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    作為社會經濟發(fā)展的支柱性產業(yè)，土木工程是我國提升人居環(huán)境、改善交通條件、發(fā)展公共事業(yè)、擴大生產規(guī)模、促進商業(yè)發(fā)展、提升城市競爭力、開發(fā)和改造自然的基礎性行業(yè)。隨著社會的發(fā)展和科技的進步，基礎設施的規(guī)模、功能、造型和相應的建筑技術越來越大型化、復雜化和多樣化，對土木工程結構設計理論與建造技術提出了新的挑戰(zhàn)。尤其經過三十多年的改革開放和創(chuàng)新發(fā)展，在土木工程基礎理論、設計方法、建造技術及工程應用方面，均取得了卓越成就，特別是進入21世紀以來，在高層、大跨、超長、重載等建筑結構方面成績尤其驚人，國家體育場館、人民日報社新樓以及京滬高鐵、東海大橋、珠港澳橋隧工程等高難度項目的建設更把技術革新推到了科研工作的前沿。未來，土木工程領域中仍將有許多課題和難題出現(xiàn)，需要我們探討和攻克。

    另一方面，環(huán)境問題特別是氣候變異的影響將越來越受到重視，全球性的人口增長以及城鎮(zhèn)化建設要求廣泛采用可持續(xù)發(fā)展理念來實現(xiàn)節(jié)能減排。在可持續(xù)發(fā)展的國際大背景下，“高能耗”“短壽命”的行業(yè)性弊病成為國內土木界面臨的最嚴峻的問題，土木工程行業(yè)的技術進步已成為建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的迫切需求。以利用預應力技術來實現(xiàn)節(jié)能減排為例，預應力的實現(xiàn)是以使用高強高性能材料為基礎的，其中，高強預應力鋼筋的強度是建筑用普通鋼筋的3~4倍以上，而單位能耗只是略有增加；高性能混凝土比普通混凝土的強度高1倍以上甚至更多，而單位能耗相差不大；使用預應力技術，則可以節(jié)省混凝土和鋼材20％~30％，隨著高強鋼筋、高強等級混凝土使用比例的增加，碳排放量將相應減少。

東南大學土木工程學科于1923年由時任國立東南大學首任工科主任的茅以升先生等人首倡成立。在茅以升、金寶楨、徐百川、梁治明、劉樹勛、方福森、胡乾善、唐念慈、鮑恩湛、丁大鈞、蔣永生等著名專家學者為代表的歷代東大土木人的不懈努力下，土木工程系迅速壯大。如今，東南大學的土木工程學科以土木工程學院為主，交通學院、材料科學與工程學院以及能源與環(huán)境學院參與共同建設，目前擁有4位院士、6位國家千人計劃特聘專家和4位國家青年千人計劃入選者、7位長江學者和國家杰出青年基金獲得者、2位國家級教學名師；科研成果獲國家技術發(fā)明獎4項，國家科技進步獎20余項，在教育部學位與研究生教育發(fā)展中心主持的2012年全國學科評估排名中，土木工程位列全國第三。

近年來，東南大學土木工程學院特別注重青年教師的培養(yǎng)和發(fā)展，吸引了一批海外知名大學博士畢業(yè)青年才俊的加入，8人入選教育部新世紀優(yōu)秀人才，8人在35歲前晉升教授或博導，有12位40歲以下年輕教師在近5年內留學海外1年以上。不遠的將來，這些青年學者們將會成為我國土木工程行業(yè)的中堅力量。

    時逢東南大學土木工程學科創(chuàng)建暨土木工程系（學院）成立90周年，東南大學土木工程學院組織出版《東南土木青年教師科研論叢》，將本學院青年教師在工程結構基本理論、新材料、新型結構體系、結構防災減災性能、工程管理等方面的最新研究成果及時整理出版。本叢書的出版，得益于東南大學出版社的大力支持，尤其是丁丁編輯的幫助，我們很感謝他們對出版年輕學者學術著作的熱心扶持。最后，我們希望本叢書的出版對我國土木工程行業(yè)的發(fā)展與技術進步起到一定的推動作用，同時，希望叢書的編寫者們繼續(xù)努力，并挑起東大土木未來發(fā)展的重擔。

    東南大學土木工程學院領導讓我為本叢書作序，我在《東南土木青年教師科研論叢》中寫了上面這些話，算作序。

中國工程院院士： 呂志濤

2013.12.23

   隨著水污染問題的日益嚴重和水質標準要求的進一步提高，常規(guī)水處理技術對水中污染物的去除能力明顯不足。因此，開發(fā)高效、經濟、簡便的除污染技術尤為必要。吸附是去除水中污染物的有效方法之一，但常規(guī)的吸附材料大多存在吸附速率慢、吸附容量低和選擇性差等缺點。介孔硅材料是一種新穎的納米結構材料，由于它是在分子水平上通過自組裝方式合成，具有規(guī)則可調的孔徑分布，是一種理想的吸附材料和催化劑載體。本書從介孔硅材料MCM41和SBA15著手，根據(jù)水中不同污染物的特性，探討其在水處理領域中的應用前景及其與水中污染物的作用機制，以期為水質安全提供有效的技術保障。

    本書介紹了介孔硅材料MCM41對水中硝基苯的吸附，并針對介孔硅材料MCM41水熱穩(wěn)定性差的缺點，采用三甲基氯硅烷對MCM41進行表面改性，研究甲基化MCM41對硝基苯類化合物的吸附性能，并探討吸附機理。同時，根據(jù)陰離子染料和重金屬汞離子的物理化學特征，分別對MCM41進行氨基化和巰基化改性，探討改性后MCM41對污染物的吸附機理。此外，與MCM41相比，SBA15具有較寬的孔徑和較厚的孔壁，從而使SBA15具有較高的水熱穩(wěn)定性。因此，本書選擇氯酚類有機物和磺胺類藥物作為典型有機污染物，探討SBA15吸附氯酚類有機物的機理，揭示SBA15吸附磺胺類藥物的吸附規(guī)律，豐富發(fā)展了介孔硅材料吸附有機物的理論。

介孔氧化硅材料具有較大的比表面積，且孔徑分布規(guī)則可調，是一種理想的選擇性吸附材料。本書僅選擇兩種介孔硅材料吸附水中不同類型的污染物以起到拋磚引玉的作用。由于作者的學術見識有限，本書的許多觀點、論證還不夠嚴密，書中難免有疏忽，甚至不免有錯誤之處，敬請各位讀者、同行批評指正，對此作者不勝感激。

    本書是在作者博士論文的基礎上進一步完善而來的，導師馬軍教授以及傅大放教授在本書的整 個完成過程中一直給予關心并提供了重要的指導，在此一并表示深深的謝意！

在本書的寫作過程中，參考了許多國內外相關專家學者的論文和著作，在參考文獻中列出，向他們表示深深的謝意！但是難免仍會有遺漏的文獻，在此向各位作者表示歉意。

秦慶東

2015年5月于東南大學

第1章緒論1

1.1研究背景1

1.2國內外研究現(xiàn)狀3

1.2.1介孔硅材料的合成3

1.2.2介孔硅材料吸附水中污染物的研究4

1.2.3介孔硅材料對水中污染物的吸附機理7

1.2.4功能化介孔硅材料的合成8

1.2.5功能化介孔硅材料對水中有機物的吸附9

1.2.6功能化介孔硅材料對水中無機陰離子的吸附10

1.2.7功能化介孔硅材料對水中重金屬的吸附11

1.3課題研究的目的、意義和主要內容13

1.3.1研究的目的和意義13

1.3.2研究的主要內容14

第2章MCM41對水中硝基苯的吸附15

2.1MCM41的表征16

2.2MCM41對硝基苯的吸附效果18

2.2.1MCM41選擇性吸附硝基苯的效果18

2.2.2時間對MCM41吸附硝基苯的影響19

2.2.3平衡時間對MCM41吸附硝基苯的影響20

2.2.4MCM41吸附硝基苯的等溫線20

2.2.5pH對MCM41吸附硝基苯的影響22

2.2.6離子強度、陽離子和腐殖酸對MCM41吸附硝基苯的影響23

2.2.7有機溶劑對MCM41吸附硝基苯的影響25

2.2.8脫附等溫線26

2.2.9再生對MCM41吸附硝基苯的影響27

2.3本章小結27第3章甲基化MCM41對水中硝基苯類化合物的吸附29

3.1CH3MCM41的表征30

3.2不同改性方法對MCM41吸附硝基苯的影響34

3.3CH3MCM41對硝基苯類化合物的吸附效果35

3.3.1吸附等溫線35

3.3.2pH對CH3MCM41吸附的影響37

3.3.3離子強度對CH3MCM41吸附的影響38

3.3.4溫度對CH3MCM41吸附的影響38

3.3.5競爭吸附對CH3MCM41吸附的影響41

3.3.6天然水體對CH3MCM41吸附硝基苯的影響42

3.4CH3MCM41吸附硝基苯類化合物的機理探討43

3.5CH3MCM41對硝基苯的吸附穿透曲線45

3.6本章小結47

第4章SBA15對水中氯酚的吸附48

4.1SBA15的表征49

4.2SBA15對氯酚的吸附效果50

4.2.1時間對SBA15吸附氯酚的影響50

4.2.2SBA15吸附氯酚的等溫線51

4.2.3pH對SBA15吸附氯酚的影響53

4.2.4離子強度對SBA15吸附氯酚的影響54

4.2.5腐殖酸對SBA15吸附氯酚的影響55

4.2.6混合溶液中的氯酚吸附56

4.2.7脫附實驗56

4.2.8吸附機理57

4.3本章小結58

第5章SBA15對水中磺胺類藥物的吸附60

5.1SBA15對磺胺的吸附效果61

5.1.1接觸時間對SBA15吸附磺胺的影響61

5.1.2吸附等溫線62

5.1.3pH對SBA15吸附磺胺的影響64

5.1.4離子強度對SBA15吸附磺胺的影響65

5.1.5陽離子種類對SBA15吸附磺胺的影響65

5.1.6混合溶液中的磺胺吸附66

5.1.7再生對SBA15吸附磺胺的影響67

5.2本章小結67

第6章氨基化MCM41對水中染料的吸附69

6.1改性MCM41的表征70

6.2不同改性方法對MO的去除效果75

6.3NH+3MCM41對染料的去除效果76

6.3.1吸附動力學76

6.3.2吸附等溫線80

6.3.3溫度對NH+3MCM41吸附MO的影響81

6.3.4pH對NH+3MCM41的吸附影響83

6.3.5陰離子對NH+3MCM41的吸附影響84

6.3.6離子強度對NH+3MCM41吸附MO的影響85

6.4本章小結86

第7章巰基化MCM41對水中Hg(Ⅱ)的吸附88

7.1巰基化MCM41的表征89

7.2SHMCM41吸附Hg(Ⅱ)的效果93

7.2.1SHMCM41吸附Hg(Ⅱ)的動力學研究93

7.2.2SHMCM41吸附Hg(Ⅱ)的等溫線94

7.2.3pH對SHMCM41吸附Hg(Ⅱ)的影響96

7.2.4NaCl對SHMCM41吸附Hg(Ⅱ)的影響98

7.2.5SHMCM41選擇性吸附Hg(Ⅱ)100

7.2.6脫附實驗101

7.3本章小結102

第8章結論與展望103參考文獻105