作为社会经济发展的支柱性产业，土木工程是我国提升人居环境、改善交通条件、发展公共事业、扩大生产规模、促进商业发展、提升城市竞争力、开发和改造自然的基础性行业。随着社会的发展和科技的进步，基础设施的规模、功能、造型和相应的建筑技术越来越大型化、复杂化和多样化，对土木工程结构设计理论与建造技术提出了新的挑战。尤其经过三十多年的改革开放和创新发展，在土木工程基础理论、设计方法、建造技术及工程应用方面，均取得了卓越成就，特别是进入21世纪以来，在高层、大跨、超长、重载等建筑结构方面成绩尤其惊人，国家体育场馆、人民日报社新楼以及京沪高铁、东海大桥、珠港澳桥隧工程等高难度项目的建设更把技术革新推到了科研工作的前沿。未来，土木工程领域中仍将有许多课题和难题出现，需要我们探讨和攻克。

    另一方面，环境问题特别是气候变异的影响将越来越受到重视，全球性的人口增长以及城镇化建设要求广泛采用可持续发展理念来实现节能减排。在可持续发展的国际大背景下，“高能耗”“短寿命”的行业性弊病成为国内土木界面临的最严峻的问题，土木工程行业的技术进步已成为建设资源节约型、环境友好型社会的迫切需求。以利用预应力技术来实现节能减排为例，预应力的实现是以使用高强高性能材料为基础的，其中，高强预应力钢筋的强度是建筑用普通钢筋的3~4倍以上，而单位能耗只是略有增加；高性能混凝土比普通混凝土的强度高1倍以上甚至更多，而单位能耗相差不大；使用预应力技术，则可以节省混凝土和钢材20％~30％，随着高强钢筋、高强等级混凝土使用比例的增加，碳排放量将相应减少。

东南大学土木工程学科于1923年由时任国立东南大学首任工科主任的茅以升先生等人首倡成立。在茅以升、金宝桢、徐百川、梁治明、刘树勋、方福森、胡乾善、唐念慈、鲍恩湛、丁大钧、蒋永生等著名专家学者为代表的历代东大土木人的不懈努力下，土木工程系迅速壮大。如今，东南大学的土木工程学科以土木工程学院为主，交通学院、材料科学与工程学院以及能源与环境学院参与共同建设，目前拥有4位院士、6位国家千人计划特聘专家和4位国家青年千人计划入选者、7位长江学者和国家杰出青年基金获得者、2位国家级教学名师；科研成果获国家技术发明奖4项，国家科技进步奖20余项，在教育部学位与研究生教育发展中心主持的2012年全国学科评估排名中，土木工程位列全国第三。

近年来，东南大学土木工程学院特别注重青年教师的培养和发展，吸引了一批海外知名大学博士毕业青年才俊的加入，8人入选教育部新世纪优秀人才，8人在35岁前晋升教授或博导，有12位40岁以下年轻教师在近5年内留学海外1年以上。不远的将来，这些青年学者们将会成为我国土木工程行业的中坚力量。

    时逢东南大学土木工程学科创建暨土木工程系（学院）成立90周年，东南大学土木工程学院组织出版《东南土木青年教师科研论丛》，将本学院青年教师在工程结构基本理论、新材料、新型结构体系、结构防灾减灾性能、工程管理等方面的最新研究成果及时整理出版。本丛书的出版，得益于东南大学出版社的大力支持，尤其是丁丁编辑的帮助，我们很感谢他们对出版年轻学者学术著作的热心扶持。最后，我们希望本丛书的出版对我国土木工程行业的发展与技术进步起到一定的推动作用，同时，希望丛书的编写者们继续努力，并挑起东大土木未来发展的重担。

    东南大学土木工程学院领导让我为本丛书作序，我在《东南土木青年教师科研论丛》中写了上面这些话，算作序。

中国工程院院士： 吕志涛

2013.12.23

   随着水污染问题的日益严重和水质标准要求的进一步提高，常规水处理技术对水中污染物的去除能力明显不足。因此，开发高效、经济、简便的除污染技术尤为必要。吸附是去除水中污染物的有效方法之一，但常规的吸附材料大多存在吸附速率慢、吸附容量低和选择性差等缺点。介孔硅材料是一种新颖的纳米结构材料，由于它是在分子水平上通过自组装方式合成，具有规则可调的孔径分布，是一种理想的吸附材料和催化剂载体。本书从介孔硅材料MCM41和SBA15着手，根据水中不同污染物的特性，探讨其在水处理领域中的应用前景及其与水中污染物的作用机制，以期为水质安全提供有效的技术保障。

    本书介绍了介孔硅材料MCM41对水中硝基苯的吸附，并针对介孔硅材料MCM41水热稳定性差的缺点，采用三甲基氯硅烷对MCM41进行表面改性，研究甲基化MCM41对硝基苯类化合物的吸附性能，并探讨吸附机理。同时，根据阴离子染料和重金属汞离子的物理化学特征，分别对MCM41进行氨基化和巯基化改性，探讨改性后MCM41对污染物的吸附机理。此外，与MCM41相比，SBA15具有较宽的孔径和较厚的孔壁，从而使SBA15具有较高的水热稳定性。因此，本书选择氯酚类有机物和磺胺类药物作为典型有机污染物，探讨SBA15吸附氯酚类有机物的机理，揭示SBA15吸附磺胺类药物的吸附规律，丰富发展了介孔硅材料吸附有机物的理论。

介孔氧化硅材料具有较大的比表面积，且孔径分布规则可调，是一种理想的选择性吸附材料。本书仅选择两种介孔硅材料吸附水中不同类型的污染物以起到抛砖引玉的作用。由于作者的学术见识有限，本书的许多观点、论证还不够严密，书中难免有疏忽，甚至不免有错误之处，敬请各位读者、同行批评指正，对此作者不胜感激。

    本书是在作者博士论文的基础上进一步完善而来的，导师马军教授以及傅大放教授在本书的整 个完成过程中一直给予关心并提供了重要的指导，在此一并表示深深的谢意！

在本书的写作过程中，参考了许多国内外相关专家学者的论文和著作，在参考文献中列出，向他们表示深深的谢意！但是难免仍会有遗漏的文献，在此向各位作者表示歉意。

秦庆东

2015年5月于东南大学

第1章绪论1

1.1研究背景1

1.2国内外研究现状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介孔硅材料对水中污染物的吸附机理7

1.2.4功能化介孔硅材料的合成8

1.2.5功能化介孔硅材料对水中有机物的吸附9

1.2.6功能化介孔硅材料对水中无机阴离子的吸附10

1.2.7功能化介孔硅材料对水中重金属的吸附11

1.3课题研究的目的、意义和主要内容13

1.3.1研究的目的和意义13

1.3.2研究的主要内容14

第2章MCM41对水中硝基苯的吸附15

2.1MCM41的表征16

2.2MCM41对硝基苯的吸附效果18

2.2.1MCM41选择性吸附硝基苯的效果18

2.2.2时间对MCM41吸附硝基苯的影响19

2.2.3平衡时间对MCM41吸附硝基苯的影响20

2.2.4MCM41吸附硝基苯的等温线20

2.2.5pH对MCM41吸附硝基苯的影响22

2.2.6离子强度、阳离子和腐殖酸对MCM41吸附硝基苯的影响23

2.2.7有机溶剂对MCM41吸附硝基苯的影响25

2.2.8脱附等温线26

2.2.9再生对MCM41吸附硝基苯的影响27

2.3本章小结27第3章甲基化MCM41对水中硝基苯类化合物的吸附29

3.1CH3MCM41的表征30

3.2不同改性方法对MCM41吸附硝基苯的影响34

3.3CH3MCM41对硝基苯类化合物的吸附效果35

3.3.1吸附等温线35

3.3.2pH对CH3MCM41吸附的影响37

3.3.3离子强度对CH3MCM41吸附的影响38

3.3.4温度对CH3MCM41吸附的影响38

3.3.5竞争吸附对CH3MCM41吸附的影响41

3.3.6天然水体对CH3MCM41吸附硝基苯的影响42

3.4CH3MCM41吸附硝基苯类化合物的机理探讨43

3.5CH3MCM41对硝基苯的吸附穿透曲线45

3.6本章小结47

第4章SBA15对水中氯酚的吸附48

4.1SBA15的表征49

4.2SBA15对氯酚的吸附效果50

4.2.1时间对SBA15吸附氯酚的影响50

4.2.2SBA15吸附氯酚的等温线51

4.2.3pH对SBA15吸附氯酚的影响53

4.2.4离子强度对SBA15吸附氯酚的影响54

4.2.5腐殖酸对SBA15吸附氯酚的影响55

4.2.6混合溶液中的氯酚吸附56

4.2.7脱附实验56

4.2.8吸附机理57

4.3本章小结58

第5章SBA15对水中磺胺类药物的吸附60

5.1SBA15对磺胺的吸附效果61

5.1.1接触时间对SBA15吸附磺胺的影响61

5.1.2吸附等温线62

5.1.3pH对SBA15吸附磺胺的影响64

5.1.4离子强度对SBA15吸附磺胺的影响65

5.1.5阳离子种类对SBA15吸附磺胺的影响65

5.1.6混合溶液中的磺胺吸附66

5.1.7再生对SBA15吸附磺胺的影响67

5.2本章小结67

第6章氨基化MCM41对水中染料的吸附69

6.1改性MCM41的表征70

6.2不同改性方法对MO的去除效果75

6.3NH+3MCM41对染料的去除效果76

6.3.1吸附动力学76

6.3.2吸附等温线80

6.3.3温度对NH+3MCM41吸附MO的影响81

6.3.4pH对NH+3MCM41的吸附影响83

6.3.5阴离子对NH+3MCM41的吸附影响84

6.3.6离子强度对NH+3MCM41吸附MO的影响85

6.4本章小结86

第7章巯基化MCM41对水中Hg(Ⅱ)的吸附88

7.1巯基化MCM41的表征89

7.2SHMCM41吸附Hg(Ⅱ)的效果93

7.2.1SHMCM41吸附Hg(Ⅱ)的动力学研究93

7.2.2SHMCM41吸附Hg(Ⅱ)的等温线94

7.2.3pH对SHMCM41吸附Hg(Ⅱ)的影响96

7.2.4NaCl对SHMCM41吸附Hg(Ⅱ)的影响98

7.2.5SHMCM41选择性吸附Hg(Ⅱ)100

7.2.6脱附实验101

7.3本章小结102

第8章结论与展望103参考文献105