第1章緒論1
1.1環境材料1
1.1.1環境材料的定義及研究內容1
1.1.2材料結構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材料設計範圍和層次4
1.3環境功能材料5
1.3.1環境功能材料用途5
1.3.2環境功能材料分類6
1.3.3環境功能材料的設計理念14
1.3.4環境功能材料發展趨勢14
參考文獻15

第2章環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原子經濟性17
2.1.2體繫穩定性17
2.1.3反應高效性17
2.1.4循環利用性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傅裡葉紅外光譜分析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和非電力行業的應用144
4.6.3重金屬吸附噴射技術的應用148
4.6.4揮發性有機物的吸附-催化氧化應用152
4.6.5汽車尾氣淨化材料應用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脫水調理材料175
5.2.1脫水調理的目的及適用對像175
5.2.2酸調理劑176
5.2.3堿調理劑176
5.2.4絮凝調理劑176
5.2.5高級氧化調理劑178
5.3浮選材料181
5.3.1浮選的目的及適用對像181
5.3.2捕收劑181
5.3.3起泡劑186
5.3.4調整劑189
5.4化學浸出材料191
5.4.1化學浸出的目的及適用對像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用於固體廢棄物的穩定化材料195
5.5.1穩定化的目的及適用對像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其他穩定化材料198
5.6用於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像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自膠結固化212
5.7用於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像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液化轉化催化劑222
5.9環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化工污泥調理脫水案例224
5.9.2清淤淤泥 打撈藻泥協同建材化案例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農業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土壤重金屬固化穩定化材料241
6.2.2土壤重金屬淋洗藥劑244
6.2.3農田重金屬修復材料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有機農藥修復材料252
6.3.3多環芳烴與多氯聯苯類污染修復材料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章礦物性水環境生態修復材料及其應用289
7.1概述289
7.1.1環境生態修復材料需求289
7.1.2環境生態修復應用模式290
7.1.3多孔礦物生態修復材料的發展趨勢293
7.2水環境材料的生態修復方式294
7.2.1生態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修復材料299
7.2.3其他礦物性生態修復材料305
7.2.4礦物材料的人工濕地應用模式306
7.3生態修復材料應用富集微生物特性評價311
7.3.1生態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律313
7.3.3微生物量及細菌種群的時空規律314
7.3.4水土修復界面生化性質分析316
7.4生態修復材料應用的水質淨化績效評價319
7.4.1生態修復材料水質改善319
7.4.2生態修復的水質微型生物群落320
7.5生態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章環境功能材料制造技術與工藝332
8.1概述332
8.1.1材料制造的定義和範疇332
8.1.2材料工藝的作用與意義333
8.1.3材料制造技術的發展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350
8.3.1納米制造技術350
8.3.2增材制造技術355
8.3.3智能制造技術357
參考文獻362

近年來，隨著社會經濟的快速發展，廢水污染、廢氣污染、固體廢棄物污染等各類環境問題日益突顯，已經成為影響經濟、社會可持續發展的關鍵問題。在解決目前人類所面臨的各種環境問題的過程中，各種功能材料起著不可或缺的作用，對國民經濟和社會發展起著重要的支撐作用。其中，新型環境功能材料因具有獨特的環境協調性、先進性、舒適性和優良的環境淨化效果，成為人們關注的熱點，在污染控制、環境淨化、生態環境修復、人居環境營造、清潔能源轉化等方面起著越來越不可替代的作用，對我國的“雙碳”戰略實施和美麗中國建設也起著積極的促進作用。
為促進環境功能材料理論與技術的深入研究、深化發展和普及應用，本書在借鋻國內外環境功能材料最新研究成果的基礎上，結合筆者多年在環境功能材料方面的研究成果，以環境污染物治理、生態修復和清潔生產為主線，對現有環境功能材料的設計、制備、改性、表征、分析、性能、工程應用和制造工藝等方面進行繫統描述，強調知識性、繫統性、先進性和實用性。本書另一個特點是面向不同應用領域的環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修復領域的功能材料進行介紹，並結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章繫統介紹環境功能材料的用途、分類和發展趨勢；第2章介紹了環境功能材料的制備和表征分析方法；第3～5章分別介紹了環境功能材料在水、大氣、固廢污染方面的應用；第6章總結了土壤和地下水污染物及相應的環境修復材料，並介紹了其在工程中的應用案例；第7章詳細介紹了在水環境生態下修復材料的應用以及對微生物的影響；第8章介紹了環境功能材料的制造技術與工藝，並展望了材料技術的發展前景。本書在各章節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，其中東南大學宋敏和南京林業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鼕共同負責編寫第3章，東南大學仲兆平負責編寫第4章，南京師範大學楊朕負責第5章編寫，東南大學宋敏和於磊以及南京大學雙陳鼕和施鵬共同負責第6章編寫，東南大學吳義鋒負責編寫第7章。研究生宋成業、李成明、林陳彬、鄧榮、周江、趙炎、劉澤權、戚仁志、杜浩然、汪維、李騫、楊宇軒、張強、李東、李磊、李梁、成凱、杜鑫滢、陳屹婷、王俊傑、張美琪、龔麗影、李牧之、方鑫、周恆燈、陳鼕、嚴雲寶、宗孫淵等參與了資料收集和整理工作。全書最後由宋敏教授統稿並定稿。在編寫過程中，參考了諸多國內外專家的研究成果，在此一並致以謝意。
由於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