《環(huán)境電化學基礎(chǔ)》較全面系統(tǒng)地介紹了污染消除與環(huán)境修復(fù)的電化學理論與技術(shù)。本書包括3 部分,首先較系統(tǒng)地闡述了環(huán)境電化學及電化學技術(shù)的基礎(chǔ)知識,接著深入探討了污染物處理的電化學與電化學耦合技術(shù),最后詳細介紹了電化學水處理技術(shù)的應(yīng)用。本書理論聯(lián)系實際,有助于讀者將已掌握知識靈活應(yīng)用于實際問題中。
本書可作為高等院校化學工程、應(yīng)用化學、環(huán)境科學與工程、市政工程等相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生教材,也可供環(huán)境科學與工程、化學工程與技術(shù)、材料科學與工程、市政工程等領(lǐng)域的管理人員和技術(shù)人員參考。
童少平,浙江工業(yè)大學,教授,浙江省高校中青年學科帶頭人及入選省151人才第 一層次,《電化學》和《Separations》雜志編委。一直從事應(yīng)用電化學和清潔氧化技術(shù)的研究,在《Applied Catalysis B: Environmental》、《Industrial & Engineering Chemistry Research》和《化工學報》等國內(nèi)外知名期刊發(fā)表論文百余篇,參編教材《應(yīng)用電化學基礎(chǔ)》和《工業(yè)電化學基礎(chǔ)》二聞。在高鹽度廢液的處理或資源化、水處理藥劑和電化學合成等方面取得了系列有實際意義的結(jié)果,成果曾獲中石化技術(shù)發(fā)明一等獎和技術(shù)進步一等獎各一項,浙江省科學技術(shù)二等獎一項,授權(quán)國家發(fā)明專利十余項。
第1 章 緒論001
1.1 電化學環(huán)境處理技術(shù)定義、特點與評價指標002
1.1.1 電化學環(huán)境處理技術(shù)定義002
1.1.2 電化學水處理技術(shù)的特點003
1.1.3 電化學水處理技術(shù)的評價指標004
1.2 電化學反應(yīng)器005
1.2.1 電化學反應(yīng)器的特點005
1.2.2 電化學反應(yīng)器的分類006
1.2.3 電化學反應(yīng)器的設(shè)計008
1.3 電化學處理的影響因素008
1.3.1 電極材料009
1.3.2 電動參數(shù)009
1.3.3 溶液因素013
1.3.4 產(chǎn)氣因素015
1.4 電化學聯(lián)合技術(shù)016
1.5 電化學水處理技術(shù)的發(fā)展方向017
參考文獻018
第2 章 環(huán)境電化學基本概念和測試技術(shù)020
2.1 電化學基本概念020
2.1.1 電化學的定義及研究內(nèi)容020
2.1.2 化學電池的基本術(shù)語和表示方法021
2.1.3 電導(dǎo)和電導(dǎo)率022
2.1.4 電極電勢023
2.1.5 電池電動勢與標準電極電勢025
2.2 法拉第定律及研究“電極/溶液” 界面性質(zhì)的意義028
2.2.1 法拉第定律028
2.2.2 研究“電極/溶液” 界面性質(zhì)的意義030
2.3 平衡態(tài)電化學031
2.3.1 自發(fā)變化的自由能與電池電動勢031
2.3.2 能斯特方程031
2.4 電極過程動力學032
2.4.1 分解電壓與極化032
2.4.2 電極反應(yīng)的若干基礎(chǔ)知識034
2.4.3 電化學步驟的動力學035
2.4.4 氫與氧的電極過程041
2.5 電化學測試技術(shù)041
2.5.1 三電極體系041
2.5.2 循環(huán)伏安法042
2.5.3 電化學交流阻抗042
2.6 腐蝕基礎(chǔ)知識046
參考文獻048
第3 章 電化學氧化與還原049
3.1 電化學氧化050
3.1.1 電化學氧化分類050
3.1.2 間接陽極氧化052
3.1.3 電芬頓反應(yīng)055
3.1.4 提高電催化氧化降解效率的策略057
3.2 電化學還原058
3.3 三維電極060
3.3.1 三維電極的定義與特點060
3.3.2 三維電極工作機理061
3.3.3 三維電極反應(yīng)器的分類062
3.4 電極材料065
3.4.1 陽極材料065
3.4.2 陰極材料070
3.4.3 粒子電極材料071
3.5 電解反應(yīng)器構(gòu)型072
3.6 電化學氧化與還原的影響因素074
3.6.1 電極及其工作條件074
3.6.2 溶液因素075
3.7 電化學氧化還原在污染物去除方面的應(yīng)用076
參考文獻078
第4 章 電絮凝和電氣浮081
4.1 電絮凝082
4.1.1 電絮凝作用機理082
4.1.2 電絮凝的影響因素087
4.1.3 電絮凝成本計算及能源回收092
4.1.4 電絮凝反應(yīng)器的設(shè)計092
4.1.5 電絮凝與化學絮凝的比較094
4.1.6 電絮凝與其他工藝的組合096
4.1.7 電絮凝的應(yīng)用096
4.2 電氣浮099
4.2.1 電氣浮的基本原理099
4.2.2 電氣浮的特點100
4.2.3 電氣浮的主要影響因素101
4.2.4 電氣浮在廢水處理中的應(yīng)用102
參考文獻104
第5 章 內(nèi)電解107
5.1 內(nèi)電解原理108
5.1.1 內(nèi)電解作用機制108
5.1.2 反應(yīng)活性和電子選擇性111
5.2 內(nèi)電解工藝與內(nèi)電解反應(yīng)器114
5.2.1 內(nèi)電解工藝的主要設(shè)計參數(shù)114
5.2.2 內(nèi)電解處理方法的優(yōu)點及存在的問題116
5.2.3 內(nèi)電解反應(yīng)器的改進116
5.3 內(nèi)電解過程的強化118
5.3.1 填料的改進118
5.3.2 納米零價鐵118
5.3.3 物理輔助123
5.3.4 硫化零價鐵125
5.4 內(nèi)電解與其他技術(shù)聯(lián)用127
5.4.1 零價鐵/氧化劑高級氧化體系127
5.4.2 零價鐵內(nèi)電解與生物處理工藝聯(lián)合129
5.4.3 內(nèi)電解與電解、中和沉淀、臭氧、光催化等的耦合132
5.5 內(nèi)電解的應(yīng)用134
5.5.1 處理無機污染物134
5.5.2 處理有機污染物136
5.5.3 可滲透反應(yīng)鐵墻和零價鐵原位反應(yīng)帶修復(fù)技術(shù)137
5.5.4 土壤修復(fù)138
參考文獻140
第6 章 微生物電化學144
6.1 電化學/生物水處理方法的組合形式和實用電池基礎(chǔ)知識145
6.1.1 電化學/生物水處理方法的組合形式145
6.1.2 實用電池基礎(chǔ)知識145
6.2 微生物電化學系統(tǒng)的工作原理、特點及分類147
6.2.1 微生物電化學系統(tǒng)的工作原理147
6.2.2 胞外電子傳遞機制150
6.2.3 微生物電化學技術(shù)的優(yōu)點和缺點153
6.2.4 微生物電化學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型153
6.3 微生物燃料電池堆棧155
6.3.1 堆棧構(gòu)型155
6.3.2 微生物燃料電池串并聯(lián)存在的主要問題及解決方案155
6.4 影響生物電化學系統(tǒng)性能的因素159
6.4.1 電極因素159
6.4.2 反應(yīng)器構(gòu)造和隔膜材料161
6.4.3 電化學活性微生物162
6.4.4 溶液因素162
6.5 微生物電化學與其他技術(shù)的耦合163
6.6 微生物電化學技術(shù)的應(yīng)用166
6.6.1 微生物電化學技術(shù)在去除水中污染物中的應(yīng)用166
6.6.2 土壤微生物產(chǎn)電技術(shù)及其潛在應(yīng)用168
6.6.3 微生物燃料電池傳感器172
參考文獻172
第7 章 電化學膜分離技術(shù)175
7.1 離子傳輸及電化學膜分離技術(shù)的分類177
7.1.1 離子傳輸177
7.1.2 電化學膜分離技術(shù)的分類178
7.2 電滲析179
7.2.1 電滲析原理179
7.2.2 電滲析分類181
7.2.3 離子交換膜188
7.2.4 電滲析的影響因素和膜污染控制189
7.2.5 電滲析的應(yīng)用191
7.2.6 電滲析與其他工藝組合處理高鹽工業(yè)廢水193
7.3 電吸附195
7.3.1 電吸附原理195
7.3.2 電吸附分類199
7.3.3 電吸附性能指標及工藝影響因素201
7.3.4 電吸附電極材料204
7.3.5 電吸附的優(yōu)點及存在的問題211
7.4 電化學耦合膜生物反應(yīng)器211
7.5 微生物電化學脫鹽215
7.5.1 微生物電化學脫鹽的原理215
7.5.2 微生物電化學脫鹽技術(shù)的分類216
參考文獻220
第8 章 光、超聲、臭氧與電化學的耦合224
8.1 光電化學225
8.1.1 光電催化的原理225
8.1.2 光電催化反應(yīng)器類型226
8.1.3 光電催化降解污染物的影響因素227
8.1.4 光電催化的應(yīng)用229
8.1.5 光電催化復(fù)合系統(tǒng)231
8.2 超聲電化學233
8.3 電場耦合臭氧氧化技術(shù)235
參考文獻236
第9 章 電化學水處理技術(shù)的應(yīng)用238
9.1 電化學消毒239
9.1.1 電化學消毒原理239
9.1.2 存在的問題與解決方法241
9.1.3 電化學殺菌滅藻實例242
9.2 電化學除垢243
9.2.1 電化學除垢機理243
9.2.2 電化學循環(huán)水處理系統(tǒng)245
9.2.3 電化學除垢存在的問題247
9.3 土壤修復(fù)247
9.3.1 土壤的電動修復(fù)247
9.3.2 電動-植物修復(fù)技術(shù)263
9.4 污泥脫水267
9.4.1 電滲透脫水原理267
9.4.2 電滲透脫水技術(shù)存在的問題及解決方案268
9.4.3 電動聯(lián)合其他工藝對污泥脫水性能的影響268
參考文獻270