材料化学-环境功能材料(共35张课件).pptVIP

水污染;环境功能材料;化学污染控制：水、大气、固废

环境修复：水、大气、土壤

物理污染控制：噪声、辐射、电磁波

;;;1吸附的概述;;吸附法是去除环境中污染物最为快捷有效的方法之一，利用吸附法进行物质分离已有漫长的历史，以活性炭为例：

公元前1550年，古埃及有木炭作为医用的记载。

中国明代李时珍（公元1518-1593年）所编著的本草纲目中提及木炭用于治疗疾病。

在二十世纪初，欧洲诞生了活性炭工业。

到二十世纪六十年代后，国内外的研究者在活性炭的使用和研发上作出了大量的工作。

;1吸附的概述;1吸附的概述;比表面积是吸附材料，特别是多孔吸附材料的重要指标。它的大小较直观地表明吸附剂吸附能力的大小。

例如：

常规活性炭比表面积在600~1500m2/g

超级活性炭比表面积在2500~4000m2/g

NU-110(金属有机骨架）比表面积高达7000m2/g

在制造吸附剂时，应尽量增大比表面积以增大其吸附能力。

;2.1多孔吸附材料——活性炭;2.1多孔吸附材料——活性炭;2.1多孔吸附材料——活性炭;2.1多孔吸附材料——活性炭;活性炭的表面基团：

活性炭的吸附主要是范德华力作用引起的物理吸附，其吸附性能不仅与物理性质有关，还与其表面化学官能团有关。活性炭本身是非极性的，但由于表面的共价键不饱和，易与其他元素如氧、氢结合，生成各种含氧官能团，使其带有微弱的极性。改性后的活性炭，表面极性官能团增加，极性大大增强，有利于吸附极性污染物。

;城市给水处理在城市给水工艺中，活性炭可以去除水中存在的天然有机物以及消毒工艺产生的副产物。通常，在投加活性炭前，需先去除部分溶解性有机物和悬浮物，以发挥活性炭的最大吸附效能。在应急供水中，活性炭是最常用的有效吸附材料。

;纯净水的制备活性炭可将自来水进行进一步的净化达到直饮水或纯净水等的水质要求，一般采用粒状活性炭进行处理，主要的作用是进一步吸附水中的有机物和嗅味物质，并对水进行脱氯处理。;短期内难以取代传统吸附材料

气体相对压力低吸附能力仍然

MOFs材料是一种新型的潜在优良吸附材料，在吸附净化VOCs领域具有广阔的应用前景。

二次污染

问???是活性炭再生缓慢，混有氧气时容易导致着火甚至爆炸。

这类材料在环境有害气体吸附方面的应用已得到了广泛研究。

空气净化活性炭吸附可以达到脱湿、去除有害气体（甲醛\二甲苯等）、脱臭的效果。

挥发性有机化合物（VOCs）由于排放量大、毒性高，是环境空气污染的主要污染物之一已被世界各国列为优先控制污染物。

活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面积，吸附效果好且稳定，能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属，是目前水处理中普遍采用的吸附剂。

改性后的活性炭，表面极性官能团增加，极性大大增强，有利于吸附极性污染物。

NU-110(金属有机骨架）比表面积高达7000m2/g

1多孔吸附材料——活性炭

1多孔吸附材料——活性炭

常规活性炭比表面积在600~1500m2/g

这类材料在环境有害气体吸附方面的应用已得到了广泛研究。

相比于其他吸附材料，活性炭吸附效率快、吸附量大、效果明显。;空气净化活性炭吸附可以达到脱湿、去除有害气体（甲醛\二甲苯等）、脱臭的效果。相对通风条件不好或空调通风系统能耗大的地方，活性炭吸附净化器可以用来弥补不足。

应用于;活性氧化铝：做催化剂的载体处理汽车尾气

重金属废水的处理、饮用水去氟、水体除磷

硅胶：用作干燥剂、催化剂载体、气体和液体净化剂等

沸石分子筛：用作干燥剂，可以吸附废气中的SO2和NOx

吸附树脂：吸附水溶液中的有机物（非离子型）

水质软化（钙、镁），可再生利用

;3无孔吸附材料;3无孔吸附材料;3无孔吸附材料;;碳纳米管

尺寸很小，但是单壁纳米管理论比表面积可高达3000m2/g，在水处理中：

吸附Pb2+,Cd2+,Hg2+等重金属离子

对酚类、酯类等也有强吸附作用

存在问题：循环再生

降低成本

二次污染

;MOFs材料

金属—有机骨架材料（即多孔配位聚合物），由含氧或含氮的有机配体与金属盐通过金属—配体络合作用自主装而成具有周期性网络结构的晶体。

从微观角度看，金属—有机骨架材料先由金属盐在空间形成三维次级构筑单元（SecondaryBuildingUnits），再由有机配体将金属构筑单元通过配位键（甚至超分子作用）连接，从而形成具有永久孔隙度的空间有序网络结构。

;挥发性有机化合物（VOCs）由于排放量大、毒性高，是环境空气污染的主要污染物之一已被世界各国列为优先控制污染物。金属有机骨架材料（MOFs)是近20年快速发展起来的一类新型多孔材料。这类材