難降解有機(jī)廢水處理高級氧化理論與技術(shù)

第1 章 緒論
1.1 難降解有機(jī)廢水的概述 1
1.1.1 難降解有機(jī)物的概念及種類 1
1.1.2 難降解有機(jī)廢水的產(chǎn)生及其特征 2
1.1.3 難降解有機(jī)廢水的危害 2
1.2 難降解有機(jī)廢水的治理方法 3
1.2.1 分類處理 4
1.2.2 強(qiáng)化常規(guī)生物處理 4
1.2.3 加強(qiáng)預(yù)（深度）處理 4
1.3 難降解有機(jī)廢水的預(yù)（深度）處理技術(shù) 4
1.3.1 物理化學(xué)法 4
1.3.2 常規(guī)化學(xué)氧化法 6
1.3.3 高級氧化法 6
1.4 高級氧化技術(shù)的概況 6
1.4.1 高級氧化技術(shù)的由來 6
1.4.2 高級氧化技術(shù)的特點 6
1.4.3 高級氧化技術(shù)的基本理論 8
1.4.4 高級氧化技術(shù)的類型 14
1.5 高級氧化技術(shù)在難降解有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢 17
參考文獻(xiàn) 18

第2 章 芬頓氧化技術(shù)
2.1 傳統(tǒng)芬頓氧化的機(jī)理 21
2.1.1 經(jīng)典的·OH 形成理論 22
2.1.2 非·OH 形成理論 23
2.2 傳統(tǒng)芬頓氧化的特點 24
2.3 傳統(tǒng)芬頓氧化的主要影響因素 24
2.3.1 pH 值的影響 25
2.3.2 芬頓試劑投加量及配比的影響 25
2.3.3 H2O2 投加方式的影響 25
2.3.4 反應(yīng)溫度的影響 25
2.3.5 催化劑種類的影響 26
2.3.6 反應(yīng)時間的影響 26
2.4 類芬頓氧化 26
2.4.1 光-芬頓氧化 26
2.4.2 電-芬頓氧化 28
2.4.3 超聲-芬頓氧化 29
2.4.4 微波-芬頓氧化 29
2.4.5 非均相芬頓氧化 30
2.5 芬頓氧化反應(yīng)的動力學(xué)模型 35
2.5.1 Behnajady-Modirshahla-Ghanbery 動力學(xué)模型 36
2.5.2 Langmuir-Hinshelwood 動力學(xué)模型 36
2.5.3 費米函數(shù)動力學(xué)模型 37
2.5.4 表面動力學(xué)模型 37
2.5.5 自催化非均相動力學(xué)模型 38
參考文獻(xiàn) 38

第3 章 臭氧氧化技術(shù)
3.1 臭氧的性質(zhì) 42
3.1.1 臭氧的物理性質(zhì) 42
3.1.2 臭氧的化學(xué)性質(zhì) 43
3.2 臭氧的制取方法 44
3.2.1 化學(xué)法 45
3.2.2 UV 照射法 45
3.2.3 電解法 45
3.2.4 介質(zhì)阻擋放電法 46
3.3 臭氧濃度與反應(yīng)速率常數(shù)的測定 46
3.3.1 臭氧濃度的測定 46
3.3.2 臭氧反應(yīng)速率常數(shù)的測定 49
3.4 臭氧單獨氧化 52
3.4.1 臭氧單獨氧化的機(jī)理 52
3.4.2 臭氧單獨氧化反應(yīng)器及其運行模式 55
3.4.3 臭氧單獨氧化的主要影響因素 57
3.5 O3/H2O2 組合氧化 59
3.5.1 O3/H2O2 組合氧化的機(jī)理 59
3.5.2 O3/H2O2 組合氧化的主要影響因素 60
3.5.3 O3/H2O2 組合氧化存在的問題及發(fā)展方向 60
3.6 催化臭氧氧化 60
3.6.1 均相催化臭氧氧化 60
3.6.2 非均相催化臭氧氧化 61
3.6.3 催化臭氧氧化存在的問題及發(fā)展方向 64
參考文獻(xiàn) 65

第4 章 光化學(xué)氧化技術(shù)
4.1 光化學(xué)基本理論 69
4.1.1 光化學(xué)反應(yīng)的概念 69
4.1.2 光化學(xué)反應(yīng)的基本定律 70
4.1.3 光輻射的吸收與電子激發(fā)態(tài) 71
4.1.4 量子產(chǎn)率 71
4.1.5 次級步驟與分子重排 72
4.2 光激發(fā)氧化 72
4.2.1 光激發(fā)氧化的反應(yīng)機(jī)制 73
4.2.2 光激發(fā)氧化的主要影響因素 74
4.2.3 UV/O3、UV/H2O2 和UV/O3/H2O2 三種光激發(fā)氧化體系比較 76
4.3 光催化氧化 76
4.3.1 半導(dǎo)體光催化的基本原理 77
4.3.2 光催化氧化的反應(yīng)過程 78
4.3.3 光催化氧化的反應(yīng)器 82
4.3.4 光催化劑 93
4.3.5 光催化氧化的主要影響因素 116
4.3.6 光催化氧化的動力學(xué)模型 118
4.3.7 光催化氧化存在的問題及發(fā)展方向 119
參考文獻(xiàn) 120

第5 章 電化學(xué)氧化技術(shù)
5.1 電化學(xué)氧化的基本原理 123
5.1.1 電化學(xué)的基本理論 123
5.1.2 電化學(xué)氧化的機(jī)理 124
5.2 電化學(xué)氧化的材料與設(shè)備 127
5.2.1 電化學(xué)氧化的電極 127
5.2.2 電化學(xué)氧化的支持電解質(zhì) 134
5.2.3 電化學(xué)氧化的膜材料 134
5.2.4 電化學(xué)氧化的供電電源 135
5.2.5 電化學(xué)氧化的反應(yīng)器 136
5.3 電化學(xué)氧化效率的表征 138
5.3.1 轉(zhuǎn)化率 138
5.3.2 電流效率 139
5.3.3 電化學(xué)氧化指數(shù) 139
5.3.4 電化學(xué)需氧量 141
5.3.5 電壓效率 141
5.3.6 能量消耗效率 141
5.3.7 時空產(chǎn)率 142
5.4 電化學(xué)氧化效率的主要影響因素 142
5.4.1 電極材料的影響 142
5.4.2 電極表面積的影響 142
5.4.3 極板間距的影響 142
5.4.4 外加電壓的影響 143
5.4.5 電流密度的影響 143
5.4.6 pH 值的影響 143
5.4.7 氯離子濃度的影響 143
5.4.8 反應(yīng)器構(gòu)型的影響 143
5.5 電化學(xué)氧化技術(shù)存在的問題及發(fā)展方向 143
參考文獻(xiàn) 144

第6 章 濕式氧化技術(shù)
6.1 傳統(tǒng)濕式氧化 147
6.1.1 傳統(tǒng)濕式氧化的反應(yīng)機(jī)理 147
6.1.2 傳統(tǒng)濕式氧化的反應(yīng)動力學(xué)模型 148
6.1.3 傳統(tǒng)濕式氧化的主要工藝及設(shè)備 149
6.1.4 傳統(tǒng)濕式氧化的主要影響因素 153
6.1.5 傳統(tǒng)濕式氧化存在的問題及發(fā)展方向 156
6.2 催化濕式氧化 156
6.2.1 均相催化濕式氧化 156
6.2.2 非均相催化濕式氧化 158
6.2.3 催化濕式氧化反應(yīng)的動力學(xué)模型 160
6.2.4 催化濕式氧化存在的問題及發(fā)展方向 162
6.3 超臨界水氧化 163
6.3.1 超臨界水的性質(zhì)及其氧化機(jī)制 163
6.3.2 超臨界水氧化的反應(yīng)動力學(xué)模型 165
6.3.3 超臨界水氧化的工藝流程及主要設(shè)備 168
6.3.4 超臨界水氧化的主要影響因素 177
6.3.5 超臨界水氧化存在的問題及發(fā)展方向 178
6.4 催化超臨界水氧化 178
6.4.1 催化超臨界水氧化概況 178
6.4.2 催化超臨界水氧化的反應(yīng)類型 179
6.4.3 催化超臨界水氧化的反應(yīng)動力學(xué)模型 180
6.4.4 催化超臨界水氧化的主要影響因素 181
6.4.5 催化超臨界水氧化存在的問題及發(fā)展方向 182
參考文獻(xiàn) 182

第7 章 超聲波氧化技術(shù)
7.1 超聲波氧化技術(shù)概況 187
7.1.1 超聲波的概述 187
7.1.2 功率超聲的產(chǎn)生 188
7.1.3 超聲波的作用原理 189
7.1.4 超聲空化現(xiàn)象的理論 191
7.2 超聲波氧化的機(jī)制 192
7.2.1 聲致自由基 192
7.2.2 超臨界水氧化 193
7.2.3 其他輔助作用 193
7.3 超聲波反應(yīng)器 194
7.3.1 液哨式反應(yīng)器 194
7.3.2 清洗槽式反應(yīng)器 194
7.3.3 變幅桿式反應(yīng)器 195
7.3.4 杯式反應(yīng)器 195
7.3.5 平行板近場型反應(yīng)器 195
7.3.6 管式磁聲場反應(yīng)器 196
7.3.7 正交式反應(yīng)器 197
7.4 超聲波氧化的主要影響因素 197
7.4.1 超聲頻率的影響 197
7.4.2 超聲強(qiáng)度的影響 198
7.4.3 溫度的影響 198
7.4.4 空化氣體的影響 199
7.4.5 溶液性質(zhì)的影響 199
7.4.6 超聲波反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的影響 200
7.5 超聲波氧化技術(shù)存在的問題及其聯(lián)用技術(shù)與發(fā)展方向 200
7.5.1 超聲波氧化技術(shù)存在的問題 200
7.5.2 超聲波氧化技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)用 201
7.5.3 超聲波與其他技術(shù)聯(lián)用的發(fā)展方向 203
參考文獻(xiàn) 203

第8 章 放電低溫等離子體氧化技術(shù)
8.1 等離子體的概述 206
8.1.1 等離子體的概念 206
8.1.2 等離子體的分類與產(chǎn)生 207
8.1.3 等離子體的判據(jù)與診斷 209
8.2 放電低溫等離子體的產(chǎn)生方式與作用原理 213
8.2.1 放電低溫等離子體的產(chǎn)生方式 213
8.2.2 放電低溫等離子體的作用原理 214
8.3 放電低溫等離子體氧化 214
8.3.1 脈沖電暈放電低溫等離子體氧化 215
8.3.2 介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體氧化 219
8.3.3 滑動弧放電低溫等離子體氧化 221
8.3.4 輝光放電低溫等離子體氧化 224
8.4 放電低溫等離子氧化的能量效率評價 226
8.5 放電低溫等離子體氧化的主要影響因素 227
8.5.1 反應(yīng)器的影響 227
8.5.2 放電功率的影響 227
8.5.3 有機(jī)物濃度的影響 227
8.5.4 pH 值的影響 228
8.5.5 電導(dǎo)率的影響 228
8.5.6 放電氣體氛圍的影響 228
8.5.7 處理時間的影響 228
8.5.8 添加劑的影響 229
8.6 放電低溫等離子體氧化技術(shù)存在的問題及發(fā)展方向 229
參考文獻(xiàn) 229

第9 章 活化過硫酸鹽氧化技術(shù)
9.1 硫酸根自由基的概述 234
9.1.1 硫酸根自由基的化學(xué)特性 234
9.1.2 硫酸根自由基的產(chǎn)生與鑒定 235
9.2 活化過硫酸鹽氧化技術(shù) 235
9.2.1 過硫酸鹽的活化 235
9.2.2 活化過硫酸鹽的氧化機(jī)制 238
9.2.3 活化過硫酸鹽氧化的主要影響因素 240
9.3 活化過硫酸鹽氧化技術(shù)存在的問題及發(fā)展方向 241
參考文獻(xiàn) 242