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    作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)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(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、促進(jìn)商業(yè)發(fā)展、提升城市競(jìng)爭(zhēng)力、開發(fā)和改造自然的基礎(chǔ)性行業(yè)。隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模、功能、造型和相應(yīng)的建筑技術(shù)越來越大型化、復(fù)雜化和多樣化，對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與建造技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。尤其經(jīng)過三十多年的改革開放和創(chuàng)新發(fā)展，在土木工程基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)方法、建造技術(shù)及工程應(yīng)用方面，均取得了卓越成就，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來，在高層、大跨、超長、重載等建筑結(jié)構(gòu)方面成績尤其驚人，國家體育場(chǎng)館、人民日?qǐng)?bào)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(xiàng)目的建設(shè)更把技術(shù)革新推到了科研工作的前沿。未來，土木工程領(lǐng)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(shè)要求廣泛采用可持續(xù)發(fā)展理念來實(shí)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(nèi)土木界面臨的最嚴(yán)峻的問題，土木工程行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步已成為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的迫切需求。以利用預(yù)應(yīng)力技術(shù)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排為例，預(yù)應(yīng)力的實(shí)現(xiàn)是以使用高強(qiáng)高性能材料為基礎(chǔ)的，其中，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)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(qiáng)度高1倍以上甚至更多，而單位能耗相差不大；使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，則可以節(jié)省混凝土和鋼材20％~30％，隨著高強(qiáng)鋼筋、高強(qiáng)等級(jí)混凝土使用比例的增加，碳排放量將相應(yīng)減少。

東南大學(xué)土木工程學(xué)科于1923年由時(shí)任國立東南大學(xué)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(xué)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(xué)的土木工程學(xué)科以土木工程學(xué)院為主，交通學(xué)院、材料科學(xué)與工程學(xué)院以及能源與環(huán)境學(xué)院參與共同建設(shè)，目前擁有4位院士、6位國家千人計(jì)劃特聘專家和4位國家青年千人計(jì)劃入選者、7位長江學(xué)者和國家杰出青年基金獲得者、2位國家級(jí)教學(xué)名師；科研成果獲國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)4項(xiàng)，國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)20余項(xiàng)，在教育部學(xué)位與研究生教育發(fā)展中心主持的2012年全國學(xué)科評(píng)估排名中，土木工程位列全國第三。

近年來，東南大學(xué)土木工程學(xué)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(xué)博士畢業(yè)青年才俊的加入，8人入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才，8人在35歲前晉升教授或博導(dǎo)，有12位40歲以下年輕教師在近5年內(nèi)留學(xué)海外1年以上。不遠(yuǎn)的將來，這些青年學(xué)者們將會(huì)成為我國土木工程行業(yè)的中堅(jiān)力量。

    時(shí)逢東南大學(xué)土木工程學(xué)科創(chuàng)建暨土木工程系（學(xué)院）成立90周年，東南大學(xué)土木工程學(xué)院組織出版《東南土木青年教師科研論叢》，將本學(xué)院青年教師在工程結(jié)構(gòu)基本理論、新材料、新型結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能、工程管理等方面的最新研究成果及時(shí)整理出版。本叢書的出版，得益于東南大學(xué)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(duì)出版年輕學(xué)者學(xué)術(shù)著作的熱心扶持。最后，我們希望本叢書的出版對(duì)我國土木工程行業(yè)的發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步起到一定的推動(dòng)作用，同時(shí)，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?fù)?dān)。

    東南大學(xué)土木工程學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)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(yán)重和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求的進(jìn)一步提高，常規(guī)水處理技術(shù)對(duì)水中污染物的去除能力明顯不足。因此，開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便的除污染技術(shù)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(diǎn)。介孔硅材料是一種新穎的納米結(jié)構(gòu)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(diào)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(lǐng)域中的應(yīng)用前景及其與水中污染物的作用機(jī)制，以期為水質(zhì)安全提供有效的技術(shù)保障。

    本書介紹了介孔硅材料MCM41對(duì)水中硝基苯的吸附，并針對(duì)介孔硅材料MCM41水熱穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，采用三甲基氯硅烷對(duì)MCM41進(jìn)行表面改性，研究甲基化MCM41對(duì)硝基苯類化合物的吸附性能，并探討吸附機(jī)理。同時(shí)，根據(jù)陰離子染料和重金屬汞離子的物理化學(xué)特征，分別對(duì)MCM41進(jìn)行氨基化和巰基化改性，探討改性后MCM41對(duì)污染物的吸附機(jī)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(jī)物和磺胺類藥物作為典型有機(jī)污染物，探討SBA15吸附氯酚類有機(jī)物的機(jī)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(jī)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(diào)，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(xué)術(shù)見識(shí)有限，本書的許多觀點(diǎn)、論證還不夠嚴(yán)密，書中難免有疏忽，甚至不免有錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)各位讀者、同行批評(píng)指正，對(duì)此作者不勝感激。

    本書是在作者博士論文的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善而來的，導(dǎo)師馬軍教授以及傅大放教授在本書的整 個(gè)完成過程中一直給予關(guān)心并提供了重要的指導(dǎo)，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(nèi)外相關(guān)專家學(xué)者的論文和著作，在參考文獻(xiàn)中列出，向他們表示深深的謝意！但是難免仍會(huì)有遺漏的文獻(xiàn)，在此向各位作者表示歉意。

秦慶東

2015年5月于東南大學(xué)

第1章緒論1

1.1研究背景1

1.2國內(nèi)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(duì)水中污染物的吸附機(jī)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(duì)水中有機(jī)物的吸附9

1.2.6功能化介孔硅材料對(duì)水中無機(jī)陰離子的吸附10

1.2.7功能化介孔硅材料對(duì)水中重金屬的吸附11

1.3課題研究的目的、意義和主要內(nèi)容13

1.3.1研究的目的和意義13

1.3.2研究的主要內(nèi)容14

第2章MCM41對(duì)水中硝基苯的吸附15

2.1MCM41的表征16

2.2MCM41對(duì)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(shí)間對(duì)MCM41吸附硝基苯的影響19

2.2.3平衡時(shí)間對(duì)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(duì)MCM41吸附硝基苯的影響22

2.2.6離子強(qiáng)度、陽離子和腐殖酸對(duì)MCM41吸附硝基苯的影響23

2.2.7有機(jī)溶劑對(duì)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(duì)MCM41吸附硝基苯的影響27

2.3本章小結(jié)27第3章甲基化MCM41對(duì)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(duì)MCM41吸附硝基苯的影響34

3.3CH3MCM41對(duì)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(duì)CH3MCM41吸附的影響37

3.3.3離子強(qiáng)度對(duì)CH3MCM41吸附的影響38

3.3.4溫度對(duì)CH3MCM41吸附的影響38

3.3.5競(jìng)爭(zhēng)吸附對(duì)CH3MCM41吸附的影響41

3.3.6天然水體對(duì)CH3MCM41吸附硝基苯的影響42

3.4CH3MCM41吸附硝基苯類化合物的機(jī)理探討43

3.5CH3MCM41對(duì)硝基苯的吸附穿透曲線45

3.6本章小結(jié)47

第4章SBA15對(duì)水中氯酚的吸附48

4.1SBA15的表征49

4.2SBA15對(duì)氯酚的吸附效果50

4.2.1時(shí)間對(duì)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(duì)SBA15吸附氯酚的影響53

4.2.4離子強(qiáng)度對(duì)SBA15吸附氯酚的影響54

4.2.5腐殖酸對(duì)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(shí)驗(yàn)56

4.2.8吸附機(jī)理57

4.3本章小結(jié)58

第5章SBA15對(duì)水中磺胺類藥物的吸附60

5.1SBA15對(duì)磺胺的吸附效果61

5.1.1接觸時(shí)間對(duì)SBA15吸附磺胺的影響61

5.1.2吸附等溫線62

5.1.3pH對(duì)SBA15吸附磺胺的影響64

5.1.4離子強(qiáng)度對(duì)SBA15吸附磺胺的影響65

5.1.5陽離子種類對(duì)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(duì)SBA15吸附磺胺的影響67

5.2本章小結(jié)67

第6章氨基化MCM41對(duì)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(duì)MO的去除效果75

6.3NH+3MCM41對(duì)染料的去除效果76

6.3.1吸附動(dòng)力學(xué)76

6.3.2吸附等溫線80

6.3.3溫度對(duì)NH+3MCM41吸附MO的影響81

6.3.4pH對(duì)NH+3MCM41的吸附影響83

6.3.5陰離子對(duì)NH+3MCM41的吸附影響84

6.3.6離子強(qiáng)度對(duì)NH+3MCM41吸附MO的影響85

6.4本章小結(jié)86

第7章巰基化MCM41對(duì)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(dòng)力學(xué)研究93

7.2.2SHMCM41吸附Hg(Ⅱ)的等溫線94

7.2.3pH對(duì)SHMCM41吸附Hg(Ⅱ)的影響96

7.2.4NaCl對(duì)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(shí)驗(yàn)101

7.3本章小結(jié)102

第8章結(jié)論與展望103參考文獻(xiàn)105