳管的性质表征 128
6.3.2 H3PO4和SMX的形态分布 129
6.4 纳米碳管对磷酸盐的吸附 129
6.5 磺胺甲 唑对纳米碳管吸附磷酸盐的影响 131
6.6 结论与展望 133
参考文献 133
第7章 阴阳离子对污染物在纳米碳管上吸附的影响 135
7.1 引言 135
7.2 研究方法 136
7.2.1 实验材料 136
7.2.2 批量吸附实验 136
7.2.3 SMX和磷酸盐的测定 137
7.3 金属阳离子对磺胺甲 唑在纳米碳管上吸附的影响 137
7.3.1 CNT表征 137
7.3.2 金属离子影响SMX吸附 138
7.4 磷酸根阴离子对磺胺甲 唑在纳米碳管上吸附的影响 141
7.4.1 CNT上磷酸盐的吸附机制 141
7.4.2 磷酸盐影响SMX的吸附 142
7.5 结论与展望 144
参考文献 145
第8章 污染物在纳米碳管上的吸附热力学特征 147
8.1 引言 147
8.2 研究方法 148
8.2.1 吸附剂和吸附物 148
8.2.2 XPS表征和元素分析 148
8.2.3 吸附实验 149
8.2.4 DEP的量化 149
8.2.5 数据分析 149
8.3 温度和pH对邻苯二甲酸二乙酯在纳米碳管上吸附的影响 151
8.3.1 CNT的表征 151
8.3.2 不同温度与pH下DEP的吸附 152
8.4 吸附热力学和吸附位点能量分布特征 158
8.5 结论与展望 161
参考文献 161
第9章 离子型污染物在碳基材料上的吸附特征与pH控制的辛醇-水分配系数的关联 164
9.1 引言 164
9.2 研究方法 166
9.2.1 实验材料 166
9.2.2 批量吸附实验 166
9.2.3 吸附质的定量 167
9.2.4 BA、2-CBA和4-CBA受pH控制的KOW 167
9.2.5 数据分析 167
9.3 石墨烯和氧化石墨烯的性质表征 168
9.4 pH对离子型污染物在碳基材料上吸附特征的影响 169
9.5 离子型污染物的吸附特征与pH控制的辛醇-水分配系数的关联 174
9.6 不同形态污染物的吸附系数 178
9.7 结论与展望 179
参考文献 179
第10章 天然有机质模型化合物分子结构对其在纳米碳管上的吸附和悬浮能力的影响 182
10.1 引言 182
10.2 研究方法 183
10.2.1 实验材料 183
10.2.2 实验方法 184
10.2.3 数据分析 185
10.3 纳米碳管和模型化合物的性质表征 186
10.4 天然有机质模型化合物分子结构对其在CNT上吸附的影响 187
10.4.1 吸附等温线 187
10.4.2 吸附机制 191
10.5 天然有机质模型化合物分子结构对CNT悬浮能力的影响 192
10.6 结论与展望 195
参考文献 196
第11章 天然有机质体系中纳米碳管的分散特征 198
11.1 引言 198
11.2 研究方法 199
11.2.1 实验材料 199
11.2.2 溶解态胡敏酸(disHA)的制备及化学处理 199
11.2.3 disHA的吸附作用和MWCNT的分散 201
11.2.4 disHA和MWCNT检测 201
11.2.5 MWCNT的ζ电位和尺寸分布分析 201
11.2.6 透射电镜和热重分析 202
11.2.7 数据分析 202
11.3 天然有机质和纳米碳管的性质表征 202
11.4 天然有机质在纳米碳管上的吸附特征 206
11.4.1 天然有机质在纳米碳管上的吸附等温线 206
11.4.2 天然有机质在纳米碳管上的累积吸附行为 210
11.5 纳米碳管在天然有机质体系中的分散行为 211
11.5.1 天然有机质化学结构对纳米碳管分散的影响 211
11.5.2 天然有机质体系中纳米碳管的分级分散行为 216
11.6 纳米碳管的透射电镜和热重分析 217
11.7 结论与展望 219
参考文献 219
第12章 溶剂环境对纳米碳管分散特征的影响 222
12.1 引言 222
12.2 研究方法 223
12.2.1 试剂与仪器 223
12.2.2 实验过程 223
12.2.3 数据分析 224
12.3 分散剂在纳米碳管上的吸附 225
12.4 分散剂对纳米碳管的分散 227
12.5 纳米碳管及聚合物形貌分析 228
12.6 结论与展望 230
参考文献 230
第13章 悬浮态纳米碳管对有机污染物的吸附特征 233
13.1 引言 233
13.2 研究方法 234
13.2.1 实验材料 234
13.2.2 DOM的制备 234
13.2.3 吸附作用对纳米碳管悬浮和聚合的贡献 235
13.2.4 SMX、DHA和CNT浓度的测定 236
13.2.5 悬浮纳米碳管和聚合纳米碳管液相中1H核磁共振弛豫时间的测定及比表面积的比较 236
13.3 悬浮态纳米碳管与聚合态纳米碳管对磺胺甲 唑的吸附比较 237
13.4 天然有机质浓度对悬浮态纳米碳管与聚合态纳米碳管吸附磺胺甲唑的影响 244
13.5 悬浮态纳米碳管液相比表面积的测定 245
参考文献 249
第14章 分散剂结构性质对纳米碳管悬浮及有机污染物吸附的影响 251
14.1 引言 251
14.2 研究方法 252
14.2.1 实验材料 252
14.2.2 分散剂在CNT上的吸附和CNT的分散 253
14.2.3 分散态CNT对BPA的吸附 254
14.2.4 TA、SDBS、GA、BPA和分散态CNT的测定 254
14.2.5 数据分析 254
14.3 分散剂在纳米碳管上的吸附 254
14.4 纳米碳管在不同分散剂中的分散 256
14.5 分散态纳米碳管上双酚A的吸附 260
14.6 结论与展望 265
参考文献 265
第15章 天然有机-无机复合体对有机污染物的吸附特征 267
15.1 引言 267
15.2 研究方法 268
15.2.1 实验材料 268
15.2.2 腐殖酸-矿物复合体的制备 268
15.2.3 吸附质特征 270
15.2.4 批量吸附实验 270
15.2.5 吸附模型和数据分析 271
15.3 天然有机-无机复合体的性质表征 273
15.3.1 HA-纳米Fe2O3复合体表征 273
15.3.2 HA在纳米Fe2O3上的分级吸附 275
15.4 菲、双酚A、磺胺甲 唑在胡敏酸