本書通過對生物炭功能化改性、重金屬吸附行為與機(jī)理的研究，得到了能夠同時兼顧吸附性能和吸附速率的氫氧化鉀活化和納米復(fù)合兩類功能化改性方法，為生物炭吸附劑的深入研究打下了良好基礎(chǔ)。全書共分6章內(nèi)容，具體包括：緒論、實驗材料與研究方法、生物炭的制備及其功能化改性與表征、功能化改性生物炭對鉛離子的吸附性能、功能化改性生物炭對鉛離子的吸附動力學(xué)與熱力學(xué)機(jī)理、生物炭官能團(tuán)改性吸附鉛離子的密度泛函理論研究。
李翠
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李翠，女，博士，云南開放大學(xué)化學(xué)工程副教授，“食品生物技術(shù)”及“園林技術(shù)”專業(yè)主任。學(xué)校高層次引進(jìn)人才，云南省科技廳科技專家。主講生態(tài)學(xué)、大學(xué)化學(xué)、環(huán)境分析、應(yīng)用微生物學(xué)、分子生物學(xué)等多門專業(yè)核心課程。在Waste Management、Desalination and Water Treatment、Colloids and Surfaces A 等國內(nèi)外知名期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文多篇參編教材2部。主持并參與各級科研課題10余項，獲地廳級科技進(jìn)步獎1項。指導(dǎo)大學(xué)生各類競賽多次榮獲省部級獎項。
第1章 緒論……………………………………………………………………… 1
1.1 重金屬廢水及其處理技術(shù) ……………………………………………… 1
1.1.1 我國的重金屬水污染現(xiàn)狀 ………………………………………… 1
1.1.2 重金屬的性質(zhì)與危害 ……………………………………………… 2
1.1.3 重金屬廢水處理技術(shù) ……………………………………………… 6
1.2 生物炭的性質(zhì)、制備方法與應(yīng)用 ……………………………………… 9
1.2.1 生物炭的性質(zhì)……………………………………………………… 10
1.2.2 生物炭的制備方法………………………………………………… 11
1.2.3 生物炭的應(yīng)用……………………………………………………… 12
1.3 生物炭吸附劑研究進(jìn)展………………………………………………… 14
1.3.1 生物炭吸附劑的發(fā)展歷程…………………………………………… 14
1.3.2 生物炭吸附劑的改性方法及性能………………………………… 17
1.3.3 生物炭吸附劑性能的影響因素…………………………………… 20
1.3.4 生物炭吸附重金屬離子的機(jī)理…………………………………… 22
1.4 研究意義及研究內(nèi)容…………………………………………………… 25
1.4.1 研究目的及意義…………………………………………………… 25
1.4.2 研究內(nèi)容…………………………………………………………… 26
1.4.3 研究創(chuàng)新點………………………………………………………… 27
第2章 生物炭的制備及其功能化改性與表征 ……………………………… 28
2.1 生物炭制備及功能化改性方法………………………………………… 28
2.1.1 生物炭的制備……………………………………………………… 28
2.1.2 氧化生物炭的制備………………………………………………… 28
2.1.3 氫氧化鉀活化生物炭的制備……………………………………… 29
2.1.4 磁性生物炭的制備………………………………………………… 29
2.1.5 納米復(fù)合生物炭的制備…………………………………………… 29
2.2 生物炭及功能化改性生物炭制備機(jī)理………………………………… 29
2.2.1 生物炭制備機(jī)理…………………………………………………… 29
2.2.2 氧化生物炭制備機(jī)理……………………………………………… 30
2.2.3 氫氧化鉀活化生物炭制備機(jī)理…………………………………… 30
2.2.4 磁性生物炭制備機(jī)理……………………………………………… 31
2.2.5 納米復(fù)合生物炭制備機(jī)理………………………………………… 32
2.3 生物炭及功能化改性生物炭的表征…………………………………… 32
2.3.1 傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析 ………………………… 32
2.3.2 X射線衍射（XRD）分析 ……………………………………… 33
2.3.3 掃描電鏡（SEM）分析 ………………………………………… 34
2.3.4 比表面積分析……………………………………………………… 36
2.3.5 X射線光電子能譜（XPS）分析 ………………………………… 37
2.4 本章小結(jié)………………………………………………………………… 41
第3章 功能化改性前后生物炭對Pb2+的吸附性能………………………… 43
3.1 吸附時間對吸附過程的影響…………………………………………… 43
3.1.1 生物炭……………………………………………………………… 43
3.1.2 氧化生物炭………………………………………………………… 44
3.1.3 氫氧化鉀活化生物炭……………………………………………… 45
3.1.4 磁性生物炭………………………………………………………… 45
3.1.5 納米復(fù)合生物炭…………………………………………………… 46
3.2 溶液pH對吸附過程的影響 …………………………………………… 47
3.2.1 鉛離子化學(xué)形態(tài)及飽和指數(shù)理論計算…………………………… 47
3.2.2 生物炭……………………………………………………………… 49
3.2.3 氧化生物炭………………………………………………………… 49
3.2.4 氫氧化鉀活化生物炭……………………………………………… 50
3.2.5 磁性生物炭………………………………………………………… 51
3.2.6 納米復(fù)合生物炭…………………………………………………… 51
3.3 離子初始濃度對吸附過程的影響……………………………………… 52
3.3.1 生物炭……………………………………………………………… 52
3.3.2 氧化生物炭………………………………………………………… 53
3.3.3 氫氧化鉀活化生物炭……………………………………………… 54
3.3.4 磁性生物炭………………………………………………………… 54
3.3.5 納米復(fù)合生物炭…………………………………………………… 54
3.4 溫度對吸附過程的影響………………………………………………… 57
3.4.1 生物炭……………………………………………………………… 57
3.4.2 氧化生物炭………………………………………………………… 58
3.4.3 氫氧化鉀活化生物炭……………………………………………… 58
3.4.4 磁性生物炭………………………………………………………… 58
3.4.5 納米復(fù)合生物炭…………………………………………………… 59
3.5 循環(huán)使用性能考察……………………………………………………… 60
3.6 本章小結(jié)………………………………………………………………… 61
第4章 改性前后生物炭吸附Pb2+的吸附動力學(xué)與熱力學(xué)機(jī)理…………… 63
4.1 吸附動力學(xué)……………………………………………………………… 63
4.1.1 生物炭的吸附動力學(xué)……………………………………………… 63
4.1.2 氧化生物炭的吸附動力學(xué)………………………………………… 65
4.1.3 氫氧化鉀活化生物炭吸附動力學(xué)………………………………… 67
4.1.4 磁性生物炭的吸附動力學(xué)………………………………………… 69
4.1.5 納米復(fù)合生物炭的吸附動力學(xué)…………………………………… 71
4.2 吸附等溫線……………………………………………………………… 73
4.2.1 生物炭的吸附等溫線……………………………………………… 74
4.2.2 氧化生物炭吸附等溫線…………………………………………… 75
4.2.3 氫氧化鉀活化生物炭的吸附等溫線……………………………… 77
4.2.4 磁性生物炭吸附等溫線…………………………………………… 78
4.2.5 納米復(fù)合生物炭的吸附等溫線…………………………………… 80
4.3 吸附熱力學(xué)……………………………………………………………… 82
4.3.1 氧化生物炭的吸附熱力學(xué)………………………………………… 82
4.3.2 氫氧化鉀活化生物炭的吸附熱力學(xué)……………………………… 83
4.3.3 磁性生物炭的吸附熱力學(xué)………………………………………… 84
4.3.4 納米復(fù)合生物炭的吸附熱力學(xué)…………………………………… 85
4.4 本章小結(jié)………………………………………………………………… 86
第5章 生物炭官能團(tuán)改性吸附Pb2+的密度泛函理論研究………………… 89
5.1 生物炭吸附Pb2+的DFT 研究 ……………………………………… 89
5.1.1 生物炭表面的DFT計算分析 …………………………………… 89
5.1.2 生物炭吸附Pb2+的計算與結(jié)果分析 …………………………… 92
5.2 官能團(tuán)改性生物炭吸附Pb2+的DFT 研究 ………………………… 97
5.2.1 官能團(tuán)改性生物炭表面的DFT計算分析 ……………………… 97
5.2.2 官能團(tuán)改性生物炭吸附Pb2+的計算與結(jié)果分析 …………… 103
5.3 本章小結(jié) ……………………………………………………………… 108
第6章 結(jié)論與展望…………………………………………………………… 110
6.1 結(jié)論 …………………………………………………………………… 110
6.2 展望 …………………………………………………………………… 111
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… 113
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