1、環(huán)境材料Environmental Material一、課程基本情況課程類別：專業(yè)任選課課程學分：2學分課程總學時：32學時，其中講課：32學時，實驗（含上機）：0學時，課外0學時課程性質(zhì)：選修開課學期：第6學期先修課程：材料科學基礎、材料化學適用專業(yè)：材料物理教 材：劉轉(zhuǎn)年，環(huán)境污染治理材料，化學工業(yè)出版社，2013年。開課單位：物理與光電工程學院材料物理系二、課程性質(zhì)、教學目標和任務本課程是材料物理專業(yè)本科生的一門專業(yè)選修課。環(huán)境材料是涉及化學化工、材料學、礦物學、生物學、生態(tài)學等多個學科的交叉學科，本課程立足于環(huán)境和材料工程，致力于培養(yǎng)學生的環(huán)境保護意識，通過拓寬學生的知識面，提高學生對

2、材料進行實際應用的能力。本課程主要講述吸附材料、混凝材料、光催化材料、氧化材料、過濾材料、重金屬螯合材料、微生物固定化材料、脫固硫材料、土壤環(huán)境修復材料的分類、制備、性質(zhì)和在環(huán)境污染治理中的應用。三、教學內(nèi)容和要求第1章 緒論（1學時）教學內(nèi)容：環(huán)境材料的概念、分類和特點。（1）了解環(huán)境材料的概念和分類； （2）掌握環(huán)境材料的先進性、環(huán)境協(xié)調(diào)性、舒適性；重點：環(huán)境材料的分類難點：環(huán)境材料的特點第2章 吸附材料（4學時）教學內(nèi)容：吸附與吸附材料，吸附劑的結構表征，典型吸附材料。2.1 吸附與吸附材料（1.5學時）（1）了解吸附、物理吸附、化學吸附的基本概念；（2）理解Langmuir、Freun

3、dlich、BET、D-R、Elovich吸附等溫式；（3）掌握吸附熱力學參數(shù)和吸附動力學；重點：吸附過程、膜擴散、顆粒內(nèi)擴散、吸附速率方程難點：吸附過程的步驟及特點2.2 吸附劑的結構表征（1學時）（1）了解磨碎率的概念；（2）理解比表面積、孔結構的基本概念和表征方法；（3）掌握孔結構的參數(shù)；重點：孔結構的參數(shù)難點：區(qū)分表觀密度、真密度、堆積密度、孔隙率和空隙率2.3 典型吸附材料（1.5學時）（1）了解常見的吸附材料；（2）理解常見吸附材料的特性；（3）掌握常見吸附材料再生的方法和理論；重點：活性炭、黏土、天然煤等處理有害氣體、重金屬離子、工業(yè)廢水等的機理難點：吸附材料的作用機制和再生第3

4、章 混凝材料（4學時）教學內(nèi)容：膠體的性質(zhì)和結構，混凝機理，混凝劑的種類和性質(zhì)。3.1 膠體的性質(zhì)和結構（1學時）（1）了解膠體的尺寸特征及憎水性、親水性；（2）理解分散系的概念和分類；（3）掌握zeta電位的概念和應用；重點：分散系的分類：懸浮液、膠體溶液、真溶液難點：膠體和雙電層結構3.2 混凝機理（1學時）（1）了混凝的概念和混凝動力學；（2）理解凝聚、絮凝和混凝的區(qū)別；（2）掌握混凝機理及影響因素；重點：凝聚、絮凝、混凝的概念和區(qū)別難點：化學混凝的機理3.3 混凝劑的種類和性質(zhì)（2學時）（1）了解無機混凝劑、有機高分子混凝劑、微生物混凝劑的分類；（2）理解微生物混凝劑的應用和研究進展；

5、（3）掌握無機混凝劑、有機高分子混凝劑、微生物混凝劑的性質(zhì)和作用機制；重點：無機混凝劑和有機高分子混凝劑的性質(zhì)難點：無機混凝劑和有機高分子混凝劑的作用機制第4章 納米光催化材料（6學時）教學內(nèi)容：納米材料，光催化反應原理，TiO2光催化劑的結構、制備和改性，納米光催化劑在環(huán)境污染治理中的應用。4.1 納米材料（1學時）（1）了解納米材料的概念；（2）理解納米材料的分類；（3）掌握納米材料的特性；重點：納米材料的分類難點：納米材料的特殊效應4.2光催化反應原理（2學時）（1）了解導體、絕緣體、半導體的結構特征；（2）理解摻雜、環(huán)境溫度、光照等對半導體導電能力的影響；（2）掌握光催化的反應原理和基

6、元反應；重點：光催化原理難點：光催化的基元反應4.3 TiO2光催化劑的結構、制備和改性（2學時）（1）了解TiO2的晶型分類和基本性質(zhì)；（2）理解摻雜、敏化、半導體復合、超強酸酸化等改性TiO2的原理；（3）掌握納米光催化劑的制備方法和表征方法；重點：光催化劑的制備方法難點：TiO2的表征方法和改性原理4.4 納米光催化劑在環(huán)境污染治理中的應用（1學時）（1）掌握納米光催化劑在水污染、空氣污染治理中的應用；重點：光催化降解有機污染物、重金屬離子、氣相污染物的應用難點：光催化降解有機污染物、重金屬離子、氣相污染物的機理第5章 氧化材料（3學時）教學內(nèi)容：化學氧化概念和分類及在污染治理中的應用。

7、（1）了解常見氧化劑的研究進展；（2）理解氧化劑的概念和分類；（1）掌握臭氧氧化劑、氯系氧化劑、Fenton試劑、高鐵酸鹽的制備方法、性質(zhì)和氧化機理； 重點：常見氧化劑的性質(zhì)和在污染治理中的應用難點：常見氧化劑的氧化機理第6章 過濾材料（5學時）教學內(nèi)容：深層過濾材料，表面過濾材料，膜過濾材料。6.1 深層過濾材料（2學時）（1）理解深層過濾的概念、工藝；（2）理解深層過濾的原理；（3）掌握深層過濾材料的特性和應用；重點：深層過濾材料的特性難點：深層過濾的原理6.2 表面過濾材料（1學時）（1）了解表面過濾材料的概念和種類；（2）掌握化纖表面過濾材料、玻璃纖維過濾材料的特性和應用。重點：玻璃纖

8、維的耐溫、尺寸穩(wěn)定性和耐化學性能6.3 膜過濾材料（2學時）（1）了解膜材料的分類；（2）理解膜過濾材料的原理；（3）掌握無機膜、復合膜、有機膜的制備方法、特性和在污染治理中的應用；重點：膜過濾材料的特性和在污染治理中的應用難點：膜過濾材料的原理第7章 重金屬螯合材料（3學時）教學內(nèi)容：重金屬螯合劑的分類、合成與應用。7.1 重金屬螯合劑（2學時）（1）了解重金屬對環(huán)境的污染現(xiàn)狀；（2）理解重金屬螯合劑的概念和分類；（3）掌握重金屬螯合劑的螯合機理；重點：影響重金屬螯合劑穩(wěn)定性的因素和螯合機理難點：重金屬螯合劑的螯合機理7.2 重金屬螯合劑的合成與應用（1學時）（1）了解常見的多胺類螯合劑、天

9、然高分子螯合劑、復合螯合劑的分類；（2）掌握螯合劑對Cu2+, Pb2+, Hg2+, Cr3+等金屬離子的螯合特性和效率；重點：天然高分子螯合劑、復合螯合劑等對金屬離子的螯合第8章 微生物固定化材料（2學時）教學內(nèi)容：微生物的固定化方法，微生物固定化載體及其在污染治理中的應用。（1）了解微生物的固定化方法的概念、特點和在污染治理中的應用；（1）理解掌握硅膠、生物陶瓷等無機載體的制備和性質(zhì)；（2）掌握固定式載體、懸掛式載體、懸浮式載體等固定微生物的性質(zhì)； 重點：微生物固定化載體的性質(zhì)及其凈化廢水、廢氣的應用難點：微生物固定化載體凈化廢水、廢氣的原理第9章 脫固硫材料（3學時）教學內(nèi)容：燃燒過程

10、硫氧化物的形成機理，固硫劑和脫硫劑。9.1 燃燒過程硫氧化物的形成機理（1學時）（1）了解硫氧化物污染環(huán)境的現(xiàn)狀和控制硫氧化物排放的方法；（2）掌握硫氧化物的形成機理；重點：硫氧化物的形成機理難點：H2S、CS2、單質(zhì)硫等轉(zhuǎn)化為硫氧化物的單元反應9.2固硫劑和脫硫劑（2學時）（1）了解型煤固硫劑和延期脫硫技術的應用；（2）理解固硫和脫硫的機理、影響因素；（3）掌握濕法煙氣脫硫技術、半干法煙氣脫硫技術、干法脫硫技術的分類、基元反應和特點；重點：濕法煙氣脫硫技術、半干法煙氣脫硫技術、干法脫硫技術的基元反應和特點難點：固硫和脫硫機理第10章 土壤環(huán)境修復材料（1學時）教學內(nèi)容：土壤修復材料的概念、類型和修復技術。（1）了解土壤修復的概念，土壤污染的類型；（2）理解有機污染物、無機污染物、生物污染、放射性物質(zhì)污染的來源；（3）掌握生物修復技術、微生物修復技術、化學修復技術、物理修復技術、聯(lián)合修復技術的分類、特點和原理；重點：