水处理电化学原理与技术

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出版者:科学出版社发行部
作者:曲久辉,刘会娟等
出品人:
页数:461
译者:
出版时间:2007-1
价格:68.00元
装帧:
isbn号码:9787030187246
丛书系列:
图书标签:
  • 水处理
  • 电化学
  • 环境工程
  • 化学工程
  • 环境科学
  • 电化学工程
  • 氧化技术
  • 污染物降解
  • 膜技术
  • 电催化
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具体描述

内容简介 本书综合论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、电化学生物和电光组合四个大的方面。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。

《水体净化与可持续发展:绿色化学视角下的现代水处理技术》 本书深入探讨了水处理领域的前沿技术与发展趋势,尤其侧重于如何从绿色化学的视角出发,实现高效、经济且对环境友好的水体净化。书中详细阐述了多种新兴的水处理方法,包括但不限于高级氧化工艺(AOPs)、膜分离技术、生物修复技术以及吸附材料的创新应用。 第一部分:水污染的挑战与绿色化学理念 本部分首先分析了当前全球面临的水污染问题,包括工业废水、农业径流、生活污水等造成的复合污染,以及这些污染物对生态系统和人类健康的潜在威胁。随后,引入绿色化学的核心理念,强调在水处理过程中减少或消除有毒有害物质的使用和产生,优化工艺流程,降低能耗和废物排放,并尽可能利用可再生资源。我们将绿色化学的原则贯穿于整个水处理技术的设计与应用之中,旨在为读者提供一个全新的、可持续的水处理框架。 第二部分:高级氧化工艺(AOPs)在水体净化中的应用 高级氧化工艺以其强大的氧化能力,能够有效降解各种难降解的有机污染物、病原体以及新兴污染物,如药品和个人护理品(PPCPs)。本部分将详细介绍几种主要的AOPs,包括: 臭氧氧化: 深入解析臭氧的产生机理、氧化途径以及其在饮用水和废水处理中的应用案例,并探讨臭氧联用技术(如臭氧/过氧化氢、臭氧/紫外线)如何协同提升氧化效率。 过氧化氢/紫外线(H2O2/UV): 阐述紫外线引发过氧化氢分解产生羟基自由基(•OH)的反应机理,以及该技术在去除色度、COD和消毒方面的优势。 芬顿及类芬顿反应: 详细介绍铁离子或负载型铁催化剂与过氧化氢反应产生•OH的原理,重点关注新型催化剂的开发、反应条件的优化以及在处理高浓度有机废水中的应用前景。 光催化氧化: 聚焦于二氧化钛(TiO2)等光催化剂在紫外或可见光照射下产生活性氧物种(ROS)的机制,并探讨其在空气净化和水处理中的多样化应用,包括抗菌、除臭和降解有机物。 电化学氧化: (此处为区别于书名,将不深入探讨具体电化学原理,而是侧重其作为一种氧化手段的应用)简要介绍电化学氧化在某些特定废水处理场景下的潜力,例如通过直接氧化或产生活性物质间接氧化有机污染物。 第三部分:现代膜分离技术在水质提升中的作用 膜分离技术以其高效的物理截留能力,在去除悬浮物、胶体、微生物、病毒以及溶解性盐类方面发挥着至关重要的作用。本部分将重点介绍以下几种主流膜技术: 微滤(MF)与超滤(UF): 阐述MF和UF膜的孔径特性、截留机理及其在预处理、饮用水净化和海水淡化预处理中的应用。 纳滤(NF)与反渗透(RO): 详细讲解NF和RO膜在去除二价离子、有机分子以及脱盐方面的原理和技术进展,并深入分析其在饮用水深度处理、海水淡化和废水回用中的关键作用。 膜生物反应器(MBR): 结合生物处理与膜分离的MBR技术,展示其在提高处理效率、减少占地面积以及生产高质量出水方面的优势,并探讨其在市政污水和工业废水处理中的广泛应用。 新兴膜材料与工艺: 介绍功能化膜、仿生膜以及集成膜系统等前沿研究方向,以及如何通过改进膜材料性能和操作策略,克服膜污染等挑战,提升整体处理效率和经济性。 第四部分:生物修复技术与吸附材料的协同作用 生物修复技术利用微生物的代谢活性降解污染物,是环境友好的水处理手段。吸附材料则通过物理或化学吸附作用去除水中的特定污染物。本部分将探讨这两种技术的协同应用: 生物修复技术: 涵盖活性污泥法、厌氧消化、生物膜法等传统生物处理技术,并重点介绍生物强化、基因工程菌的应用以及在处理特定污染物(如酚类、重金属)方面的进展。 吸附材料: 深入介绍活性炭、沸石、生物质炭、金属有机框架(MOFs)等各类吸附材料的特性、吸附机理及其在去除重金属、染料、农药等污染物中的应用。 生物-吸附耦合技术: 探讨将生物处理与吸附材料相结合,实现污染物的高效去除和资源化利用的创新模式,例如吸附-生物降解联用技术。 第五部分:可持续水资源管理与未来展望 本书的最后一部分将视角投向更广阔的可持续水资源管理领域。我们将讨论如何通过整合先进的水处理技术,实现废水的资源化利用,例如再生水的回用和污染物的高值化回收。同时,本书还将展望水处理技术在应对全球水危机、气候变化以及新兴污染物挑战中的未来发展方向,例如智能化水处理系统、分布式处理技术以及更加绿色环保的新型处理方法。 《水体净化与可持续发展:绿色化学视角下的现代水处理技术》旨在为环境工程、给排水、化学工程等领域的科研人员、工程师及相关专业学生提供一本全面、深入且具有前瞻性的参考书籍,共同推动水处理技术的进步,为实现全球水资源的可持续利用贡献力量。

作者简介

目录信息

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
1.2 水及其溶液的电解现象
1.3 原电池
1.4 不可逆电极过程
1.5 金属的电沉积
1.6 水中胶体粒子的电行为
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
2.2 新型催化阳极的制备及氧化降解有机污染物
2.3 污染物的电迁移及其在两极的氧化还原
2.4 活性炭纤维(ACF)阴极电Fenton方法对有机物的氧化降解
2.5 感应电Fenton对有机物的氧化降解
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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说实话,我对电化学这个领域一直都有些敬而远之,总觉得它是属于化学专业人士的范畴。但是,当我的朋友推荐了这本书,并且告诉我它“其实很好懂”的时候,我还是抱着尝试的心态翻开了。结果,我大吃一惊!这本书的叙述方式真的太友好了。它没有一开始就用那些让人头疼的公式和术语轰炸读者,而是从最基本的生活现象入手,比如电池是如何工作的,为什么金属会生锈,这些看似简单的现象背后,其实都蕴含着电化学的原理。然后,作者非常自然地将这些原理过渡到水处理领域。我最喜欢的是关于电化学絮凝和电化学沉淀的章节,它非常生动地解释了如何利用电解产生的金属离子来吸附和沉淀水中的悬浮物和溶解性污染物。书中的案例分析也相当接地气,列举了城市污水处理、工业废水净化等多个实际场景,让我看到了电化学技术在解决现实水污染问题中的巨大潜力。我以前总觉得水处理技术离我生活很遥远,但这本书让我意识到,原来我们身边很多看似普通的技术,都离不开这些基础的科学原理。这本书的价值在于,它不仅传授了知识,更重要的是激发了读者的兴趣,让我愿意去进一步探索这个有趣的世界。

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阅读这本书的过程,我最大的感受就是它将“原理”与“应用”的界限模糊化了,以一种极其巧妙的方式将两者融为一体。一开始,我担心的是“原理”部分会不会过于理论化,导致我难以理解电化学在实际水处理中是如何发挥作用的。但令我惊喜的是,书中在讲解每一个电化学原理时,都会立刻引申出它在水处理技术中的具体体现。例如,在介绍电极电势的概念时,作者并非仅仅停留在理论推导,而是马上联系到电化学氧化技术中,解释不同电极材料如何影响氧化还原电位,进而影响污染物的降解效率。这种“即讲即用”的模式,让我能够迅速建立起抽象概念与具体应用之间的桥梁。我尤其欣赏书中关于高级氧化工艺(AOPs)的讲解,其中详细阐述了电化学方法在产生强氧化性自由基(如羟基自由基)方面的优势,并对比了电化学AOPs与传统AOPs的异同。书中的图表设计也非常出色,许多示意图都清晰地展示了电化学反应过程和设备结构,让我对复杂的工艺流程有了直观的认识。读完这本书,我不再只是对水处理技术感到好奇,而是对其背后的科学原理产生了浓厚的兴趣,并且能够更有针对性地去思考如何利用电化学方法解决特定的水污染问题。

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对于我这样一个对水处理技术有一定了解,但对电化学原理相对陌生的读者来说,这本书简直是一次“拨云见日”的体验。我一直知道电化学在水处理中很重要,但总觉得隔了一层纱,不甚了了。这本书恰恰解决了我的痛点。它在“原理”部分的处理非常到位,用一种非常“故事化”的方式来讲述电化学的核心概念,比如电子得失、电势差的产生,以及离子在电解液中的迁移路径。通过大量的生动比喻和形象的插图,作者成功地将那些抽象的化学反应过程可视化了。我特别喜欢它在解释“电化学反应动力学”时,并没有直接甩出复杂的微分方程,而是通过分析反应速率如何受到电流密度、电极表面积、传质阻力等因素的影响,让我明白了为什么在实际操作中需要调整这些参数。而当这些原理被巧妙地联系到“技术”层面时,一切就变得豁然开朗。比如,当它解释了电化学产生自由基的机理后,我立刻就理解了为什么电化学氧化在处理难降解有机污染物时如此有效,并且知道了如何通过改变电极材料和施加的电位来控制自由基的产生效率。这本书的价值在于,它既能让你理解“为什么”,也能让你知道“怎么做”,这种融会贯通的感觉,是我在阅读其他同类书籍时很少感受到的。

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我原本是带着解决实际水处理问题的目的来寻找相关书籍的,尤其关注那些能够提升处理效率、降低运行成本的技术。这本书恰恰满足了我的需求,并且在“技术”层面给了我很多启发。书中对各种电化学水处理技术的分类和介绍非常系统,不仅包含了目前主流的应用,比如电化学氧化、电化学还原,还深入探讨了一些新兴的、具有潜力的技术,例如电化学膜技术、电化学生物修复等。我尤其关注书中关于电化学高级氧化工艺(AOPs)的详细论证,包括不同电极材料(如DSA、碳基材料、金属氧化物)的性能比较,以及如何通过优化操作参数(如电流密度、pH值、停留时间)来最大化污染物去除率和能量效率。书中的实验数据和图表分析非常扎实,提供了很多量化的参考,这对于指导实际工程应用非常有价值。例如,在讨论电化学脱色技术时,书中给出了不同染料在不同电极和电解质条件下的脱色率曲线,以及相关的能耗估算,这让我能够对技术的经济性和可行性有一个初步的判断。此外,书中的一些章节还探讨了电化学技术与其他水处理技术(如吸附、生物法)的结合应用,提出了集成化、智能化的解决方案,这对我未来在项目设计中整合不同技术非常有启发。

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这本书的内容实在太超出我的预期了,我原本以为它会侧重于那些晦涩难懂的理论公式和复杂的实验设计,毕竟“电化学原理”这几个字摆在那里,就已经足够让不少人望而却步了。然而,打开第一页,我便被一种清晰流畅的语言所吸引。作者并没有一开始就抛出一大堆化学方程式,而是循序渐进地从最基础的电化学概念讲起,比如电子的流动、离子的迁移,甚至还用了一些生动的类比,让我这个非专业人士也能很快理解其中的逻辑。我特别喜欢其中关于电化学电池工作原理的阐述,通过图文并茂的解析,我仿佛亲眼看到了氧化还原反应在电极上是如何发生的,能量又是如何被转化和储存的。对于“技术”部分,我也觉得非常实用,书中详细介绍了多种电化学水处理技术的应用场景,比如电解、电催化氧化、电芬顿等等,并列举了大量的实际案例,让我看到了这些技术在去除水中污染物方面的强大威力。我印象最深刻的是关于电化学脱盐的章节,它详细解释了如何利用电化学的方法来实现水的纯化,这对于解决全球水资源短缺问题无疑提供了重要的技术支持。总而言之,这本书颠覆了我对专业技术书籍的刻板印象,它既有严谨的科学性,又不失易读性和实用性,是我近期读到过最令人惊喜的一本。

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