本书系统探讨了固液界面水化膜及气体吸附、积聚形成纳米气体吸附层的机制、结构特征与性质，通过实验与分子动力学模拟探讨了矿物表面润湿性、气体吸附与积聚机制，以及表面活性剂对气体积聚的调控作用，并总结了其在矿物浮选、食品农业、环境保护等领域的应用前景。
本书可供从事固液界面气体、表面活性剂吸附以及应用相关行业的科研人员、技术人员和管理人员参考，也可供高等学校矿业工程、环境工程等相关专业师生参考。

第1章绪论001
1.1固液界面水化膜概述001
1.1.1水化膜的基本概念与重要性001
1.1.2水化膜的形成机制与结构特征003
1.1.3水化膜的性质005
1.2固液界面纳米气层研究现状007
1.2.1纳米气层的定义与存在证据007
1.2.2纳米气层的制备技术与性质010
1.2.3纳米气层的研究意义013
1.3固-液-气三相界面的表征方法013
1.3.1实验表征方法综述013
1.3.2分子动力学模拟在三相界面研究中的应用020

第2章固液界面水化膜的特性024
2.1矿物表面润湿性对固液界面水化膜的影响024
2.1.1实验材料024
2.1.2水化膜测试原理与步骤025
2.1.3矿物表面的润湿性026
2.1.4氧化对矿物表面水化膜的影响026
2.1.5表面活性剂吸附对矿物表面水化膜的影响028
2.2低阶煤-水界面处水分子的性质029
2.2.1模拟细节与实验方法029
2.2.2界面水分子的分子动力学模拟032
2.2.3表面活性剂在低阶煤表面的预吸附037
2.2.4表面活性剂预吸附对低阶煤-水界面处水分子性质的影响038
2.2.5不同含水量低阶煤的润湿热040

第3章气体在疏水固液界面吸附与积聚的作用机制042
3.1模型建立与模拟细节042
3.1.1模型构建与设置042
3.1.2模拟方法与步骤043
3.2模拟结果与分析讨论044
3.2.1气-固、气-液以及气-液-固体系中N2分子的吸附构型044
3.2.2固液界面水分子疏松层的形成与特性046
3.2.3固液界面N2、水分子密度的变化规律047
3.2.4相互作用能分析048

第4章固体表面性质对气体积聚的影响049
4.1固体表面润湿性对气体积聚的影响049
4.1.1不同润湿性固液界面微纳米气泡的形成与测定049
4.1.2模型构建与模拟方法051
4.1.3气体的吸附构型与数量051
4.1.4密度分布分析053
4.1.5相互作用能分析054
4.2气体在粗糙固液界面的吸附与积聚055
4.2.1模型构建与计算方法055
4.2.2吸附平衡构型055
4.2.3密度分布分析057
4.2.4相互作用能分析059
4.3固体表面粗糙度对气体吸附与积聚的影响060
4.3.1模型构建与计算方法061
4.3.2固液界面处N2分子的数量062
4.3.3密度分布分析063
4.3.4N2分子的均方根位移与扩散系数067
4.3.5径向分布函数069
4.3.6相互作用能分析070

第5章表面活性剂吸附对气体在固液界面积聚的调控072
5.1不同种类表面活性剂在固液界面的吸附行为072
5.1.1非离子表面活性剂极性基团类型072
5.1.2非离子表面活性剂中EO单元数075
5.1.3非离子表面活性剂中苯环结构086
5.2表面活性剂预吸附对气体积聚的调控作用092
5.2.1模型构建与计算方法092
5.2.2气体的吸附构型与数量094
5.2.3密度分布分析095
5.2.4N2分子的均方根位移与扩散系数098

第6章固液界面气体积聚的应用101
6.1矿物浮选领域的应用101
6.2食品与农业领域的应用104
6.2.1食品工业104
6.2.2农业领域105
6.3环境保护领域的应用107
6.3.1污水处理107
6.3.2重金属去除108
6.4其他领域的应用109

参考文献112

固液界面水化膜与气体积聚是界面科学与工程领域的重要研究方向，其研究不仅涉及基础科学问题，还在矿物加工、环境保护、食品工业、农业等多个领域具有广泛的应用价值。近年来，随着原子力显微镜、同步辐射等先进表征手段与分子模拟技术的快速发展，固液界面微观结构的研究取得了显著进展，尤其是对水化膜的形成机制、气体积聚行为及其调控机制的理解不断深入。这些研究成果不仅推动了界面科学理论的发展，也为相关工业技术的创新提供了重要的理论支撑。
本书以固液界面水化膜与气体积聚为核心主题，内容涵盖了该领域的基础理论、研究方法及其在多个领域的应用。全书共分为6章。第1章为绪论，概述了固液界面水化膜的基本概念、形成机制及重要性，同时介绍了纳米气层的研究现状与固-液-气三相界面的表征方法，为后续章节的深入讨论奠定基础；第2章重点探讨了固液界面水化膜的特性，特别是矿物表面润湿性、氧化作用及表面活性剂吸附对水化膜的影响，并结合分子动力学模拟揭示了低阶煤-水界面处水分子的行为规律；第3章和第4章从分子层面分析了气体在疏水固液界面的吸附与积聚机制，探讨了固体表面润湿性和粗糙度对气体积聚的影响；第5章系统研究了表面活性剂在固液界面的吸附行为及其对气体积聚的调控作用；第6章结合实际案例，阐述了气体积聚在矿物浮选、食品工业、农业和环境保护等领域的应用前景。
本书涉及的研究工作以笔者在太原理工大学学习及工作期间主持和参与的多项课题为依托，包括国家自然科学基金青年项目（项目编号：22208235）、国家重点研发计划（项目编号：2023YFB4103501）和山西省留学回国人员科研资助项目（项目编号：2022-061）。本书的撰写注重理论与实践相结合，引用了大量国内外最新研究成果，并结合笔者的研究工作，力求为相关领域的研究人员、工程技术人员以及高校师生提供有价值的参考。在撰写过程中，作者的博士生导师刘生玉教授、硕士生导师郭建英副教授提供了各种指导和帮助，太原理工大学苏丹博士、车道昌博士为本书出版做出贡献，在此一并表示诚挚的感谢！同时，感谢化学工业出版社的大力支持。
由于著者水平有限，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请广大读者批评指正。

栗褒
2025年10月