本书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入手，阐述了催化还原处理技术的原理、应用及最新发展状况，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。
样章试读
目录
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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 3
1.1 毒害有机物主要类别及还原方法 3
1.1.1 毒害有机物主要类别 3
1.1.2 同系有机物毒害和抑制性规律 5
1.1.3 毒害有机物还原产物及可生化性 7
1.1.4 毒害有机物的还原方法 12
1.2 内电解法处理污水的机理 17
1.2.1 内电解法的发展 17
1.2.2 阴极电化学催化作用的理论基础 18
1.2.3 铜电极催化效果的实验验证研究 20
1.2.4 催化内电解法与传统内电解法性能的比较 25
第2章 内电解反应还原有机物脱氯脱硝基 29
2.1 内电解法用于氯代有机物脱氯 29
2.1.1 金属催化还原体系的制备和表征 29
2.1.2 氯代有机物脱氯效果 31
2.1.3 氯代有机物的动力学方程 33
2.1.4 氯代有机物脱氯反应机理 36
2.1.5 脱氯规律 39
2.2 内电解法用于硝基苯类物质脱硝基 42
第3章 内电解反应还原染料有机物脱色 46
3.1 催化铁内电解对偶氮柒料有机物转化的效果及电化学分析 46
3.2 酸性偶氮染料的降解研究 47
3.2.1 四种酸性偶氮染料的脱色降解 47
3.2.2 四种酸性偶氮染料的降解产物分析 49
3.3 活性染料的降解研究 51
3.3.1 三种活性偶氮染料的脱色降解 52
3.3.2 三种活性偶氮染料的降解产物分析 53
3.4 阳离子偶氮染料的降解研究 54
3.4.1 三种阳离子偶氮染料的脱色降解 55
3.4.2 三种阳离子偶氮染料的降解产物分析 55
3.5 其他类染料的降解研究 56
3.5.1 直接大红4BS的脱色效果 57
3.5.2 中性深黄GL的脱色效果 57
3.5.3 直接大红4BS和中性深黄GL的降解产物分析 57
3.6 12种染料物质脱色效率与电化学特性比较 58
3.7 催化铁内电解对含有染料废水的脱色和COD去除效果 59
3.8 混凝与还原作用对染料废水脱色的贡献 60
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 62
3.9.1 试验方法 62
3.9.2 影响因素的正交试验设计 63
3.9.3 单因素试验 64
第4章 有机物还原特性及催化铁内电解反应影响因素 67
4.1 循环伏安分析法在废水内电解处理领域的应用 67
4.1.1 循环伏安分析法的原理 67
4.1.2 阴极材料对内电解法还原效果的影响 68
4.1.3 不同性质的偶氮染料在铜电极上的电还原特性 71
4.2 催化铁内电解材料的制备与表征 76
4.3 催化铁内电解反应的影响因素 79
4.3.1 多种催化铁内电解体系性能的对比 79
4.3.2 反应动力学研究与影响因素 80
4.4 催化铁内电解体系性能的稳定性 88
4.4.1 催化铁内电解体系反应性能 88
4.4.2 催化铁内电解体系的表面特征分析 89
4.4.3 溶液pH和溶解态铁浓度的变化 91
4.5 催化铁内电解还原反应机理 92
4.5.1 含Fe(Ⅱ)化合物的还原作用 93
4.5.2 微观原电池的作用 95
4.5.3 双金属原电池的作用 95
第5章 毒害有机物电解还原法 99
5.1 偶氮染料物质的电解还原 99
5.1.1 直接电解法还原偶氮染料 99
5.1.2 分极室电解法还原偶氮染料 101
5.2 电解还原的影响因素 103
5.2.1 电流密度的影响 103
5.2.2 极水比的影响 104
5.2.3 极板间距的影响 105
5.2.4 电解质的影响 107
5.2.5 溶液pH的影响 108
5.3 电解还原反应的电流效率 109
5.3.1 有机物电解还原的电流效率 110
5.3.2 有机物电解还原的电流效率计算 110
5.4 电解还原降解硝基芳香族化合物的机理 114
5.4.1 阴极直接还原 114
5.4.2 阴极间接还原 116
第6章 催化铝内电解法 118
6.1 催化铝内电解反应影响因素 118
6.1.1 催化铝内电解实验体系 118
6.1.2 初始浓度 119
6.1.3 pH 119
6.1.4 反应温度 121
6.1.5 电解质浓度 122
6.1.6 Cu与Al质量比 122
6.1.7 溶解氧 123
6.2 催化铝内电解法处理活性艳红废水机理研究 124
6.2.1 电化学还原 124
6.2.2 铝离子的絮凝作用 126
6.2.3 单质铝的直接还原作用 127
6.2.4 还原反应与反应产物 127
6.2.5 絮凝作用与还原作用的关系 128
6.2.6 反应过程中Al在溶液中的存在形式及其消耗量 129
6.3 催化铝内电解法处理活性艳红废水时钝化现象的研究 132
6.3.1 不同pH条件下催化铝内电解系统批次运行效果 132
6.3.2 钝化机理 133
6.3.3 催化铝内电解系统的活化 136
6.4 用催化铝内电解系统处理实际印染废水 137
6.4.1 催化铝内电解方法转化染料效果 137
6.4.2 催化铝内电解处理印染废水 138
第2篇 催化铁内电解法处理技术与工艺
第7章 催化铁内电解生物预处理方法 143
7.1 上海市某化学工业区污水水质概况 144
7.2 试验工艺的设计 144
7.2.1 预处理段 144
7.2.2 生化段 145
7.3 连续流试验结果及其分析 145
7.3.1 COD和BOD的去除 145
7.3.2 预处理工艺对pH的影响 146
7.3.3 生物脱氮效果及氨氮的去除 147
7.4 中试结果及其分析 148
7.4.1 中试有机碳(COD、BOD)的去除 149
7.4.2 生物脱氮效果及氨氮的去除 149
7.5 其他污染指标的去除及运行中重要的影响因素 150
7.5.1 预处理降低色度效果 150
7.5.2 预处理工艺对磷、硝基苯的去除 150
7.5.3 铁离子的作用 151
第8章 化工区综合化工废水生物预处理工程 152
8.1 上海某工业区污水处理厂工艺概述 152
8.2 催化铁内电解预处理生产性试验 154
8.3 废水中氨氮对催化材料铜消耗的影响 158
8.4 催化铁内电解法工程实践及生产运行效果 161
8.4.1 基本情况 161
8.4.2 处理效果的现场测试研究 163
8.4.3 工程投入运行后长期处理效果 164
8.4.4 运行情况总评 165
第9章 印染废水的脱色及生物预处理工艺 168
9.1 概况 168
9.2 催化铁内电解法连续流小试研究 168
9.2.1 催化铁内电解工艺无氧运行方式研究 169
9.2.2 催化铁内电解工艺有氧运行方式研究 170
9.3 催化铁内电解工艺预处理中试试验研究 172
9.3.1 试验内容 173
9.3.2 试验结果 174
9.3.3 试验结果分析 175
第10章 生物法/催化铁内电解法处理精细化工废水 177
10.1 催化铁内电解预处理工艺 177
10.2 生物法/催化铁内电解法 183
10.2.1 工艺流程的改进与开发 183
10.2.2 悬浮填料段污泥中的铁含量 184
10.2.3 催化铁内电解段对COD的去除效果 184
10.2.4 催化铁内电解对色度的去除效果 185
10.2.5 催化铁内电解处理后pH的变化情况 185
10.3 两工艺流程运行效果对比 186
10.3.1 COD和BOD5去除效果的对比 186
10.3.2 氨氮去除效果的对比 186
10.3.3 色度去除效果的对比 187
10.3.4 问题与讨论 187
第3篇 催化铁内电解方法拓展
第11章 催化铁法与生物法耦合短程脱氮硝化反硝化工艺 191
11.1 耦合短程脱氮工艺影响因素的控制研究 191
11.1.1 耦合生物反应器启动 191
11.1.2 生物耦合短程脱氮的影响因素 193
11.2 耦合反应器中污泥生物学特性 209
11.2.1 生物铁活性污泥微生物量 209
11.2.2 生物耦合工艺改善污泥沉降和压缩性能 209
11.3 污泥生物学形态的研究 210
11.3.1 硝化菌与亚硝化菌种的鉴定 210
11.3.2 扫描电镜图片 211
11.4 单质铁对脱氮的影响 212
11.4.1 单质铁与氨氮直接发生化学反应的可能性 212
11.4.2 不同pH条件下还原铁粉和铁刨花对硝酸盐的去除 212
11.5 耦合反应器同时反硝化 213
第12章 催化铁内电解法去除废水中阴离子表面活性剂 215
12.1 LAS废水处理技术研究现状 215
12.2 催化铁内电解法处理LAS废水可行性研究 217
12.2.1 催化铁内电解法处理LAS效果研究 218
12.2.2 催化铁内电解法机理研究 218
12.3 铁离子对LAS混凝去除过程 220
12.3.1 Fes+的凝聚作用和LAS溶液胶团化过程 220
12.3.2 铁盐对LAS的去除 221
12.3.3 催化铁系统对LAS的去除作用 224
12.4 催化铁内电解法处理LAS影响因素研究 226
12.4.1 LAS浓度的影响 226
12.4.2 溶液初始pH的影响 227
12.5 催化铁内电解法处理多种表面活性剂 229
第13章 催化铁预处理各类其他工业废水的可行性 233
13.1 制药类综合工业废水 233
13.1.1 中试废水来源和性质 233
13.1.2 连续流试验流程和研究内容 234
13.1.3 催化铁预处理段处理效果 235
13.1.4 预处理对后续生物处理的效果 236
13.2 含铬废水 238
13.2.1 试验材料及方法 238
13.2.2 序批式试验结果 238
13.2.3 连续流试验结果 239
13.3 多种工业废水的预处理试验 239
13.3.1 石化混合废水 239
13.3.2 炼油慶水 239
13.3.3 煤气废水 239
13.3.4 钢铁厂焦化废水 240
13.3.5 造纸厂白液废水 240
13.3.6 印刷废水 240
13.3.7 染色针织废水 240
第14章 曝气催化铁混凝工艺 242
14.1 曝气催化铁法的发展 242
14.2 曝气催化铁预处理实际工业废水 242
14.2.1 有机物去除机理 243
14.2.2 磷酸盐去除 245
14.2.3 pH变化情况 246
14.2.4 处理效率的影响因素 248
14.2.5 反应动力学 250
14.2.6 铁消耗的影响因素 251
14.2.7 反应器中污泥的积累量 252
14.3 曝气催化铁法处理低浓度城市废水 253
14.3.1 曝气催化铁工艺的可行性研究 253
14.3.2 中试试验装置 254
14.3.3 中试结果与讨论 255
14.3.4 曝气催化铁工艺的影响因素研究 258
第15章 镀阴极内电解法及其固定床反应器的研究 260
15.1 Cu/Fe内电解法反应表面的研究 260
15.1.1 试验原理与方法 260
15.1.2 铜丝/铁双金属体系反应表面的研究 261
15.1.3 铁镀铜双金属体系反应表面的研究 264
15.2 镀铜催化铁内电解法应用研究 265
15.2.1 镀铜电极最佳镀铜率的选择 266
15.2.2 三种还原体系脱色效果比较 273
15.2.3 共存离子对镀铜双金属体系的影响研究 279
15.3 新型固定反应床的开发 282
15.3.1 新型固定反应床的设计 282
15.3.2 序批试验 283
15.3.3 连续流试验 285
15.3.4 两种催化铁体系的效果对比 289
15.4 他学置换镀铜的研究 295
15.4.1 镀铜基础配方的改进 295
15.4.2 镀铜改进配方的遴选 298
15.4.3 最佳镀铜时间的确定 299
第16章 有关催化铁内电解法的相关研究与发展展望 301
16.1 替代阴极内电解法 301
16.1.1 材料及镀铜主要工艺步骤 301
16.1.2 塑料镀铜阴极内电解法处理效果 302
16.2 催化铁内电解法对生物处理胞外聚合物的影响 302
16.2.1 催化铁内电解法作为生物预处理对活性污泥ESP的影响 303
16.2.2 催化铁内电解法与生物法直接耦合反应器中微生物ESP 304
16.2.3 铁内电解与短程硝化反硝化SBR工艺耦合对EPS的影响 306
16.3 水体修复中催化铁除磷固磷方法的研究 310
16.3.1 催化铁除磷方法影响因素的研究 311
16.3.2 催化铁方法在水体中的实施形式 311
16.3.3 催化铁固磷技术及应用 312
16.4 催化Cu] Fe、Pd/Fe组合体系去除水源水微量有害有机物的研究 312
16.4.1 组合催化铁体系电化学反应影响因素的研究 313
16.4.2 催化Cu/Fe、Pd/Fe组合体系配方及工艺形式 314
16.4.3 组合体系单质铁消耗与铁在水中形态的研究 314
16.4.4 组合体系的钝化和中毒问题及其控制的研究 314
参考文献 316
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