難降解廢水高級氧化技術（簡體書）

《難降解廢水高級氧化技術》重點講解了TiO2光催化、液膜光電催化、電化學氧化、臭氧氧化、類Fenton催化等高級氧化技術。全書分為六章，主要內容包括：高級氧化技術及其應用研究現狀、TiO2光催化反應技術及其應用、液膜光電催化反應技術及其應用、電化學氧化技術及其在垃圾滲濾液處理中的應用、O3/Ca(OH)2氧化反應新體系及其應用、類Fenton催化材料的製備及其應用。
《難降解廢水高級氧化技術》可供環境、化工、水處理等相關領域從事教學、科研、生產的技術人員參考。

全學軍，重慶理工大學化學化工學院院長、教授、博士導師。自1993年以來，主要開展資源化工與新材料和環境化工領域的教學科研工作。在四川大學工作期間（1993―2001年），主要針對攀枝花資源綜合利用開展研究，完成了國家“八.五”重點科技攻關項目“攀鋼高爐渣制取TiCl4和建築材料的研究”子項目、國家“九.五”重點工業試驗項目“200噸/年濕化學法超微TiO2粉體生產線建設”等重要科研項目。2001年6月至今，在重慶理工大學工作期間，針對複雜工業廢水污染控制與資源化的需要，開拓了環境化工研究新領域，完成了“水力噴射空氣旋流耦合場強化高濃氨氮廢水脫氨傳質機理”、“垃圾焚燒發電廠滲濾液處理新工藝與裝備研發”、“高含硫高氨氮焦化廢水生化處理新工藝”等國家自然基金和省部級項目。

《難降解廢水高級氧化技術》講述了是環境工程領域的難題是如何破解的；《難降解廢水高級氧化技術》介紹了TiO2光催化、液膜光電催化、電化學氧化、臭氧氧化、類Fenton氧化等高級氧化技術； “難降解廢水高級氧化技術”從催化材料和新型反應器研發的角度，構建了反應新體系，強化了反應過程，提高了反應效率，降低了廢水處理成本。

目前，隨著我國社會和經濟的不斷發展，環境問題也日益突出，水污染問題越發嚴重，尤其是印染、造紙、制革、電鍍、農藥、化工、醫藥等行業排放的工業廢水，常含有苯系、硝基苯系、鹵代化合物、殺蟲劑、偶氮染料、酚類、內分泌干擾物等難降解有機污染物，常規的生化處理無法將其徹底降解或去除。因此，研究人員研發了TiO2光催化、電化學氧化、Fenton氧化等高級氧化技術，可以有效降解這類有機污染物，甚至能將其徹底礦化為水和CO2。
多年來，重慶理工大學資源環境化工與新材料團隊在難降解廢水處理領域開展了探索研究工作，研發了大量的環境催化新材料和新型高級氧化反應器，主要包括臭氧微泡催化氧化技術及裝備、液膜光電催化氧化材料及裝備、AC/Fe類芬頓催化氧化新材料、電化學脫膠技術、多通道電化學氧化反應器、稀土摻雜TiO2新材料、TiO2光催化過程超聲、超重力強化技術及裝備等。
《難降解廢水高級氧化技術》是重慶理工大學資源環境化工與新材料團隊在該領域多年研究成果的總結，內容涉及TiO2光催化反應技術及其應用、液膜光電催化反應技術及其應用、電化學氧化技術及其在垃圾滲濾液處理中的應用、O3/Ca(OH)2氧化反應新體系及其應用，以及類Fenton催化材料的製備及其應用。本書可供環境工程、化學工程、水污染治理等相關領域從事教學、科研、生產的技術人員參考。
本書由全學軍、徐云蘭、程治良著，全學軍負責全書的策劃、指導和編寫，具體編寫分工為：第1章由程治良編寫，第2章由程治良、趙清華、王富平、葉長英、周文、桑雪梅、熊彥淇、楊露編寫，第3章由徐云蘭編寫，第4章由陳波、譚懷琴、葛淑萍編寫，第5章由羅丹、晏雲鵬、程雯編寫，第6章由周文、程治良編寫。秦險峰、葉鵬、黃小雪、成臣等研究生對書稿進行了校對。本書是集體智慧和辛勤勞動的結晶，值出版之際，我們向為本書出版做出貢獻的所有同志表示最誠摯的感謝！
由於編者水平有限，尤其是對一些探索性的問題研究還不夠深入、系統，因此本書難免存在疏漏之處，敬請廣大讀者批評指正。

著者
2018年3月

第1章高級氧化技術及其應用研究現狀/001
1．1難降解有機廢水的產生及污染現狀002
1．1．1內分泌幹擾物廢水002
1．1．2染料廢水003
1．1．3垃圾滲濾液005
1．2難降解廢水物化處理法及其優缺點006
1．2．1吸附法006
1．2．2膜分離法006
1．2．3常規氧化法007
1．2．4高級氧化法007
1．3高級氧化技術在難降解廢水中的應用進展008
1．3．1TiO2光催化技術008
1．3．2光電催化反應技術010
1．3．3電化學氧化技術011
1．3．4臭氧氧化技術013
1．3．5Fenton/類Fenton氧化技術017
參考文獻018

第2章TiO2光催化反應技術及其應用/021
2．1稀土摻雜TiO2光催化劑及其性能022
2．1．1材料製備與活性評價方法023
2．1．2鑭摻雜TiO2光催化劑性能及表徵026
2．1．3稀土摻雜TiO2光催化劑性能及表徵032
2．1．4稀土摻雜TiO2光催化劑滅菌性能039
2．2微球形稀土摻雜TiO2光催化劑的製備及其性能040
2．2．1微球形TiO2的製備方法及光催化效率的計算040
2．2．2製備工藝參數對TiO2微球光催化活性的影響042
2．2．3製備工藝參數對Gd摻雜TiO2微球光催化活性的影響045
2．2．4TiO2微球、Gd-TiO2微球性能比較047
2．2．5TiO2微球和稀土摻雜TiO2微球的表徵049
2．3多層光源內置式流化床光催化反應器的設計及其性能052
2．3．1反應器的設計與光量子效率的計算052
2．3．2偶氮染料在新型流化床光催化反應器中降解脫氮055
2．3．3雙酚A在新型流化床光催化反應器中的降解規律059
2．4旋轉薄膜漿態光催化反應器的設計及其性能064
2．4．1旋轉薄膜漿態光催化（RFFS）反應器的設計與製作065
2．4．2RFFS反應器與傳統鼓泡漿態反應器光催化性能對比066
2．4．3操作參數對苯酚在RFFS反應器中光催化降解的影響067
2．4．4苯酚在RFFS反應器中的降解動力學067
2．5TiO2光催化反應過程的強化069
2．5．1超聲強化TiO2光催化反應器的設計與製作070
2．5．2超重力強化TiO2光催化反應器的設計與製作072
2．5．3超聲強化TiO2光催化降解甲基橙（MeO）073
2．5．4超重力強化TiO2光催化降解羅丹明B（RhB）079
參考文獻085

第3章液膜光電催化反應技術及其應用/089
3．1液膜光電催化反應器的設計依據091
3．1．1目標污染物的分子結構091
3．1．2目標污染物的光吸收特性093
3．1．3液膜光電催化反應器的設計思路094
3．2TiO2/Ti光電極的製備方法及其表徵094
3．2．1直接熱氧化法094
3．2．2陽極氧化法095
3．2．3溶膠-凝膠法095
3．2．4溶膠-凝膠法製備TiO2/Ti電極的表徵096
3．2．5N、F-TiO2/Ti電極的表徵098
3．2．6Bi2O3-TiO2/Ti電極的表徵100
3．3陽極轉盤液膜光電催化（ARPEC）反應器性能102
3．3．1陽極轉盤液膜光電催化反應器裝置103
3．3．2陽極轉盤液膜光電催化處理廢水的過程104
3．3．3不同方法製備的TiO2/Ti電極的催化性能的比較105
3．3．4溶膠-凝膠法製備TiO2/Ti電極的條件優化107
3．3．5對羅丹明B的處理108
3．3．6對誘惑紅的處理118
3．3．7對實際印染廢水的處理119
3．3．8TiO2/Ti電極穩定性和重現性122
3．4雙轉盤液膜光電催化（DRPEC）反應器性能123
3．4．1雙轉盤液膜光電催化反應器裝置124
3．4．2雙轉盤液膜光電催化反應器處理廢水的過程125
3．4．3對羅丹明B的處理126
3．4．4處理其他染料廢水128
3．4．5實際染料廢水的DRPEC處理129
3．4．6雙轉盤液膜光電催化的降解機理130
3．5陽極斜板液膜光電催化（ASPEC）反應器性能136
3．5．1陽極斜板液膜光電催化反應器裝置137
3．5．2陽極斜板液膜光電催化反應器處理廢水的過程138
3．5．3光電催化降解RhB139
3．5．4ASPEC降解其他模擬染料廢水148
3．5．5ASPEC降解實際印染廢水150
3．5．6太陽光源下ASPEC降解模擬染料廢水151
3．5．7N、F-TiO2/Ti陽極斜板液膜光電催化152
3．5．8TiO2/Ti和N、F-TiO2/Ti電極的催化性能比較153
3．6雙極斜板液膜光電催化（DSPEC）反應器性能155
3．6．1雙極斜板光電催化反應器裝置155
3．6．2雙極斜板液膜光電催化反應器處理廢水的過程155
3．6．3不同過程處理莧菜紅156
3．6．4莧菜紅的脫色和礦化157
3．6．5自生電場和外加電場的比較157
3．6．6斜置Cu電極的作用158
3．6．7循環流量的影響159
3．6．8印染廢水處理159
3．6．9Bi2O3-TiO2/Ti陽極DSPEC處理RBR159
3．7MFC電助雙極斜板液膜光電催化（MPEC）反應器性能161
3．7．1MFC電助雙極斜板液膜光電催化反應裝置161
3．7．2MPEC反應器處理廢水的過程161
3．7．3MFC的啟動163
3．7．4MPEC處理RhB163
3．7．5MPEC處理莧菜紅染料168
3．7．6MPEC處理實際印染廢水170
3．7．7MPEC與生物法聯用的實際應用前景預測171
參考文獻171

第4章電化學氧化技術及其在垃圾滲濾液處理中的應用/175
4．1板框式電化學反應器處理焚燒發電廠垃圾滲濾液生化出水176
4．1．1板框式電化學反應器設計及實驗流程177
4．1．2電化學氧化脫色效果179
4．1．3過程參數對COD和NH3-N去除的影響180
4．1．4電化學氧化去除COD的動力學及其機理探討183
4．1．5反應器能耗比較分析185
4．2多通道電化學反應器處理垃圾滲濾液生化出水188
4．2．1多通道電化學反應器的設計及製作188
4．2．2電化學反應器能耗的計算190
4．2．3電流密度的影響190
4．2．4表觀流速的影響192
4．2．5氯離子濃度的影響192
4．2．6比電極面積的影響193
4．2．7多通道電化學反應器能耗分析195
4．3電化學法去除生物源有機納米膠體195
4．3．1實驗流程及膜過濾通量的計算196
4．3．2電化學處理時間的影響196
4．3．3比電極面積的影響197
4．3．4電化學處理出水靜置時間的影響198
4．3．5電化學處理出水靜置過程中COD和餘氯的變化規律199
4．3．6電化學處理前後垃圾滲濾液過濾性能的比較200
4．4電化學降解垃圾滲濾液生化出水中有機污染物的機理201
4．4．1實驗方法及氣質測定條件202
4．4．2垃圾滲濾液生化出水中有機污染物成分分析203
4．4．3電化學處理不同時間的廢水中有機污染物的去除特性205
4．5垃圾滲濾液生化出水電化學處理出水的環境醫學評價207
4．5．1實驗水樣水質及斑馬魚實驗流程207
4．5．2電化學處理後出水的毒性分析208
4．5．3滲濾液生化出水的毒性分析210
參考文獻211

第5章O3/Ca(OH)2氧化反應新體系及其應用/213
5．1微泡O3/Ca(OH)2氧化反應新體系214
5．1．1催化臭氧氧化反應器的應用現狀214
5．1．2微納米氣泡在水處理中的應用215
5．1．3微泡O3/Ca(OH)2氧化反應新體系的提出218
5．2微泡反應器的設計及其傳質和產生羥基自由基的性能218
5．2．1臭氧微泡反應器的設計與製作219
5．2．2臭氧微泡反應器處理廢水過程中O3和·OH濃度的測定221
5．2．3臭氧微泡反應器數值模擬分析222
5．2．4不同操作參數對微泡反應器液相中O3和·OH濃度的影響229
5．2．5微泡反應器與傳統鼓泡反應器的性能比較232
5．3O3/Ca(OH)2氧化處理垃圾滲濾液生化出水提高膜分離性能234
5．3．1垃圾滲濾液水質及實驗裝置235
5．3．2Ca(OH)2催化O3氧化處理生化出水小試實驗效果240
5．3．3Ca(OH)2催化O3氧化處理生化出水中試實驗效果245
5．3．4Ca(OH)2催化O3氧化處理生化出水提高反滲透性能247
5．3．5Ca(OH)2催化O3氧化處理生化出水提高納濾性能及機理252
5．4O3/Ca(OH)2體系結合微泡反應器處理典型化工廢水259
5．4．1O3/Ca(OH)2體系結合微泡反應器氧化處理酸性紅18260
5．4．2O3/Ca(OH)2體系結合微泡反應器氧化處理苯酚廢水268
5．4．3O3/Ca(OH)2體系結合微泡反應器氧化處理對硝基苯酚廢水274
參考文獻279

第6章類Fenton催化材料的製備及其應用/283
6．1Fe/AC催化材料的製備及表徵284
6．1．1Fe/AC催化劑的製備285
6．1．2Fe/AC材料的DTA分析286
6．1．3Fe/AC材料的XRD分析286
6．1．4Fe/AC材料的FT-IR分析287
6．2Fe/AC催化H2O2降解雙酚A的性能288
6．2．1實驗流程及測定方法288
6．2．2AC對Fe3+的吸附性能 290
6．2．3不同鐵源對Fe/AC材料性能的影響291
6．2．4載Fe3+量對Fe/AC催化性能的影響292
6．2．5煆燒溫度對Fe/AC催化活性和穩定性的影響294
6．2．6Fe/AC催化劑的穩定性295
6．3Fe/AC催化H2O2降解雙酚A的工藝優化296
6．3．1反應時間對催化降解BPA的影響297
6．3．2反應溫度對催化降解BPA的影響297
6．3．3溶液pH值對催化降解BPA的影響298
6．3．4Fe3+ /H2O2摩爾比對催化降解BPA的影響 299
6．3．5過氧化氫用量對催化降解BPA的影響299
6．3．6Fe/AC催化降解BPA的動力學過程300
參考文獻302