污染控制化学
污染控制化学-XXXX
环境质量标准：是为保护人群健康、社会物质财富和维持生态平衡，对一定的窨和 时间范围内的环境中的有害物质或因素的容许浓度所做的规定。它是环境政策的目 标，是制定污染物排放标准的依据，是评价我国各地环境质量的标尺和准绳。它也 为环境污染综合防治和环境管理提供了依据。 环境质量标准包括：大气环境质量标准、地面水环境质量标准、海水水质标准、城 市区域环境噪声标准、土壤环境质量标准等。
量的好坏来表示环境遭受污染的程度。
自然因素
大水 土 环境质量影响因素 气 壤
社会因素
物理因素
化学因素
生物因素 经济 文化 科技
声 光 热 电磁、辐射
重金属 POPs 营养盐
生物多样性
外来物种入侵
第一章 环境质量与环境标准
环境质量问题：作为中心事物的人类与作为周围事物的环境之间的矛盾。
实质是由于盲目发展、不合理开发利用资源而造成的环境质量恶化和资源浪 费、甚至枯竭和破坏。 生物环境破坏：森林锐减、物种灭绝等 环境破坏 非生物环境破坏：水土流失、地面下沉等
以生物体(界)作为环境的主体，其它非生 命物质看成环境要素（生态环境）
按环境范围划分
特定空间环境(如宁航的密另舱环境)、车间环境、生活区环境(如居室 环境、院落环境等)、城市环境、区域环境、全球环境和宇宙环境等
按自然环境要素
大气环境、水环境(如海洋环境、湖泊环境等)、土壤环境、 生物环境(如森林环境、草原环境等)、地质环境等
环境保护化学措施
环境保护化学措施介绍环境保护化学措施是为了减少或消除人类活动对环境造成的负面影响而采取的一系列化学方法和措施。
这些措施旨在保护环境、防止污染并改善环境质量。
环境保护化学措施在各个领域都起到了重要的作用，包括空气、水和土壤等方面的保护。
本文将介绍几个重要的环境保护化学措施。
大气污染控制大气污染是环境保护的重要问题之一。
为了减少大气污染对环境和人体健康的影响，人们采取了各种化学措施。
其中包括以下几个方面：1.烟尘和颗粒物减排：–使用静电除尘器和袋式过滤器等设备来捕捉和去除烟尘和颗粒物。
–采用低硫燃料和超低排放技术，减少燃烧过程中产生的烟尘和颗粒物。
2.二氧化硫减排：–安装烟气脱硫装置，将烟气中的二氧化硫捕捉并转化为可回收的硫化物。
–使用低硫燃料或燃烧过程中添加石灰石等化学物品，减少二氧化硫的生成。
3.氮氧化物减排：–通过改变燃烧过程中的温度和氧气浓度等参数，减少氮氧化物的生成。
–使用低氮燃料或添加脱氮剂等化学品，将氮氧化物转化为无害物质。
4.挥发性有机物控制：–加强对挥发性有机物的监测和控制，确保工业生产和交通运输等领域的排放符合环保要求。
–提倡使用低挥发性有机物的产品，减少挥发性有机物的释放。
这些化学措施的实施可以有效减少大气污染物的排放，改善空气质量，并保护人类和环境的健康。
水质保护和净化除了大气污染控制外，水质保护和净化也是环境保护的重要方面。
以下是一些常见的环境保护化学措施，用于改善水质：1.水处理剂：–使用絮凝剂、沉淀剂和消毒剂等化学物质，去除水中的悬浮物、杂质和微生物。
–采用离子交换技术，去除水中的硬度物质和重金属。
2.废水处理：–废水处理厂中使用各种化学物质，例如活性炭、化学氧化剂和生物制剂，来降解和去除废水中的有机物和污染物。
–采用生物膜反应器和生物过滤器等技术，提高废水处理效率和降解能力。
3.水环境修复：–对于受到污染的湖泊、河流和地下水等水环境，采用化学修复技术，如悬浮沉积物的吸附和氧化，来恢复水体的自净能力。
化学与环境污染控制
化学与环境污染控制化学科学作为探索物质及其变化规律的学科，在环境污染控制中发挥着重要的作用。
本文将从化学原理的应用、减少和处理污染物以及环境监测等方面，探讨化学对环境污染控制的贡献。
一、化学原理的应用在环境污染控制中，化学原理被广泛应用于污染物的识别、分析以及治理过程中。
例如，利用化学反应的理论和方法，科学家们可以确定污染物的特征及其对环境的影响程度。
通过分析土壤、空气和水样品中的污染物，化学科学家可以准确地识别出污染源，并定量测定污染物的浓度。
这为制定有效的环境污染治理措施提供了重要依据。
二、减少和处理污染物1. 利用化学实现污染物减少化学科学提供了许多有效的方法来减少污染物的生成。
例如，通过改变化学工业过程中的原料选择、反应条件以及催化剂的使用，可以降低有害物质的产生。
此外，利用催化剂对污染物进行选择性催化转化，将其转化为无害物质，从而减少对环境的污染。
2. 化学技术在污染物处理中的应用化学技术在环境污染物的处理和清除中起着关键作用。
例如，利用化学氧化、还原和酸碱中和等反应，可以将有机污染物分解为无害物质。
此外，化学技术还包括膜分离、吸附和离子交换等方法，能够有效地去除水和空气中的污染物。
三、环境监测1. 污染物的分析与监测化学分析技术在环境监测中发挥着重要的作用。
通过采集样品，并利用化学分析方法进行分析，可以确定污染物的种类和浓度，从而评估环境中的污染程度。
常见的化学分析技术包括质谱、色谱和电化学分析等。
2. 环境标准和控制化学对环境污染控制的贡献不仅限于污染物的减少和处理，还包括制定环境标准和控制措施。
通过研究环境中的污染物对生态系统和人类健康的影响机制，化学科学家可以制定相应的环境标准，以保护环境和公众健康。
综上所述，化学在环境污染控制中发挥着重要的作用。
通过应用化学原理，减少和处理污染物，以及进行环境监测，化学科学家为环境保护和可持续发展做出了重要的贡献。
只有通过不断地推动化学科学的发展，我们才能更好地应对环境污染带来的挑战，建设更加美好的环境未来。
化学技术在大气污染控制中的应用
化学技术在大气污染控制中的应用大气污染是当今全球关注的一个重要问题。
随着工业化和城市化的快速发展，大气污染问题日益严重，给人们的健康和环境带来了巨大威胁。
而化学技术作为一种重要的工具和手段，在大气污染控制中发挥着至关重要的作用。
化学技术可以通过各种途径减少大气污染物的排放。
例如，通过改进和优化工业生产过程，降低大气污染物的产生量。
化学工程师可以研发新的催化剂，优化反应条件，提高反应效率，从而减少有害物质的生成量。
此外，化学技术还可以通过设计和建造高效的污染物净化设施，将污染物从废气中去除或降低到安全标准以下。
一个典型的例子是汽车尾气净化技术。
汽车尾气中的氮氧化物和碳氢化合物是主要的大气污染物之一。
化学工程师们通过引入催化剂，如三元催化剂，在汽车尾气净化系统中进行催化反应，将有害物质转化为无害的氮、水和二氧化碳。
这种技术从根本上降低了汽车尾气对大气的污染，保护了空气质量和人们的健康。
另一个重要的应用是煤燃烧过程中的空气污染控制。
煤燃烧是一种重要的能源获取方式，但同时也是大气污染的重要源头之一。
在煤燃烧过程中，会产生大量的二氧化硫和氮氧化物等有害气体。
化学技术可以通过研发和应用脱硫和脱氮技术，将有害气体去除或转化为无害的物质。
例如，湿法脱硫技术通过将煤烟中的二氧化硫与吸收剂反应，形成硫酸盐，从而将二氧化硫去除。
研发高效的脱硫剂和新型反应器，可以提高脱硫效率，减少二氧化硫的排放量。
此外，化学技术还可以应用于大气污染监测和预警领域。
化学工程师可以研发新的气体和颗粒物探测器，用于监测和测量大气中的污染物浓度。
通过实时监测和数据分析，可以及时发现和预警大气污染的风险和变化，有针对性地采取措施进行污染控制和预防。
例如，化学物质传感器可以使用电化学、光学或电子等原理对污染物进行检测，从而提供准确的测量结果和污染分析。
最后，化学技术还可以应用于大气污染修复和净化。
例如，光催化技术利用光和催化剂的协同作用，可以将大气中的污染物光催化降解为无害的物质。
环境化学中的污染物控制技术
环境化学中的污染物控制技术一、引言环境污染是当代社会面临的一个全球性问题，给人类健康和生态系统带来了巨大的风险与挑战。
为了解决这一问题，环境化学领域涌现出了许多污染物控制技术。
本文将重点介绍环境化学中的污染物控制技术及其应用。
二、大气污染控制技术1. 烟尘净化技术烟尘是大气污染中的主要成分之一，采用静电除尘器、布袋除尘器等技术可以有效去除烟尘，减少空气污染。
2. 二氧化硫减排技术二氧化硫是主要的酸性气体之一，可以采用脱硫技术来减少二氧化硫的排放，常用的方法有湿法石膏法和海水脱硫法等。
3. 氮氧化物控制技术氮氧化物是大气中的重要污染物之一，采用选择性催化还原和选择性非催化还原等技术可以将氮氧化物转化为较为无害的氮气，减少其对环境的影响。
三、水污染控制技术1. 生物处理技术生物处理技术是一种利用微生物降解有机物的方法，可以有效地处理废水中的有机物，常用的技术有好氧处理和厌氧处理等。
2. 高级氧化技术高级氧化技术是一种利用活性氧化剂将有机物氧化为无机物的方法，可以有效降解废水中的有机污染物，常用的方法有臭氧氧化和过氧化氢氧化等。
3. 活性炭吸附技术活性炭是一种具有大孔、中孔和微孔结构的多孔材料，通过吸附作用可以去除废水中的有机物和部分无机物，常用于水处理过程中的净化。
四、土壤污染控制技术1. 热解技术热解技术是一种将有机物在高温下迅速分解为无害气体和无机残留物的方法，可以有效清除土壤中的有机污染物。
2. 原位生物修复技术原位生物修复技术是将某些特定菌株引入到受污染土壤中，通过生物降解作用修复土壤污染，主要应用于有机污染物的修复。
3. 电动力技术电动力技术是一种利用电场和电动力的作用将土壤中的污染物迁移并去除的方法，可以有效清除土壤中的重金属等污染物。
五、结论环境化学中的污染物控制技术是当今社会解决环境问题的重要手段，通过合理运用这些技术，可以降低空气、水和土壤的污染程度，保护人类健康和生态平衡。
我们应该不断地研究和创新，推动环境污染控制技术的发展，共同建设一个清洁、美丽的地球家园。
环境化学与污染控制
环境化学与污染控制在我们生活的这个地球上，环境问题日益严峻，而环境化学作为一门研究化学物质在环境中的迁移、转化、归宿以及它们对生态环境影响的科学，对于理解和解决环境污染问题起着至关重要的作用。
同时，污染控制则是基于环境化学的研究成果，采取一系列的措施和方法来减少和消除污染物的排放，保护我们的生态环境。
环境化学所涉及的范围非常广泛。
从大气、水体到土壤，从有机污染物到无机污染物，无一不是其研究的对象。
就拿大气来说，我们熟知的雾霾现象，其背后就有着复杂的化学过程。
二氧化硫、氮氧化物等污染物在大气中经过一系列的化学反应，形成了细小的颗粒物，从而导致了能见度的降低和空气质量的恶化。
而在水体中，重金属污染、有机物污染等问题也给生态系统带来了巨大的威胁。
例如，汞、镉等重金属在水中会被生物吸收并在食物链中积累，最终可能对人类健康造成严重影响。
化学污染物在环境中的迁移和转化是环境化学研究的核心内容之一。
污染物可以通过物理过程，如扩散、挥发等，在环境中迁移；也可以通过化学过程，如氧化、还原、水解等，发生形态和性质的转变。
以农药为例，它们在使用后可能会挥发进入大气，或者随着雨水冲刷进入水体和土壤。
在土壤中，农药可能会发生降解反应，但其降解产物有时可能比原物质更具毒性。
了解污染物在环境中的归宿也是至关重要的。
有些污染物能够被生物降解，最终转化为无害物质；而有些则会在环境中长期存在，甚至在生物体内蓄积。
比如，塑料垃圾在自然环境中很难降解，会长期存在，对土壤和海洋生态系统造成破坏。
有了对环境化学的深入研究，我们才能更好地进行污染控制。
在污染控制方面，源头控制是最为关键的一环。
这意味着我们要减少污染物的产生，通过改进生产工艺、使用清洁能源等方式，从根本上降低污染物的排放。
例如，工厂可以采用更先进的生产技术，减少废气、废水和废渣的排放；汽车制造业可以研发和推广新能源汽车，降低尾气排放对大气的污染。
过程控制也是污染控制的重要手段。
化学农药的环境管理及污染控制
化学农药的环境管理及污染控制化学农药是用于农业生产中防治病虫害、杂草等的一种化学物质，它可以提高农作物的产量和品质，但在使用过程中也可能对环境造成污染和破坏。
化学农药的环境管理及污染控制变得至关重要。
本文将就化学农药的环境管理及污染控制进行探讨。
一、环境管理1. 合理使用化学农药合理使用化学农药是减少环境污染的重要手段。
应根据农作物品种、生长期、病虫害种类和发生程度等因素合理选用农药种类和剂量，以免过量施用导致农药残留。
遵守农药使用规程，按照使用说明正确施用，并避免在不利的气象条件下使用农药，以减少农药对环境的影响。
2. 推广生物防治技术生物防治技术是一种环境友好型的农药替代品，它通过利用天敌、寄生虫、病原体等天然生物因素控制农作物病虫害。
生物防治技术不仅可以减少化学农药的使用量，降低环境污染风险，还可以改善生态平衡，提高农作物对病虫害的抵抗力。
3. 加强监测和预警对农药使用后的环境影响进行监测和评估，对农田土壤、水源地、空气等进行定期监测，及时掌握农药残留情况和环境污染程度。
通过建立预警系统，预测农药残留和环境污染的发展趋势，及时制定相应措施加以控制。
4. 建立农药登记和管理制度加强农药登记和管理制度，对农药的生产、销售、使用和废弃处理等环节进行严格管理，确保农药的质量和安全。
对于一些环境风险较大的高毒、高残留的农药，应加强审批管理，并逐步淘汰。
二、污染控制1. 农药残留的监测和清除针对农田土壤、水源地和农产品中的农药残留，进行监测和清除工作。
通过土壤修复、植物吸收和微生物降解等技术，清除农田土壤中的农药残留，减少对地下水和地表水的污染风险。
对农产品的检测和清洗工作进行加强，确保食品安全。
2. 废弃农药的处理和处置规范废弃农药的收集、存储和处理工作，避免废弃农药的乱倒乱放，减少对土壤和水源的污染。
对于已经积存的过期废弃农药，进行安全处置和清除，通过焚烧、化学处理等方式，将其彻底清除。
3. 加强农药包装和包装废弃物的回收利用加强对农药包装的管理，推广使用可降解、可回收的包装材料，减少包装废弃物对环境的影响。
污染控制化学
污染控制化学，杨智宽，韦进宝主编，武汉大学出版社，1998。
主要参考书：
环境污染控制工程，王守信等主编，冶金工业出版社，2004。
表
课程名称：污染控制化学
英文名称：Pollution Control Chemistry
课程类型：■讲授课程□实践（实验、实习）课程□研讨课程□专题讲座□其它
考核方式：考试
教学方式：讲授
适用专业：环境科学、环境工程
适用层次：硕士■博士□
开课学期：秋季
总学时/讲授学时：32/32
学分：2
先修课程要求：环境化学
课程组教师姓名
职称
专业
年龄
学术专长
陆晓华
教授
环境科学
61
环境化学、分析化学
袁松虎
博士
环境科学
29
环境化学
陈静
副教授
环境科学
32
环境化学教学大纲（章节目录：学时：32学分：2
第一章绪论
第二章酸碱反应和化学沉淀
2.1酸碱反应基础
2.2重金属形态的酸碱调控
2.3基本沉淀反应和原理
第三章吸附和吸收
3.1吸附基本原理
3.2气体和水体污染物的吸附
3.3气体污染物的吸收
第四章分离技术
4.1萃取技术原理和应用
4.2离子交换技术基本原理和应用
4.3膜技术基本原理和应用
第五章氧化还原化学
5.1常用氧化还原体系
5.2光/电化学氧化还原
5.3零价金属还原
第六章生物处理
6.1污染物的好氧/厌氧代谢过程和影响因素
6.2典型污染物的生物处理过程
环境污染控制与化学
环境污染控制与化学随着工业化和城市化的快速发展，环境污染已经成为了一个严重的问题。
环境污染不仅对人类的健康造成威胁，还对生态系统产生了负面影响。
为了解决环境污染问题，人们开始推动环境污染控制与化学的结合，以减少和治理污染物的释放。
一、环境污染控制的重要性环境污染控制是保护生态环境和人类健康的关键措施之一。
环境污染会导致大气、水体和土壤的污染，进而对植物、动物和人类产生危害。
而环境污染控制旨在减少或阻止污染物的排放，从而保护环境和生态平衡。
二、化学在环境污染控制中的应用化学在环境污染控制中起到了重要的作用。
以下是几个例子：1. 废水处理：化学方法被广泛应用于废水处理过程中。
例如，通过添加化学药剂，可以将废水中的重金属离子和有机物质去除或转化为无害物质。
2. 大气污染控制：化学方法也可以用于减少大气污染物的排放。
例如，脱硝技术可以利用化学反应将氮氧化物转化为氮气，从而减少大气中的氮氧化物含量。
3. 土壤污染修复：通过利用化学方法，可以将土壤中的有害物质转化为无害物质或固定起来，以减轻土壤污染对环境的影响。
三、绿色化学的重要性绿色化学是一种注重环境可持续性的新型化学方法。
它旨在减少或消除对环境和生态系统的负面影响，并在化学过程中使用更环保的材料和技术。
1. 可再生能源：绿色化学鼓励使用可再生能源，如太阳能和风能，来驱动化学反应，减少对化石燃料的依赖。
2. 可降解材料：绿色化学鼓励使用可降解的材料，以减少对环境的不可逆影响。
例如，可降解塑料可以被微生物降解，减少塑料污染的风险。
3. 低污染反应：绿色化学注重使用低污染的反应条件和催化剂，以减少对环境和健康的不良影响。
四、环境污染控制与化学的挑战尽管环境污染控制与化学的结合带来了很多好处，但仍面临一些挑战：1. 高成本：实施环境污染控制和绿色化学技术需要投入大量资金，这对一些发展中国家来说是一个难题。
2. 技术限制：某些污染物可能难以完全去除或转化为无害物质。
环境化学与污染物控制
环境化学与污染物控制在现代社会中，环境污染是一个日益严重的问题。
为了净化环境，保护人类健康，人们广泛采用环境化学方法来控制污染物。
本文将探讨环境化学在污染物控制方面的应用。
一、环境化学的定义和作用环境化学是研究环境污染物的来源、转化、迁移和控制的学科。
它通过分析和研究污染物的化学性质和行为，提供了净化环境、控制污染物的重要理论和技术基础。
环境化学在环境保护和可持续发展中发挥着重要作用。
二、环境化学在水污染控制中的应用1. 水处理技术环境化学提供了一系列水处理技术，如沉淀、凝聚、过滤、氧化、还原等方法，用于去除水中的污染物。
例如，通过添加絮凝剂和混凝剂，可使悬浮物和胶体微粒聚集起来，方便后续去除。
环境化学方法可以有效去除水中的有机物、无机物和微生物等污染物。
2. 水体监测与评价环境化学通过分析水体中的污染物浓度，了解水质的变化，判断水体是否达到污染物排放标准。
通过对水体的监测与评价，可以及时发现和预警可能的环境风险，并制定相应的污染物控制措施。
三、环境化学在大气污染控制中的应用1. 大气污染物排放与控制环境化学研究大气污染物的来源和排放机理，提供了减少和控制大气污染物排放的技术支撑。
例如，研究表明，燃煤和机动车尾气是大气中主要的颗粒物来源，因此可以通过燃煤净化和改善车辆尾气排放控制来减少大气污染。
2. 大气污染物的转化与净化环境化学研究大气污染物的化学转化过程，包括氧化、降解、吸附等，通过改变大气污染物的化学性质来净化大气。
例如，臭氧层破坏问题中，环境化学家研究了氯氟烃类化合物的化学行为，提供了减少臭氧层破坏的方法。
四、环境化学在土壤污染控制中的应用1. 土壤修复技术土壤污染对人民生存和生态系统健康构成威胁。
环境化学提供了一系列土壤修复技术，如化学稳定化、生物修复、热解等，可以有效去除土壤中的有机和无机污染物。
2. 土壤污染预防与控制环境化学研究土壤污染物的行为与迁移过程，制定土壤污染物的防控策略。
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■ 固体表面上的吸附作用（物理吸附和化学吸附）
物理吸附——气体分子以范德华力被吸附，与气体凝聚成 液体过程类似
化学吸附——气体分子以化学键力被吸附，此时往往伴随 分子发生变形甚至解离，电子转移、原子重排、键的断裂 与形成等过程。
1,2-二氯乙烷
0
0
200
400
600
1000
平衡浓度(mg/L)
图5-9 活性炭对一些非离子性有机化合物的吸附等温线
◆ 活性炭的比表面
活性炭具有较大的比表面积。
以水蒸汽或以氯化锌为活性剂制备的活性炭， 其比表面为1000m2/g 左右；
以KOH等碱作为活化剂制备的高比表面活性 炭，其比表面可达3000m2/g。
（4）宏观量子隧道效应 量子效应：电子既具有粒子性又具有波动性,宏
观规律已不再适用，即电子存在隧道效应（量子效 应），而微颗粒的一些宏观物理量, 如磁化强度、量 子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应, 故将此 称之为宏观的量子隧道效应。
◆ 纳米材料的性能 （1）光学性能 （2）电学性能 （3）磁学性能 （4）烧结性能 （5）吸附、储氢性能 （6）纳米陶瓷的超塑性能
石墨层状结构
FE-SCM：场发射扫描电镜（field-emission scanning electron microscopy）
◆ 活性炭对溶解性有机物的处理
0.5
活 0.4 性 碳 0.3 吸 量 0.2
(L/kg碳)
0.1
1,2-二氯代苯
1.1.1-三氯乙烷（3.5℃）
1,2-二溴乙烷
◆ 吸附等温方程 典型的吸附曲线模型 Langmiur 吸附等温线 Freundlich 吸附等温线
溶液中Langmiur吸附等温线的推导：
A+B→ C
吸吸
吸
附附
附
质剂
分
子
t =0 t =t
C0 C (1- ）
请推导：X = KXmC/(1+KC) 其中 =X/Xm
Freundlich吸附等温方程式
第5章 污染物的吸附分离控制
◆ 吸附的定义：
利用多孔性固体表面存在未平衡的分子引 力或化学键力，把混合物某一（些）组分吸留 在固体表面上，这种分离混合物过程称吸附。
2007年度诺贝尔化学奖获得者 格哈特·埃尔特（Gerhard Ertl）
获奖及生日同贺（2007-10-10，71岁）
人们早就知道，氮肥对于农业生产而言具有 举足轻重的作用。而埃特尔研究发现，氨的合成 反应在铁催化剂表面进行时效率大大提高，使这 一技术的产业化成为现实，这给人类社会的农业 生产带来了巨大的经济效益。
物理吸附与化学吸附常相伴或交替发生
如金属钨对氧吸附，可以同时出现分子态氧的物理吸 附、原子态氧的化学吸附等；
又如：钯对CO的吸附在中低温区属于物理吸附，而温 度升高又转化为化学吸附。
I类：活性碳吸附有机气体(微孔吸附剂) II类：非孔性硅胶或TiO2吸附N2（多层吸附） III类：硅胶吸附Br2 （分子作用力弱） IV类：石墨吸附水（有限的多层吸附） V类：活性碳吸附水（分子吸引效应大）
◆ 纳米材料对污染物分离控制 纳米钛酸钴(CoTiO3) ：石油脱硫催化剂 ； Zr0.5Ce0.5O2纳米粉体：汽车尾气净化催化剂； 纳米碳和纳米陶瓷：冰箱除臭剂和污水净化剂； 纳米TiO2：光反应催化剂。
思考题：
吸附量怎样测定和表示？ 请自行推导Langmuir和Freundlich吸附等温曲线。 请简述活性炭的制备和再生过程。 有哪些主要因素影响溶液中吸附？ 纳米材料有哪些常用的制备方法？ 为什么纳米材料会发生小尺度效应？ 纳米材料有哪些典型性能，在污染处理中有哪些应用？
思考题：
离子交换静态分离和动态分离有哪些优缺点？ 色谱过程中物质的停留时间与层床空隙率有何关系？ 什么是色谱法的穿透现象和穿透曲线，一般情况下，树 脂的穿透效应怎样表示？ 离子交换树脂交换操作有哪些基本过程？ 怎样提高离子交换分离的选择性？ 有哪些主要的离子交换分离设备，它们是怎样工作的？ 在色谱分离分析中，何谓正向色谱和反相色谱？怎样正 确使用这些方法？ HPLC使用的主要流程是怎样的？
解题步骤P105
100
80
出水 TOC1 60 (g/m3)
40
20
0
1 Vb 2
3
4 Vx 5
通水量(m3)
图5-11 活性炭固定床的穿透曲线
■ 纳米材料及其应用 ▲ 纳米材料的定义：纳米材料是指微观结构
至少在一维方向受纳米尺度（1~100nm）调制的 各种固体材料。
其性能主要由三个方面决定： 1、纳米结构单元 2、界面（或自由表面） 3、单元之间的交互作用
气相法和液相法三大类。
▲ 固相法 固相反应法
该法是将金属盐或金属氧化物按一定比例充分 混合，研磨后进行煅烧，通过发生固相反应直接制 得超微粉，某些场合仍需再次粉碎得到超微粉。
例如：固相反应：
BaCO3 + TiO2 → BaTiO3 + CO2↑ （在800℃-1200℃下煅烧）
这种方法制备超微粉比较简单，生成的粉末容 易结团，经常需要二次粉碎，成本较高。
C=0
C0
C0
C0
C=Cb
< δ
C≈C0
耗竭点
穿透点
Vb
V'e
Vx
穿透单位床截面的废水总体积
图5-10 活性炭吸附柱的工作过程
例：以粉末活性炭固定床吸附某工业废水中 的有机物，进水中有机碳浓度C0 = 100mg/L，出 水的有机碳允许浓度Cb = 20mg/L，吸附终点浓 度Cx = 90mg/L。在实验室中以装载量1L (401g)的 活性炭柱作了动态试验并得出了穿透曲线（见图 5-11）。试计算达到穿透点和吸附终点时的活性 炭吸附量。
Vk1/p n
(5 1)1
lg Vlg k1lg p n
(51)2
溶液中的吸附 lgX = lgK + 1/nlgC
◆ 活性炭
活性炭属微孔吸附剂 活性炭的结构类似于石墨，由排成六角形的碳原
子平行层面组成。与石墨不同，各个平行层面不 是完全垂直共轴排列，而是不规则地互相垂直 活性炭结构内存在着不规则基本微晶，微晶边棱 含非碳杂质，随活化条件不同，可形成酸性或碱 性官能团。
（4）活化：加热到700-1000℃，使碳化后留在 细孔中的残留碳与活化气体（如蒸汽、CO2、O2等） 反应，反应产物以气态形式（CO2、CO、H2）逸出， 达到重新造孔的目的。
（5）冷却：活化后的活性炭用水急剧冷却，防 止氧化。
◆活性炭吸附有机物的穿透曲线
C0 Cx
出 水 浓C 度
Cb 0
C0
C0
如用核桃壳作为原料，用KOH活化生产的活 性炭，其碘吸附值和亚甲基兰值都是普通水蒸汽 法的两倍。
活性炭的再生 （1）脱水：使活性炭与输送液分离。 （2）干燥：加温到100-150℃，将细孔中的水分
蒸发出来。 （3）碳化：加热到300-700℃，高沸点的有机受
热分解，一部分成为低沸点物质而挥发，另一部分 被碳化留在活性炭细孔中。
▲ 液相法 溶胶一凝胶法
金属醇盐的水解和聚合反应制备金属氧化物或 金属氢氧化物的均匀溶胶，然后将溶胶浓缩成透明 凝胶，经干燥、热处理可得到纳米微粒。
影响因素：pH值、溶液浓度、反应温度和时间 等。
优点：低温制备、粉径分布均匀、化学活性大， 可制备传统方法不能或难以制备的产物。因而得到 广泛应用。
▲ 沉淀法 包括直接沉淀法、均匀沉淀法和共沉淀法。 其中共沉淀法已被广泛用于制备钙钛矿型材
例如，粗晶半导体Si、Ge等不发光，当其粒径 减小至纳米级，其会发出可见光，并且随粒径进一 步减小，光强增加，发光光谱逐渐蓝移。
（2）表面与界面效应
巨大的比表面和表面压力。
（3）量子尺寸效应（久保效应，1962）
金属超微粒子中电子数较少，电子在微粒强 烈地趋向于电中性，呈现出对材料比热、磁化率和超 导电性的影响。
料、尖晶石型材料、敏感材料、铁氧体，稀土纳 米粉体及萤光材料的超微粉。
▲ 气相法
（1）气体蒸发法
（2）气相化学反应法
气相化学反应法是让一种或几种气体在高温 下发生热分解或其它化学反应，从气相中析出超 微粉，也叫化学气相沉积法（CVD）。
■ 纳米材料的性质
◆ 纳米效应
（1）小尺寸效应（体积效应）是指当粒子的尺寸 小于光的波长的1/2时，光线会绕过材料粒子而使 材料呈现透明性。
▲ 纳米材料的制备方法： 目前，纳米材料的制备已有很多方法，分类
方法亦多种多样： （1）按制备方法可分为粉碎法(Breaking-down)
和构造法(Building-up process)； （2）按制备原理可分成物理制备法和化学制
备法。 （3）按物态可分成纳米薄膜、纳米粒子和纳
米块材的制备； （4）按加工的物料形态主要可分成固相法、