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内容简介

　　《废水的催化还原处理技术：原理及应用》从工业废水中毒害有机物难以被化学氧化却较易被化学还原的共性出发，从硝基芳香烃类、偶氮类、高氯代烃和芳香烃类化合物的难生物降解性人手，阐述了催化还原处理技术的原理、应用及新发展状况，书中还给出了实际运行效果理想的工程应用实例。全书分为三篇：第1篇为基础篇，论述了催化内电解法还原转化毒害有机物的理论基础及原理，并以典型毒害有机物系列为对象，阐述催化内电解法电化学还原的可行性与还原转化规律。第2篇为工艺篇，论述了催化铁内电解法处理技术与工艺，介绍工艺的构成，处理化工、印染等行业废水的工艺流程，以及实际工程应用情况。第3篇为发展篇，论述了催化铁内电解法除还原作用以外的功能拓展，介绍了催化铁法与生物法耦合的两种脱氮除磷工艺、曝气催化铁混凝工艺以及利用催化铁其他特点处理废水的工艺；并利用镀阴极手段，描述了催化铁内电解反应电极表面微观变化，为工艺开发提供了理论依据；最后展望了催化铁内电解法的发展。
　　《废水的催化还原处理技术：原理及应用》可作为水处理领域的科研人员、工程技术人员的参考读物，也可作为高等院校相关专业本科生、研究生教学参考书。

内页插图

目录

序
前言

第1篇 内电解还原转化毒害有机物基础研究
第1章 毒害有机物主要类别及内电解还原法
1．1 毒害有机物主要类别及还原方法
1．1．1 毒害有机物主要类别
1．1．2 同系有机物毒害和抑制性规律
1．1．3 毒害有机物还原产物及可生化性
1．1．4 毒害有机物的还原方法
1．2 内电解法处理污水的机理
1．2．1 内电解法的发展
1．2．2 阴极电化学催化作用的理论基础
1．2．3 铜电极催化效果的实验验证研究
1．2．4 催化内电解法与传统内电解法性能的比较
第2章 内电解反应还原有机物脱氯脱硝基
2．1 内电解法用于氯代有机物脱氯
2．1．1 金属催化还原体系的制备和表征
2．1．2 氯代有机物脱氯效果
2．1．3 氯代有机物的动力学方程
2．1．4 氯代有机物脱氯反应机理
2．1．5 脱氯规律
2．2 内电解法用于硝基苯类物质脱硝基
第3章 内电解反应还原染料有机物脱色
3．1 催化铁内电解对偶氮染料有机物转化的效果及电化学分析
3．2 酸性偶氮染料的降解研究
3．2．1 四种酸性偶氮染料的脱色降解
3．2．2 四种酸性偶氮染料的降解产物分析
3．3 活性染料的降解研究
3．3．1 三种活性偶氮染料的脱色降解
3．3．2 三种活性偶氮染料的降解产物分析
3．4 阳离子偶氮染料的降解研究
3．4．1 三种阳离子偶氮染料的脱色降解
3．4．2 三种阳离子偶氮染料的降解产物分析
3．5 其他类染料的降解研究
3．5．1 直接大红4BS的脱色效果
3．5．2 中性深黄GL的脱色效果
3．5．3 直接大红4BS和中性深黄GL的降解产物分析
3．6 12种染料物质脱色效率与电化学特性比较
3．7 催化铁内电解对含有染料废水的脱色和COD去除效果
3．8 混凝与还原作用对染料废水脱色的贡献
3．9 催化铁内电解法对染料废水脱色效果的影响因素分析
3．9．1 试验方法
3．9．2 影响因素的正交试验设计
3．9．3 单因素试验
第4章 有机物还原特性及催化铁内电解反应影响因素
4．1 循环伏安分析法在废水内电解处理领域的应用
4．1．1 循环伏安分析法的原理
4．1．2 阴极材料对内电解法还原效果的影响
4．1．3 不同性质的偶氮染料在铜电极上的电还原特性
4．2 催化铁内电解材料的制备与表征
4．3 催化铁内电解反应的影响因素
4．3．1 多种催化铁内电解体系性能的对比
4．3．2 反应动力学研究与影响因素
4．4 催化铁内电解体系性能的稳定性
4．4．1 催化铁内电解体系反应性能
4．4．2 催化铁内电解体系的表面特征分析
4．4．3 溶液pH和溶解态铁浓度的变化
4．5 催化铁内电解还原反应机理
4．5．1 含Fe（Ⅱ）化合物的还原作用
4．5．2 微观原电池的作用
4．5．3 双金属原电池的作用
第5章 毒害有机物电解还原法
5．1 偶氮染料物质的电解还原
5．1．1 直接电解法还原偶氮染料
……
第2篇 催化铁内电解法处理技术与工艺
第3篇 催化铁内电解方法拓展
参考文献

前言/序言

　　在水污染控制领域的实践中，常见的棘手问题是难降解工业废水的处理。这不仅是个技术问题，而且涉及废水处理的总体规划，即工业废水从工厂污水处理站，到工业园区和城市污水处理厂重复使用生物处理方法的效果和合理性。人们不禁要问：含有难降解和毒害有机物的工业废水是否适宜生物法处理？这些污染物质是否会“穿透”处理系统？由此，人们希望在工业废水处理方面能有与生物处理法在功能上相互弥补的技术。目前，对于水量大、水质复杂的工业废水（如化工园区废水），除化学混凝外，缺乏实用的物理化学处理方法。尽管研究成果表明，高级氧化方法对难降解和毒害有机物有良好的处理效果，但一般情况下该方法仅适用于小水量、高浓度的工业废水。因此，开发经济可行、能与生物方法互补与耦合的物理化学处理工艺，对工业废水处理具有重要的意义。
　　我一直从事生物处理工艺研究，接触到很多难降解工业废水处理难题，并逐渐认识到工业废水中毒害有机物的一些共性：如硝基芳香烃类、偶氮类、高氯烃和芳香烃类化合物，它们难以化学氧化，却较易化学还原，且还原转化后的产物对微生物的毒性和抑制性大大减弱，可生物降解性提高；同时发现内电解方法可以产生良好的电化学还原效果。2002年主持承担了国家“863计划”——高级催化还原技术与设备，由此开始了催化还原技术研究与开发的新阶段。
　　课题组研究工作最早是从催化铁内电解方法作为生物预处理工艺开始的，在处理化工区综合废水的过程中，发现该工艺不仅达到了转化工业废水中的毒害有机物、提高废水可生化性的目的，而且起到了化学除磷和强化生物脱氮的效果。随后，开展了催化还原方法还原转化毒害有机物（氯代有机物、硝基苯类、偶氮类等）的系列基础研究，并利用电化学工作站和X射线衍射等手段，尝试弄清有机物在电极表面的电化学行为。针对不同行业废水，开发出多种形式的催化内电解工艺，并尝试与生物处理方法结合，形成了催化铁与生物方法耦合的两种脱氮除磷工艺。利用催化铁工艺形成铁离子的特点，拓展应用范围，形成曝气催化铁、催化铁去除表面活性剂等多种工艺。最令我们欣慰的是：催化铁内电解法得到了大规模的工程运用，且实际运行效果十分理想。由此，形成了本书的基本内容和框架，即本书分为三篇：第1篇为基础篇，论述了催化内电解法还原转化毒害有机物的理论基础及原理，并以典型毒害有机物系列为对象，阐述催化内电解法电化学还原的可行性与还原转化规律。第2篇为工艺篇，论述了催化铁内电解法处理技术与工艺，介绍工艺的构成，处理化工、印染等行业废水的工艺流程，以及实际工程应用情况。第3篇为发展篇，论述了催化铁内电解法除还原作用以外的功能拓展，介绍了催化铁与生物方法耦合的两种脱氮除磷工艺、曝气催化铁工艺以及利用催化铁其他特点处理废水的工艺；利用镀阴极手段，描述了催化铁内电解反应电极表面微观变化，为工艺开发提供了理论依据；最后展望了催化铁内电解法的发展。
　　本书所称催化还原处理技术指带有宏观阴极的内电解技术，由于传统的内电解技术没有强调还原作用对转化毒害有机物的贡献，忽视了阴极电极的电化学催化作用，所以采用本书名以区分。
　　本书内容是课题组全体师生辛勤劳动的成果，绝大部分来自课题组的研究生学位论文和博士后出站报告。作者对六年来各位研究生做出的创造性劳动表示由衷的感谢，他们是：吴德礼、王红武、樊金红、支霞辉、黄理辉、涂传青、葛利云、丁志刚、赖世华、刘剑、叶张荣、冯俊丽、肖华、刘剑平、罗亮、卢毅明、石晶、张艳、金璇、孙必鑫、闵乐、曾小勇。在执行国家“863计划”（项目编号2002AA601270）课题过程中，高廷耀先生给予了我们关键性的指导，徐文英、周荣丰、张善发、陈玲等老师也做出了重要的贡献，在此一并表示感谢。最后，还要感谢李国建老师对本书的校对和樊金红、王红武、吴德礼所做的文字工作。
　　课题组在催化还原领域继续进行着研究工作，目前除国家“863计划”外，还得到了教育部、上海市科学技术委员会、江苏省科技厅的资助，研究已取得了有价值的成果，如催化还原技术转化环境激素类物质、催化铁与水解酸化方法耦合等，由于篇幅所限，这些成果没能一一介绍。限于作者业务水平和精力的原因，本书肯定存在不少缺点和错误，恳请读者予以批评指正。
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