1绪论 1
1.1环境反应工程的基本概念 1
1.1.1环境与环境问题 1
1.1.2污染控制与反应工程 2
1.1.3环境反应工程的发展 3
1.2环境反应工程的特征 4
1.2.1基本特点 4
1.2.2主要对象和任务 4
1.3环境反应工程的研究方法 6
1.3.1实验研究和建模 6
1.3.2数值模拟和仿真 6
1.3.3工程放大和优化 7
1.4环境反应工程的重要作用 8
2环境反应工程基本原理 9
2.1反应体系的化学计量分析 9
2.1.1化学计量方程 9
2.1.2独立反应和独立反应数 10
2.1.3复杂反应体系的化学计量学 14
2.1.4反应进度、转化率和膨胀因子 14
2.2反应体系的化学平衡分析 16
2.2.1化学平衡分析的意义 16
2.2.2化学反应平衡的分析与计算 17
2.2.3单一反应体系的化学平衡 19
2.2.4复杂反应体系的化学平衡 22
2.2.5化学反应热平衡的分析基础 27
2.3反应动力学的理论基础 30
2.3.1均相反应动力学 30
2.3.2非均相反应动力学 35
2.3.3两类反应动力学方程的评价 38
2.3.4动力学参数及其相互关系 39
2.3.5温度对反应速率的影响 43
2.4反应动力学的实验研究方法 45
2.4.1实验研究的决策过程 45
2.4.2实验的规划与设计 46
2.4.3实验数据处理及结果表示 48
2.4.4实验反应器 55
2.5应用案例分析 60
思考题 66
3环境反应工程中的反应器及其主要特性 69
3.1反应器概论 69
3.1.1反应器类型及操作方式 69
3.1.2反应器的设计方法 71
3.2理想反应器的基本特性 72
3.2.1间歇釜式反应器（BSTR） 72
3.2.2连续釜式反应器（CSTR） 74
3.2.3活塞流反应器（PFR） 75
3.3反应器中流体的非理想流动及混合特性 80
3.3.1流体混合特性 80
3.3.2返混及其作用 81
3.4停留时间分布 82
3.4.1停留时间理论 82
3.4.2停留时间分布的测定 83
3.4.3停留时间分布统计特征 84
3.5反应器中非理想流动及模型的建立 86
3.5.1反应器模型及分类 86
3.5.2离析流模型 92
3.5.3多级全混釜串联模型 93
3.5.4轴向扩散模型 93
3.6应用案例分析 94
思考题 101
4环境反应工程中的非均相反应过程分析 106
4.1流固相催化反应过程 106
4.1.1流固相系统中的化学反应与传递现象 106
4.1.2流固相催化反应控制步骤 107
4.1.3流固相催化反应速率方程 110
4.1.4动力学分析示例 118
4.2流体与催化剂外表面间的传质和传热 125
4.2.1流固相系统中的传质过程 125
4.2.2流固相系统中的传热过程 128
4.3流体在多孔催化剂中的扩散与反应 129
4.3.1催化剂孔内的传质形式 129
4.3.2非等温下催化反应的效率因子 134
4.3.3催化反应控制阶段的判别 135
4.4本征动力学的实验确定 136
4.5气液反应系统分析 139
4.5.1气液反应过程机理 139
4.5.2气液反应模型 139
4.5.3不同反应过程动力学分析 141
4.6流固非催化反应 145
4.6.1流固非催化反应基本特征 145
4.6.2一般模型 147
4.6.3缩核模型 150
4.7工业催化剂设计 155
4.7.1催化剂基本性能 155
4.7.2工业催化剂设计原则 157
4.7.3工业催化剂评价及应用 158
4.8催化剂失活 160
4.8.1催化剂失活的机理 161
4.8.2催化剂失活的数学描述 163
4.8.3独立失活催化反应器的计算 170
4.9应用案例分析 174
思考题 180
5环境反应工程中的热效应和能量衡算 184
5.1反应速率与温度的关系 184
5.1.1 Arrhenius方程及其应用 184
5.1.2温度对反应速率的影响 187
5.1.3反应过程最优温度序列 190
5.2反应过程的能量衡算 193
5.2.1能量衡算式中的各项 193
5.2.2非等温理想反应器的能量衡算 193
5.2.3反应器热稳定性分析 207
5.3应用案例分析 222
思考题 229
6环境反应工程中的反应器放大设计方法 231
6.1反应器放大方法 231
6.1.1逐级经验放大法 231
6.1.2部分解析法 231
6.1.3数学模拟法 231
6.2反应器放大设计 232
6.2.1釜式反应器的放大设计 233
6.2.2管式反应器的放大设计 234
6.2.3反应器放大的影响因素 241
6.2.4反应器设计计算方法 242
6.3具有复杂失活机理的固定床催化反应器 255
6.3.1具有复杂失活机理的固定床反应器的数学模型 255
6.3.2具有复杂失活机理的绝热固定床反应器的动态行为 256
6.3.3可变床层高度固定床反应器 257
6.4应用案例分析 259
思考题 269
参考文献 271