第1章緒論1.1環境材料基礎11.1.1環境材料的起源11.1.2環境材料的定義21.1.3環境材料的分類31.2環境材料的研究內容41.3環境材料在環境保護中的重要性61.4環境材料的研究現狀和發展趨勢9復習思考題11第2章吸附材料2.1吸附概述122.1.1吸附的概念122.1.2吸附的類型122.1.3吸附機理132.1.4吸附理論模型142.2吸附材料的分類172.2.1碳質吸附材料172.2.2無機吸附材料182.2.3有機吸附材料182.2.4生物吸附材料182.3吸附材料的表征192.3.1物理表征202.3.2化學表征212.3.3吸附材料的評價指標212.4碳質吸附材料概述222.4.1活性炭222.4.2碳納米管292.4.3石墨烯322.5其他吸附材料352.5.1沸石352.5.2活性氧化鋁382.5.3吸附樹脂39復習思考題40第3章過濾材料3.1過濾材料概述413.1.1過濾機理413.1.2過濾材料的性能433.1.3過濾材料的分類443.2零維過濾材料453.2.1石英砂濾料453.2.2磁鐵礦濾料463.2.3陶粒濾料473.2.4錳砂濾料483.3一維過濾材料493.3.1纖維束濾料503.3.2纖維球濾料513.3.3彗星式纖維濾料523.3.4旋翼式纖維濾料523.4二維過濾材料533.4.1機織物濾料533.4.2針織物濾料553.4.3非織造濾料553.5三維過濾材料573.5.1多孔陶瓷濾料573.5.2多孔金屬濾料593.5.3蒙脫土613.5.4沸石濾料613.5.5無煙煤濾料62復習思考題62第4章絮凝材料4.1絮凝的概念及原理634.1.1絮凝的概念634.1.2絮凝基本原理644.2絮凝劑的分類與對比654.3無機絮凝劑664.3.1鋁繫絮凝劑664.3.2鐵繫絮凝劑694.4有機絮凝劑734.4.1人工高分子有機絮凝劑734.4.2天然高分子絮凝劑754.5微生物絮凝劑774.5.1微生物絮凝劑的定義與種類774.5.2微生物絮凝劑作用影響因素784.5.3微生物絮凝劑的應用與展望794.6復合型絮凝劑804.6.1無機-無機復合型絮凝劑814.6.2無機-有機高分子復合型絮凝劑824.6.3有機-天然高分子復合型絮凝劑824.6.4復合型微生物絮凝劑844.7納米絮凝劑844.7.1自身納米級絮凝劑844.7.2納米復合型絮凝劑85復習思考題86第5章電催化材料5.1催化劑的理論基礎875.1.1催化劑的概念875.1.2催化的反應進程885.1.3催化劑的種類及性能指標895.2電催化材料的理論基礎905.2.1電催化的工作原理905.2.2電催化材料的分類925.2.3電催化性能的影響因素945.3電催化電極的制備955.3.1電極的組成955.3.2塗層鈦電極的制備技術975.3.3化學修飾電極的制備技術1015.4電催化材料的性能分析1045.4.1電催化材料的表面形貌表征1045.4.2電催化材料的結構表征1055.4.3電催化材料的電化學分析方法1075.4.4電催化降解污染物的分析方法111復習思考題114第6章光催化材料6.1光催化材料概述1156.1.1光催化材料發展簡介1156.1.2光催化的工作原理1166.1.3光催化材料的分類1176.1.4光催化性能的影響因素1206.2光催化材料的制備和改性方法1246.2.1光催化材料的制備方法1246.2.2光催化材料的改性方法1266.3光催化材料在環境中的應用1306.3.1光催化材料在降解氣態污染物中的應用1306.3.2光催化材料在降解廢水污染物中的應用1326.3.3光催化材料在深度處理中的應用1346.3.4光催化材料在其他方面的應用1356.4光催化材料發展展望136復習思考題137第7章催化濕式氧化材料7.1催化濕式氧化的理論基礎1387.1.1催化濕式氧化概述1387.1.2催化濕式氧化的分類1397.1.3催化濕式氧化的基本原理1407.1.4催化濕式氧化的動力學研究1427.1.5催化濕式氧化的影響因素1437.2催化濕式氧化的催化劑1467.2.1催化劑的分類1467.2.2催化材料的載體1497.2.3催化劑的制備1497.2.4催化劑的失活1527.2.5催化材料的研究展望1547.3催化濕式氧化法的應用1557.3.1處理石化廢水1557.3.2處理農藥廢水1557.3.3處理含酚廢水1557.3.4處理垃圾滲濾液156復習思考題156第8章環境生物材料8.1生物絮凝劑1578.1.1生物絮凝劑的起源與發展1578.1.2生物絮凝劑的特點與分類1588.1.3生物絮凝劑的絮凝機理1608.2生物吸附劑1618.2.1生物吸附劑概述1618.2.2生物吸附劑分類1618.2.3生物吸附劑的吸附機理1628.2.4影響生物吸附劑的因素1638.3生物降解材料1648.3.1生物降解材料的概述1648.3.2生物降解材料的分類1658.3.3生物降解機理1668.3.4影響生物降解的因素1668.4生物表面活性劑1678.4.1生物表面活性劑的概述1678.4.2生物表面活性劑的分類1678.4.3生物表面活性劑的理化性質1698.4.4生物表面活性劑的提取1708.5微生物固定化材料1718.5.1微生物固定的方法1718.5.2生物填料1728.5.3生物載體材料176復習思考題178第9章環境材料的綠色設計9.1綠色設計的理念、原則及要素1809.1.1綠色設計的理念 1809.1.2綠色設計的基本原則1819.1.3綠色設計的要素1829.2環境材料的綠色設計方法1839.2.1並行綠色設計方法1839.2.2生命周期評價方法1849.2.3可拆卸性設計與綠色設計數據庫1879.3降低材料環境負荷的技術1889.3.1避害技術1889.3.2污染控制技術1899.3.3再循環利用技術1909.3.4補救修復技術 1919.3.5清潔生產技術1929.4環境材料綠色設計案例1979.4.1水處理懸浮填料綠色設計1979.4.2塑料垃圾桶的綠色設計198復習思考題200參考文獻201

材料是國民經濟和社會發展的基礎和先導，環境材料的研究目的是在滿足人類需要的基礎上，開發出能滿足環境負荷要求的材料，同時研發材料的加工、制備和再生技術。環境材料的提出不僅符合人類認識自然的規律，也符合材料科學的發展規律。目前環境問題日益突出，材料的生產和使用是控制環境污染的重要環節，協調材料和環境的關繫至關重要，獲得綠色環保的材料更是迫在眉睫。環境材料概念的提出和環境材料學的發展，使人們更加重視環境材料的開發，有助於獲得性能良好、利用率高、無毒無害的新型材料以滿足社會需求。環境材料學在材料開發過程中發揮了舉足輕重的作用，不僅為環境材料的研發提供理論基礎，而且大力提倡高效利用資源和能源，以期實現環境和材料的可持續發展。本書是同濟大學環境工程一流專業建設成果教材，主體分為三個部分，部分為環境材料的概述，第二部分介紹了不同種類的環境材料，第三部分旨在強調環境材料的綠色設計原理和技術。本書共分為9章。第1章概述了環境材料的理論基礎、研究內容、重要地位以及研究現狀和發展趨勢；第2章繫統介紹了吸附材料的分類、表征等；第3章介紹了過濾材料的種類及特性，主要根據零維、一維、二維、三維進行材料的分類；第4章首先介紹了絮凝的概念及原理，接著概述不同種類的絮凝劑及其特性；第5章介紹了電催化材料，主要包括電催化材料的理論基礎、電極制備以及性能分析；第6章總結了光催化材料的研究現狀，如制備、改性、應用等；第7章圍繞催化濕式氧化材料展開，主要論述其基本理論以及列舉相關應用；第8章繫統地介紹了環境生物材料，分別以生物絮凝劑、生物吸附劑、生物表面活性劑、生物降解材料、微生物固定化材料等展開；第9章提出了環境材料的綠色設計，主要包括設計理念、設計方法以及設計案例。編寫本書的目的在於繫統全面地介紹各類環境材料的研究現狀以及未來的發展趨勢。本書將環境材料具體分為吸附材料、過濾材料、絮凝材料、電催化材料、光催化材料、催化濕式氧化材料、環境生物材料等，使讀者較繫統地了解各種材料的特點以及應用情況。編者力圖使讀者通過學習本書不僅能夠掌握環境材料方面的基礎理論知識，而且可以主動參與到綠色、環保、節能環境材料的開發中，實現真正意義上的理論與實踐相結合。環境材料的開發和應用是環保領域的重要組成部分，編者期望越來越多的讀者或者研究者參與進來，齊心協力推動環境材料這一新興學科的發展，為環保事業做出更多的貢獻。本教材由馬傑、於飛、曹江林主編，環境功能材料實驗室袁建華、孫怡然、梁明星、任建燃、雷晶晶、劉寧寧、任一帆、周紫晴、邢思陽、翟春曉、王健祥、陳林林參編。在此次編撰過程中，為求使其更具繫統性，更方便教學，適應環境材料技術發展的需要，編者廣泛參考了國內外文獻，章節編排經過仔細推敲，充實了部分內容。本書內容比較豐富、全面、詳細，有一定的廣度和深度，並注意保證基本理論、基本知識的掌握與訓練，能夠滿足具有一定材料學基礎的讀者的要求。本書可作為高等學校環境、材料、生態及相關專業的教材或教學參考書，也可以作為化工、生物、化學、水利、土木等專業工程技術人員的自學教材或參考書，還可供相關專業的科研和技術工作人員參考閱讀。環境材料目前還是一門新興學科，所以部分體繫和內容仍不完善。再者，由於編者水平有限，經驗不足，書中難免有不完善和疏漏之處，希望讀者提出寶貴意見。馬傑2022年12月