水处理电化学原理与技术PDF电子书下载

第1章 水处理的电化学基础 1

1.1 水及其溶液的导电现象 1

1.1.1 水溶液的电导 1

1.1.2 水溶液中离子的电迁移 2

1.1.3 溶剂的介电效应 4

1.2 水及其溶液的电解现象 4

1.2.1 电解池 4

1.2.2 法拉第（Faraday）电解定律 5

1.3 原电池 6

1.3.1 可逆电池 6

1.3.2 电动势与能斯特（Nernst）方程 7

1.3.3 电极电位 8

1.3.4 几种常见的电极 10

1.4 不可逆电极过程 11

1.4.1 极化现象 11

1.4.2 过电位 13

1.4.3 过电位的测定 14

1.5 金属的电沉积 14

1.6 水中胶体粒子的电行为 16

1.6.1 溶胶的电泳 16

1.6.2 双电层结构和ξ电位 17

1.6.3 溶胶粒子的结构 18

参考文献 20

第2章 污染物电化学降解原理与方法 21

2.1 电化学降解水中污染物方法概述 21

2.1.1 阳极氧化过程与机理 21

2.1.2 阴极还原过程与机理 25

2.1.3 常用的催化阳极 28

2.1.4 常用的催化阴极 31

2.1.5 电化学方法几个基本概念 32

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 33

2.2 新型催化阳极的制备及氧化降解有机污染物 36

2.2.1 热处理对SnO2/Ti电极理化及电催化性能的影响 36

2.2.2 几种电极电催化性能的比较 41

2.3 污染物的电迁移及其在两极的氧化还原 46

2.3.1 反应器特征 47

2.3.2 EK-EO方法对染料的脱色和降解机理 48

2.3.3 EK-EO过程中电流密度对有机物降解的影响 51

2.3.4 传质条件与反应时间对EK-EO的影响 52

2.3.5 电解质浓度对EK-EO的影响 54

2.4 活性炭纤维（ACF）阴极电Fenton方法对有机物的氧化降解 55

2.4.1 以ACF为阴极的电Fenton反应器 57

2.4.2 ACF的性质 58

2.4.3 ACF电极对有机物的吸附 61

2.4.4 ACF阴极和其他阴极材料的比较 61

2.4.5 电Fenton降解ARB过程中的UV-Vis光谱变化 64

2.4.6 电Fenton反应机理 64

2.4.7 电Fenton反应条件 70

2.4.8 电Fenton处理过程中可生化性变化 73

2.4.9 电Fenton反应与Fenton试剂氧化比较 74

2.5 感应电Fenton对有机物的氧化降解 75

2.5.1 ACF阴极感应电Fenton反应器 76

2.5.2 两种电Fenton反应器降解ARB效能比较 76

2.5.3 感应电Fenton与电Fenton反应TOC去除动力学比较 77

2.5.4 两种电Fenton反应过程中的Fe2+和总铁离子变化 78

2.5.5 两种电Fenton反应降解ARB过程中的pH变化 79

2.5.6 感应电Fenton降解ARB的UV-Vis光谱变化 80

2.5.7 感应电Fenton反应原理 81

2.5.8 感应电极有效面积及其影响 82

2.5.9 电流强度的影响 83

2.5.10 溶液初始pH的影响 83

2.6 光电Fenton水处理新方法 84

2.6.1 ACF阴极光电Fenton反应器 85

2.6.2 紫外线对电Fenton反应的影响 86

2.6.3 不同处理过程降解有机物比较 87

2.6.4 光电Fenton降解ARB的UV-Vis光谱 87

2.6.5 光电Fenton反应原理 89

2.6.6 不同价态铁离子的影响 90

2.6.7 电流强度对光电Fenton的影响 91

2.6.8 光电Fenton降解有机物过程中COD变化 91

2.6.9 光电Fenton降解有机物过程中ICE和ACE变化 92

2.6.10 溶液初始pH的影响 93

2.6.11 光电Fenton反应的稳定性 93

2.6.12 初始浓度的影响 94

2.6.13 光电Fenton反应的能效分析 94

2.7 电化学氧化杀菌灭藻 95

2.7.1 电化学氧化杀菌灭藻反应器 98

2.7.2 电化学氧化杀藻效能及影响因素 99

2.7.3 电化学氧化去除藻毒素 110

参考文献 119

第3章 水处理光电组合原理与方法 131

3.1 光电组合方法概述 131

3.1.1 光电催化氧化基本原理 131

3.1.2 用于光电催化的电极制备 133

3.1.3 光电催化降解水中有机污染物的研究进展 135

3.2 基于改性β-PbO2电极的光电水处理方法 141

3.2.1 改性β-PbO2电极的制备 141

3.2.2 改性β-PbO2电极的表征 144

3.2.3 电助光催化水处理装置 150

3.2.4 电助光催化氧化过程研究 151

3.2.5 光助电催化氧化过程 165

3.3 光电一体化水处理方法 187

3.3.1 反应器的设计 187

3.3.2 光电一体化反应器对2-CP的降解 188

3.3.3 用于饮用水净化的组合技术简介 193

3.4 展望 196

参考文献 198

第4章 水处理电化学凝聚原理与方法 205

4.1 电凝聚的基本原理 205

4.1.1 电絮凝的基本原理 205

4.1.2 电气浮的基本原理 206

4.1.3 电凝聚-电气浮的基本原理 206

4.1.4 复极式电凝聚-电气浮反应器的原理 208

4.2 电絮凝水处理方法与应用 209

4.2.1 电絮凝过程的溶液物理化学要素 209

4.2.2 电絮凝方法的主要电化学参数 212

4.2.3 电极的钝化及消除 213

4.2.4 电絮凝反应器的设计 214

4.2.5 电絮凝与化学絮凝的比较 217

4.2.6 电絮凝在饮用水处理中的应用 219

4.2.7 电絮凝在废水处理中的应用 223

4.3 电气浮水处理方法与应用 226

4.3.1 电气浮方法的主要特征 226

4.3.2 电气浮过程的主要影响因素 227

4.3.3 电气浮在水和废水处理中的应用 229

4.4 电凝聚-电气浮水处理方法及应用 230

4.4.1 电凝聚-电气浮反应器的设计要点 230

4.4.2 复极式电凝聚-电气浮反应器的设计 231

4.4.3 主要参数的变化与影响 231

4.4.4 复极式电凝聚-电气浮方法在水处理中的应用 237

4.4.5 电凝聚-电气浮在其他废水处理中的应用 241

4.5 展望 243

参考文献 244

第5章 水处理电化学／生物原理和方法 246

5.1 电化学／生物水处理方法概述 246

5.1.1 方法的由来 246

5.1.2 电化学／生物水处理方法的主要原理 246

5.1.3 电化学／生物水处理方法的几种组合形式 249

5.1.4 电化学-生物法在有机废水处理中的应用研究进展 252

5.1.5 电化学-生物法去除水中无机污染物研究进展 257

5.1.6 电化学-生物法同时去除水中无机和有机污染物研究进展 260

5.2 电化学-生物法去除水中硝酸盐 260

5.2.1 有效电流定义 261

5.2.2 复三维电极-生物膜方法 261

5.2.3 电化学氢-硫组合自养反硝化方法 268

5.2.4 硫碳混合复三维电极-生物膜自养反硝化方法 280

5.2.5 几种反应器比较 293

5.3 展望 294

参考文献 294

第6章 水处理电磁技术原理与应用 300

6.1 概述 300

6.2 变频式电磁净水反应器 300

6.2.1 基本原理 300

6.2.2 反应器构造与性能 303

6.2.3 反应器的工作特性 305

6.3 变频电磁反应器防垢与除垢 307

6.3.1 装置与使用方法 307

6.3.2 水质与电磁处理抑垢效果 308

6.3.3 变频电磁水处理器除垢效果 314

6.4 变频电磁反应器杀菌效能 315

6.4.1 变频方式对杀菌效果的影响 315

6.4.2 管材对杀菌效果的影响 316

6.4.3 绕线圈数、粗细、组数对杀菌效果的影响 317

6.4.4 水质对杀菌效果的影响 317

6.4.5 作用时间对处理效果的影响 318

6.4.6 pH对杀菌效果的影响 319

6.4.7 水温对杀菌效果的影响 320

6.5 电磁杀藻除藻效应 320

6.5.1 灭藻实验系统 320

6.5.2 脉冲变频电磁场杀藻效能 321

6.6 应用实例 331

6.6.1 除垢防垢 331

6.6.2 杀菌消毒 332

6.7 展望 334

参考文献 334

第7章 强化内电解水处理技术 336

7.1 内电解技术概述 336

7.1.1 内电解技术原理 336

7.1.2 内电解水处理方法与应用 339

7.1.3 新型内电解填料及反应器研究 342

7.1.4 内电解方法与其他技术联用 343

7.1.5 内电解方法处理有机物机理研究 344

7.1.6 内电解处理方法的优点及存在的问题 345

7.2 转鼓式强化内电解反应器 346

7.2.1 半浸入式转鼓反应器 347

7.2.2 浸入式转鼓内电解反应器 352

7.3 超声强化内电解方法 356

7.3.1 超声强化还原铁粉处理酸性橙Ⅱ 356

7.3.2 超声强化铁粉-铜粉的内电解方法 358

7.3.3 超声强化铁／炭内电解方法 363

7.3.4 酸性橙Ⅱ的内电解过程与机理 375

7.4 超声-内电解反应器 379

7.4.1 超声-铁／炭内电解组合反应器基本构造 379

7.4.2 组合内电解反应器的水处理效果及主要影响因素 380

7.4.3 超声-转鼓式内电解反应器 383

7.5 展望 383

参考文献 386

第8章 水处理过程的电动特性与应用技术 390

8.1 概述 390

8.1.1 流动电流理论的研究与发展 390

8.1.2 流动电流的检测 394

8.1.3 流动电流的应用 396

8.2 流动电流的基本特性 400

8.2.1 流动电流的产生机理 401

8.2.2 水中胶体粒子的理想流动电流模型及其动电相关因素 402

8.2.3 流动电流的基本性质 406

8.2.4 SCD中流动电流模型及其与ξ电位的关系 408

8.3 影响流动电流的相关因素及其过程 416

8.3.1 浊质、混凝剂及其相关作用过程的流动电流特征 416

8.3.2 协同平衡过程中流动电流的变化 423

8.3.3 水中共存物质对流动电流的影响 446

8.4 流动电流的应用问题 455

8.4.1 流动电流控制水处理药剂投加量原理 455

8.4.2 SCD应用的一般范围和条件 457

参考文献 459