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内容简介

　　《水处理科学与技术：水处理电化学原理与技术》综合沦述了水处理电化学的基本原理和新技术进展，包括电化学氧化还原、电化学凝聚、电化学生物和光电组合四个大的方面。全书共8章，从原理、方法、过程、技术和应用等方面进行了系统介绍，力求形成相对完整、融会贯通的水处理电化学新原理和新方法体系，是对近10年来国内外水处理电化学研究与应用进展的系统总结。
　　《水处理科学与技术：水处理电化学原理与技术》可作为从事水质科学与技术工作的研究人员、高等学校师生、企业技术工作者及其他相关人员阅读和参考。

内页插图

目录

前言

第1章 水处理的电化学基础
1．1 水及其溶液的导电现象
1．1．1 水溶液的电导
1．1．2 水溶液中离子的电迁移
1．1．3 溶剂的介电效应
1．2 水及其溶液的电解现象
1．2．1 电解池
1．2．2 法拉第（Faraday）电解定律
1．3 原电池
1．3．1 可逆电池
1．3．2 电动势与能斯特（Nernst）方程
1．3．3 电极电位
1．3．4 几种常见的电极
1．4 不可逆电极过程
1．4．1 极化现象
1．4．2 过电位
1．4．3 过电位的测定
1．5 金属的电沉积
1．6 水中胶体粒子的电行为
1．6．1 溶胶的电泳
1．6．2 双电层结构和电位
1．6．3 溶胶粒子的结构
参考文献

第2章 污染物电化学降解原理与方法
2．1 电化学降解水中污染物方法概述
2．1．1 阳极氧化过程与机理
2．1．2 阴极还原过程与机理
2．1．3 常用的催化阳极
2．1．4 常用的催化阴极
2．1．5 电化学方法几个基本概念
2．1．6 电化学氧化还原过程在污染物去除方面的应用研究
2．2 新型催化阳极的制备及氧化降解有机污染物
2．2．1 热处理对Sn02/Ti电极理化及电催化性能的影响
2．2．2 几种电极电催化性能的比较
2．3 污染物的电迁移及其在两极的氧化还原
2．3．1 反应器特征
2．3．2 EK-EO方法对染料的脱色和降解机理
2．3．3 EK-EO过程中电流密度对有机物降解的影响
2．3．4 传质条件与反应时间对EK-EO的影响
2．3．5 电解质浓度对EK-EO的影响
2．4 活性炭纤维（ACF）阴极电Fenton方法对有机物的氧化降解
2．4．1 以ACF为阴极的电Fenton反应器
2．4．2 ACF的性质
2．4．3 ACF电极对有机物的吸附
2．4．4 ACF阴极和其他阴极材料的比较
2．4．5 电Fenton降解ARB过程中的UV-Vis光谱变化
2．4．6 电Fenton反应机理
2．4．7 电Fenton反应条件
2．4．8 电Fenton处理过程中可生化性变化
2．4．9 电Fenton反应与Fenton试剂氧化比较
2．5 感应电Fenton对有机物的氧化降解
2．5．1 ACF阴极感应电Fenton反应器
2．5．2 两种电Fenton反应器降解ARB效能比较
2．5．3 感应电Fenton与电Fenton反应TOC去除动力学比较
2．5．4 两种电Fenton反应过程中的Fe2+和总铁离子变化
2．5．5 两种电Fenton反应降解ARB过程中的pH变化
2．5．6 感应电Fenton降解ARB的UV-Vis光谱变化
2．5．7 感应电Fenton反应原理
2．5．8 感应电极有效面积及其影响
2．5．9 电流强度的影响
2．5．10 溶液初始pH的影响
2．6 光电Fenton水处理新方法
2．6．1 ACF阴极光电Fenton反应器
2．6．2 紫外线对电Fenton反应的影响
……

第3章 水处理光电组合原理与方法
第4章 水处理电化学凝聚原理与方法
第5章 水处理电化学／生物原理和方法
第6章 水处理电磁技术原理与应用
第7章 强化内电解水处理技术
第8章 水处理过程的电动特性与应用技术

前言/序言

　　水质改善及其安全保障的实际需求，始终都是水处理科学和技术发展的根本动力。随着水质污染问题的复杂化，我们面临着日益严峻的挑战：在要求水处理技术及其工程应用具有高效性和经济可行性的同时，也要求必须从过程风险控制的全新理念，构建符合生态系统和人体健康安全要求的水处理新方法及其评价体系。在不断的科学探索和工程实践中，人们自觉或不自觉地在相关学科的基本原理和最新进展中，发现支持水处理新理论和新方法创建与应用的新途径。这种体现交叉与融合的对其他学科领域的渗透与借鉴，不断地将水处理的基础科学和应用技术推向新的高度。
　　正是基于这种解决实际问题的应用需求和学科发展的必然选择，近年来电化学水处理方法受到高度关注，成为环境科学与工程领域最重要的研究与发展方向之一。电化学水处理方法以电化学的基本原理为基础，利用电极反应及其相关过程，通过直接和间接的氧化还原、凝聚絮凝、吸附降解和协同转化等综合作用，对水中有机物、重金属、硝酸盐、胶体颗粒物、细菌、色度、嗅味等污染具有优良的去除效果。由于电化学方法具有不需要向水中投加药剂、水质净化效率较高、无二次污染、使用方便、易于控制等突出优点，在工业废水处理、生活污水处理与回用、饮用水净化等方面得到了越来越多的应用，表现出巨大的发展潜力。
　　电化学方法的引入，不仅丰富了水处理的理论和技术体系，而且为解决常规方法所不能解决的水质问题提供了重要途径。但是，在电化学水处理方法的发展中，还有许多原理性和技术性问题没有得到解决，其中人们最关心的是如何突破其能耗和成本较高的制约。为此，国内外在此方面研究工作的主要兴趣和目标一直是：力图从基础科学的角度解决原理性问题，从实际应用的角度解决技术性问题。与此相适应，近年来有关电化学水处理理论和方法的研究，正在从原来比较粗放的形式向更加微观的层次深入，同时也正在从一般性的实验研究向工程应用延伸。这些研究，主要集中在新型电极的开发、电化学降解水中持久性有机污染物的途径与机理、无机污染物的去除技术与机制、电絮凝与电气浮水处理工艺、基于新电极和新原理的电化学水处理反应器等方面。其中，针对水中有机污染物的氧化降解而开展的功能性电极及其电化学过程的研究成为热点。仔细观察不难发现，一些高水平的研究成果在国际本领域的重要学术期刊，如EnvironmentalScienceandTechnology，WaterResearch等，不断发表并获得比较高的引用率。同时也显示，人们在寻求解决水处理难点技术问题的时候更愿意借助于电化学的原理和手段，以实现所期望的水处理效果。
　　在电化学水处理的基础研究和技术创新中，人们更加关注相关学科的进展，并注重对物理、化学、材料、生物等学科最新研究成果的综合运用。借助于纳米材料和催化技术的进展，进行水处理纳米电极材料的开发，研制出一系列具有纳米特征和催化氧化还原效果的功能电极；借助于化学科学及分析技术的发展，使对电极及其反应过程中的结构与形貌变化的表征更加明确，对污染物的电极／水微界面转移转化过程的认识更加深入，对反应动力学的精确表达成为可能；借助于生物学的研究进展，将电化学与生物过程有机结合，从电子、分子和细胞的层次构建生物电极，认识电化学与生物反应的协同作用机制，进而建立起电化学／生物水处理新原理和新方法；借助于光电化学技术的进展，不仅把电极反应过程机制研究引向深入，而且发展出多种光~电化学水处理新方法；借助于其自身对多学科综合利用的优势，建立了不同水处理用途的新型组合反应器和集成水处理工艺。与此同时，一些从事电化学研究的学者也深入到水处理领域，使电化学水处理技术的发展更加充满活力。这些交叉与渗透，无疑有力地促进了水处理电化学研究水平的提升和应用能力的加强。然而，从事本方面研究及应用的学者和工程师们，从来都没有忘记实验研究与工程应用依然存在着的巨大差距。但可以预见，随着现代科学技术的迅猛发展，电化学水处理方法也必将在理论和应用上发展到一个更高的水平。
　　十几年来，本书著者及所领导的研究小组在电化学水处理方面开展了系统的工作。以污染物在电极／水微界的转移转化过程为核心，以水中污染物的安全降解和高效去除为重点，以技术发展和实际应用为目标，在电化学氧化还原、电化学凝聚、电化学生物和光电组合等四个方面进行了研究和探索，提出了一系列水处理电化学新原理和新方法，在国内外发表了数十篇研究论文，取得二十多项发明专利，多项技术获得实际应用。本书是对这些研究工作的部分总结。
　　全书共8章，第1章“水处理的电化学基础”是在已有资料基础上，结合水处理电化学问题所作的一般性和基础性介绍，参考了物理化学等方面的教科书，目的是为本书的其他各章节介绍奠定知识基础。第2～8章，涉及了电化学氧化还原、光电组合、电化学凝聚、电化学／生物、电磁作用以及电动现象等水处理原理、方法和应用等方面的研究进展，除概述或文献综述以外，绝大部分是著者及其研究小组的工作结果。但由于水平有限，这些结果还只是初步的、不系统和不完善的，一些认识和结论会受到著者现阶段的研究结果和知识水平的限制，可能存在诸多偏颇与谬误之处，敬请读者批评指正。

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