本书系统地论述了活性炭及其吸附技术有关的理论、工程问题以及在环境工程等领域的某些实际应用 。本书共9章，主要介绍：活性炭及新产品制备和基础性质； 活性炭表面结构、化学性质和表面改性以及活性炭多孔结构测试技术； 吸附理论及进展； 气体吸附系统固定床模拟和设计；分子模拟（计算机模拟）；活性炭在环境工程中的应用。本书可供高等院校和科研单位环境工程专业本科生、研究生作专业课参考书，也可供化工、环保等领域的科技工作者及研究人员参考。

本书作者除了归纳、分析大量有关资料，还包括本书作者相关的一些理论解释、阐述及创新（2个方程），以及在科研、教学和工程实践中所获得的成果：“低浓度有机蒸汽吸附”经国家基金委鉴定并获奖；硫、砷、磷、氰等治理工程达国际（或领先）水平。

第一章活性炭制备和基础性质 1



第一节活性炭制备2



一、原材料2



二、活性炭的形状与改形7



三、炭化8



四、活化10



五、活性炭制备的孔修饰和功能化20



第二节代表性的活性炭制品22



一、药用活性炭22



二、防毒活性炭和浸渍活性炭23



三、炭分子筛27



四、球形活性炭30



五、脱硫炭37



六、含炭泡沫塑料和泡沫炭37



七、含炭无纺织物38



八、新型半导体材料MOCVD净化浸渍炭38



九、中孔炭39



十、超级活性炭40



十一、蜂窝状活性炭40



参考文献42



第二章活性炭表面结构、化学性质和表面改性 45



第一节活性炭的分子组成、结晶体和多孔结构45



第二节活性炭中的非碳素附加物47



一、矿物附加物――灰分47



二、与碳化学键合的异质元素48



第三节活性炭表面化学性质48



第四节活性炭表面化学性质对吸附性能的影响49



一、气相中极性吸附质的吸附49



二、从二元溶液吸附非电解质50



三、电解质吸附和活性炭的电极性质50



第五节炭表面改性51



一、炭由氧化改性52



二、表面浸渍改性52



三、炭的卤化改性54



四、由硫表面化合物改性54



五、由氮表面化合物改性55



参考文献56



第三章吸附理论 57



第一节吸附相平衡57



一、吸附原理、吸附作用力57



二、 吸附平衡、吸附热力学59



三、气体吸附等温方程61



四、吸附位势理论66



五、复杂组分的吸附平衡85



第二节吸附动力学94



一、床层外部流出浓度变化――透过曲线94



二、应用吸附动力学方程95



三、用理论塔板数和改进Said方程来表征吸附透过行为102



四、用Thomas模型和Yoon模型表征106



五、高衰减比下有机蒸气透过行为110



参考文献114



第四章固体颗粒相中的扩散系数117



第一节吸附剂颗粒中的有效扩散系数117



第二节晶粒微孔扩散120



第三节颗粒的大孔扩散124



一、线性平衡124



二、非线性平衡125



第四节大孔扩散的实验测定127



一、微分填充床法127



二、搅拌槽法129



参考文献129



第五章气体吸附系统固定床模拟和设计131



第一节固定床吸附理论131



一、 固定床吸附分离132



二、 吸附柱的解吸132



三、 进料方法134



四、恒温或绝热吸附柱134



五、 单组分和复杂组分吸附134



第二节连续性方程和平衡级段模型135



一、 色谱柱的速度理论135



二、 连续性方程137



三、简化和应用实例――床层内瞬时浓度分布、



有效传质系数及透过曲线预示138



第三节传质区模型、吸附等温线对透过曲线的影响143



一、传质区模型143



二、 吸附等温线和其他参数对透过曲线的影响145



第四节传质区和透过点的求取 148



一、由透过曲线求取148



二、由DR方程和有效传质系数求取和实验验证151



第五节吸附器设计的主要参数155



一、 气固两相界面的传质155



二、 传质速率表达式155



三、 传质系数156



第六节扰动应答法测定吸附参数159



第七节固定床吸附工程计算163



第八节动态应答技术和滤毒罐气体流动模型165



一、 实验测定及数据处理方法165



二、 试验结果与讨论168



第九节气流速度及床层压力降的确定171



一、Kozeny方程171



二、Ergun半经验公式172



三、Минский半经验公式172



参考文献173



第六章分子模拟175



第一节物理测试技术和大型精密仪器176



第二节配分函数和Boltzmann分布176



一、Boltzmann分布和配分函数177



二、微观状态数178



三、MaxwellBoltzmann统计179



四、熵的微观180



第三节系综和Liouville定理181



一、微正则系综182



二、正则系综182



三、Maxwell速度分布184



四、Liouville定理185



五、正则系综的应用186



六、巨正则系综188



第四节MonteCarlo模拟192



一、确定性问题求解193



二、定积分计算194



三、Metropolis抽样基本原理197



第五节分子动力学模拟198



一、Hamilton运动方程199





二、Hamilton运动方程推导200



三、LennardJones 位势模型201



第六节活性炭吸附的分子模拟203



参考文献206



第七章活性炭应用208



第一节作为气相吸附（吸着）剂的应用208



一、对沙林等有害气体的吸附208



二、 对氯化氰（氢氰酸）等有害气体的吸着210



三、专用浸渍活性炭211



四、有价值组分的回收和工业排出气的净化212



五、天然气存储、气体混合物的分离215



第二节作为液相吸附剂的应用215



一、食品工业215



二、水和废水处理216



三、制药工业218



四、医学（药）218



五、快速有效利用活性炭处理泄漏事故219



第三节作为电极材料应用220



一、用作超级电容器电极材料220



二、用作电容法脱盐装置电极材料220



三、用作液流电池的电极材料221



四、用作燃料电池电催化剂载体221



五、用作锂离子电池负极材料221



第四节其他方面应用222



一、作为催化剂的应用222



二、作为离子交换剂应用222



三、作为吸波隐身材料应用223



参考文献223



第八章活性炭性能的研究方法225



第一节气体和蒸气吸附的测量方法225



一、静态法――吸附等温线的测定225



二、动态法――动态吸附容量228



第二节吸附热的测取 230



一、按BET方程常数kb粗略计算231



二、从一组吸附等温线求取吸附热231



三、从等吸附量曲线求取等吸附量热232



四、从表面扩散系数测取吸附热232



五、色谱法测定吸附热233



第三节孔隙容积测定234



一、真密度和颗粒密度234



二、总孔隙度和大孔容积234



三、 压汞法――孔和孔体积按孔大小分布235



第四节衍射和显微技术239



一、X射线衍射239



二、 电子显微技术和透射电镜技术239



第五节多孔材料的孔结构测试的分形分析240



一、分形分析240



二、核磁共振测孔技术240



参考文献240



第九章活性炭纤维制备及其应用 241



第一节概述241



一、发展历程241



二、性能特点242



三、结构特征243



四、分类243



第二节活性炭纤维的制备244



一、ACF制备工艺基本流程244



二、黏胶基ACF的制备248



三、酚醛基ACF的制备249



四、聚丙烯腈基ACF的制备250



五、沥青基ACF的制备250



第三节活性炭纤维的改性252



一、特殊涂层增强抗磨性能 252



二、氟化处理增加表面疏水性252



三、表面改性实例252



第四节活性炭纤维的应用254



一、空气净化254



二、有机溶剂回收256



三、饮用水净化257



四、废水处理257



五、贵金属回收258



六、作为催化剂及催化剂载体258



七、防护材料259



八、医学应用259



九、电极材料260



参考文献260