第一章高级氧化技术在水处理中的应用1

第一节臭氧氧化1

一、臭氧的性质1

二、臭氧的发生装置1

三、臭氧氧化的影响因素3

四、臭氧氧化的基本原理4

五、臭氧氧化在水处理中的应用6

六、单独臭氧化水处理的缺陷8

第二节高铁氧化9

一、概述9

二、高铁在水溶液中的稳定性10

三、高铁酸盐的制备10

四、高铁酸盐的标定11

五、高铁酸盐在水处理中的应用12

第三节Fenton均相催化氧化14

一、概述14

二、Fenton氧化的基本原理 14

三、Fenton氧化的影响因素15

四、Fenton氧化技术的优点17

五、Fenton氧化在水处理中的应用17

第四节湿式氧化21

一、概述21

二、湿式氧化的基本原理22

三、湿式氧化的主要影响因素24

四、催化湿式氧化25

五、助加催化湿式氧化28

六、催化湿式H2O2氧化29

七、湿式氧化法的应用31

第五节超临界水氧化32

一、概述32

二、超临界水的特征32

三、超临界水氧化的基本原理36

四、超临界水氧化技术的不足38

五、催化超临界水氧化技术40

六、超临界水氧化技术的应用41

第六节光催化氧化43

一、概述43

二、光催化氧化的基本原理43

三、催化剂的制备45

四、催化剂的表征46

五、光催化反应器48

六、光催化氧化的影响因素50

七、提高光催化反应效率的途径52

八、光催化氧化技术的应用54

第七节电催化氧化56

一、概述56

二、电催化氧化的基本原理56

三、电催化氧化所需电极材料58

四、电催化氧化反应器59

五、 电催化氧化技术的优缺点62

六、电催化氧化技术的应用63

第八节光电催化氧化64

一、概述64

二、光电催化氧化的基本原理65

三、光电极的制备66

四、光电催化氧化反应器67

五、光电催化氧化的影响因素68

六、纳米TiO2光电催化技术70

七、光电催化氧化技术的应用72

第九节超声空化氧化73

一、概述73

二、超声波技术的发展现状74

三、超声空化理论75

四、空化产生的基本效应77

五、影响超声氧化的因素78

六、超声波对生物体的作用81

七、超声技术的应用83

第十节微波氧化86

一、概述86

二、微波的性质86

三、微波诱导催化技术87

四、微波杀菌消毒技术89

五、微波环境分析技术91

六、微波辅助提取技术94

七、微波氧化技术应用98

参考文献99

第二章纳米技术在水处理中的应用101

第一节概述101

第二节纳米微粒的基本理论及其物理化学

特性101

一、纳米粒子的基本物理效应101

二、纳米微粒的物理特性103

三、纳米微粒的化学特性105

第三节半导体纳米颗粒的光催化技术108

一、纳米颗粒的制备108

二、纳米颗粒的表征113

三、纳米颗粒光催化技术的应用116

第四节纳米材料的磁性吸附技术119

一、纳米磁性材料的制备120

二、影响纳米磁性材料的因素122

三、磁性纳米材料的分类123

四、纳米磁性物质在废水处理中的应用123

第五节纳米材料的吸附与强化絮凝126

一、纳米材料的强大吸附性能126

二、纳米材料的强化絮凝作用129

参考文献131

第三章膜技术在水处理中的应用134

第一节膜的基础知识134

一、膜的定义134

二、膜的结构与分类134

三、膜材料135

四、膜组件135

五、膜分离技术140

六、膜系统的运行工艺过程143

第二节膜生物反应器147

一、膜生物反应器的发展与研究现状147

二、膜生物反应器的类型148

三、膜生物反应器的优点150

第三节曝气式膜生物反应器和萃取式膜生

物反应器150

一、曝气式膜生物反应器151

二、萃取式膜生物反应器158

三、曝气式和萃取式膜生物反应器生物膜

的模型160

第四节膜污染与膜清洗161

一、膜污染161

二、膜污染的形式、类型和污染物质161

三、膜污染的影响因素163

四、膜污染机理研究167

五、膜污染几种模型简介168

六、膜污染控制技术170

七、膜清洗技术172

八、膜清洗过程中需要注意的问题176

九、膜污染的定性定量分析177

十、膜污染过程研究方法178

参考文献178

第四章高级氧化技术的联合应用181

第一节催化臭氧化181

一、均相催化臭氧化181

二、非均相金属催化臭氧化182

三、催化臭氧化技术的应用范围和不足185

第二节臭氧/光催化氧化技术185

一、O3/UV氧化技术185

二、TiO2/O3/UV氧化技术188

第三节超声/臭氧联用190

一、概述190

二、超声/臭氧技术作用机理190

三、超声/臭氧技术的应用191

第四节超声/光催化联用192

一、超声/光催化降解有机污染物机理192

二、声光协同催化氧化反应器194

三、声光催化在水处理中的应用195

第五节超声/电化学联用195

一、超声/电化学降解原理195

二、超声/电化学体系的影响因素196

三、超声/电化学技术的应用198

四、超声/电化学技术的问题198

第六节微波强化光催化氧化技术199

一、微波强化光催化氧化的基本原理199

二、影响微波强化光催化氧化效果的

因素199

参考文献201 2100433B

本书较系统介绍了国内外多种水处理新技术，包括高级氧化技术、纳米技术、膜技术以及高级氧化技术的联合应用。本书综合了各种技术的前沿研究成果，资料丰富，对从事水处理技术的研究、开发、设计人员有较大参考价值，也可作为高等院校相关专业教材或参考用书。

1、小波分析作为一种新兴的理论，是数学发展史上的重要成果。小波分析已经广泛应用于理论数学、应用数学、信号处理、语音识别与合成、自动控制和图像处理与分析等领域。同传统的傅立叶分析相比，小波分析的最大优势在于可以同时在时频两方面实现局部化分析。研究学者应用小波分析理论对地震波的瞬时谱进行估计，此时的瞬时谱可以考虑地震动的频率非平稳性；然后将估计的瞬时谱带入三角级数模型生成人工地震波。为了拟合给定设计反应谱，研究者将生成的人工地震波的小波谱进行适当的调整直至人工地震波的反应谱与设计反应谱相一致，从而生成与给定设计反应谱相一致的地震波。为了研究地震强度对结构反应的影响，研究者使用CANNY程序对两个抗震设防等级为8度的建筑进行了弹塑性时程分析，并对结构在10条实际地震波和15条人工地震波作用下弹塑性时程分析的结果和输入地震波的各种控制指标的关系进行了对比分析。结果表明，早先提出的基于小波分析的地震强度指标由于考虑了地震动的时频局部化特性，可以较好的评估地震动强度对结构的影响。

2、采用基于状态相关的剪胀理论的临界状态砂土模型，以SUMDES2D为有限元平台，对直接建造在基岩上的心墙堆石坝进行了1组抗震性能计算，分析了坝体在不同的地震强度下的动力响应，以研究地震强度对土石坝变形机理的影响。计算结果表明，地震强度越大，地震所引发永久变形和局部变形就越大;局部土单元的动力响应，揭示位于坝体上游坝坡马道附近单元由于密实度小，在应力不大的情况下就达到材料的临界状态，随着地震强度的增加，该部位由稳定逐步过渡到"临界状态"，而后沿着临界状态线发展，土单元由稳定逐步过渡到"流动变形"。

3、近几年来，在一些发达国家，基于概率理论的新一代抗震性能评估方法已开始用于特定建筑物的抗震性能评估。研究基于全概率理论的新一代抗震性能评估方法，并将其应用于我国建筑结构的抗震性能评估，对于减灾防灾和提高建筑结构的抗震性能有重要意义。以FEMA P-58的抗震性能评估流程为框架，结合我国建筑结构的特点和规范要求，以某一单个建筑物为对象，采用有限元分析软件PERFORM 3D和抗震经济性能评估分析软件PACT，用增量动力分析(IDA)方法进行建筑物各个强度状态的易损性分析;用基于强度的性能评估方法，依据构件易损性分组和人员流动模型，得到包括人员伤亡、修复和重建造价以及居住中断时间等建筑性能的概率分布，为我国建筑结构的抗震性能评估提供了参考。 2100433B

内容简介

《反应过程、设备与工业应用》是“过程设备与工业应用丛书”的一个分册，本书在系统介绍化学反应基本理论的基础上，分别详细介绍了釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器、离子交换反应器、电化学反应器、膜生物反应器以及其他一些新式化学反应器的工作特性、设计原理、工业应用及评价。

《反应过程、设备与工业应用》不仅适用于石油、化工、生物、制药、食品、医药、环境、机械等专业的高等学校的教师、研究生及高年级本科生阅读，同时对相关行业的工程技术人员、研究设计人员也会有所帮助。

目录

第1章绪论

1.1过程工业与工业化学过程/001

1.1.1过程工业/001

1.1.2工业化学过程/002

1.2化学反应过程的基本规律/004

1.3反应过程与设备的关系/006

1.3.1最优化的经济目标/006

1.3.2最优化的技术目标/007

1.4化学反应与反应设备的分类/008

1.4.1化学反应的分类/008

1.4.2工业反应设备的类型/009

1.5化学反应器的设计与放大/012

1.5.1化学反应器的设计原则/012

1.5.2工业反应器的放大/013

1.6化学反应过程与设备的发展/015

第2章化学反应过程基本理论

2.1化工原料资源/018

2.1.1煤炭/019

2.1.2石油/021

2.1.3天然气/023

2.1.4生物质/023

2.1.5工业“三废”/025

2.2化学反应动力学基础/026

2.2.1化学反应速率/026

2.2.2反应速率的影响因素/027

2.2.3复杂反应的动力学表达/030

2.3反应器的操作方式/032

2.4反应器计算的基本方程式/033

2.4.1反应动力学方程式/034

2.4.2物料衡算式/035

2.4.3热量衡算式/035

2.5均相理想反应器/036

2.5.1均相反应器的特点/036

2.5.2釜式反应器的设计与操作/037

2.5.3管式反应器的设计与操作/043

2.6连续流动反应器的停留时间分布/045

2.6.1非理想流动/045

2.6.2停留时间分布函数/046

2.6.3停留时间分布函数的应用/048

2.7非理想流动/049

2.7.1非理想流动模型/050

2.7.2非理想流动对反应结果的影响/053

参考文献/055

第3章釜式反应器

3.1间歇操作釜式反应器工艺计算/057

3.1.1反应时间/057

3.1.2反应器有效体积/058

3.2连续操作釜式反应器工艺计算/059

3.2.1单段连续釜式反应器/060

3.2.2多段连续釜式反应器/060

3.3搅拌器/063

3.3.1搅拌的混合机理和液体流动特性/064

3.3.2常用搅拌器的类型及性能特征/067

3.3.3搅拌功率/072

3.4搅拌釜式反应器的传热/078

3.4.1反应釜的传热装置/078

3.4.2高温热源的选择/080

3.5搅拌反应釜传热系数的计算/082

3.5.1反应器内壁对流传热系数的计算/083

3.5.2蛇管外壁对流传热系数的计算/084

3.6立式搅拌反应釜的选用/085

3.6.1搅拌器的选型/085

3.6.2立式搅拌反应釜的选型/086

3.7釜式反应器在硝基苯生产中的应用/088

3.7.1生产工艺/088

3.7.2硝化剂/090

3.7.3硝化反应器/091

3.7.4硝化反应器的放大设计/092

参考文献/094

第4章管式反应器

4.1管式反应器的计算基础方程式/096

4.1.1计算基础方程式/097

4.1.2空间速度与空间时间/097

4.2液相管式反应器的设计/098

4.2.1等温液相管式反应器/098

4.2.2变温液相管式反应器/099

4.3气相管式反应器的设计/101

4.4管式反应器的数学模拟/102

4.4.1管式反应器的数学模型/103

4.4.2数学模型方程的求解/104

4.5反应器类型和操作方式的比较/104

4.5.1生产能力的比较/105

4.5.2反应选择性比较/107

4.5.3操作与计算最优化/109

4.6管式反应器在环氧乙烷生产中的应用/109

4.6.1乙烯氧化合成环氧乙烷的反应机理/111

4.6.2反应过程的影响因素/112

4.6.3氧化反应器的设计/117

4.6.4氧化反应器的结构特点/120

4.7管式反应器在聚乙烯生产中的应用/121

4.7.1聚乙烯的分子结构及分类/122

4.7.2聚乙烯的生产工艺/123

4.7.3乙烯自由基聚合原理及动力学/126

4.7.4高压管式反应器/130

参考文献/133

第5章塔式反应器

5.1塔式反应器的类型及构造/135

5.1.1塔式反应器的分类/135

5.1.2塔式反应器的一般构造/136

5.1.3附属装置/137

5.1.4塔类型的选择/139

5.2板式塔/139

5.2.1板式塔的结构/140

5.2.2塔板类型/140

5.2.3浮阀塔的设计计算/142

5.3填料塔/146

5.3.1物理吸收过程/146

5.3.2化学吸收过程/147

5.3.3填料塔的设计/151

5.4鼓泡塔/156

5.4.1鼓泡塔的操作状态/156

5.4.2鼓泡塔内的流动特性/157

5.4.3鼓泡塔内的传热特性/161

5.4.4鼓泡塔的工业应用/162

5.5塔设备设计常见错误/171

5.6喷射反应器/173

5.6.1喷射反应器的研究现状及进展/173

5.6.2喷射反应器的应用/174

参考文献/177

第6章固定床反应器

6.1固定床反应器的构造/179

6.2固定床反应器内的流体流动/181

6.2.1催化剂颗粒直径和形状系数/181

6.2.2床层空隙率/182

6.2.3流体在固定床中的流动特性/183

6.2.4流体流过固定床层的压力降/184

6.3固定床反应器内的传热/185

6.3.1床层对壁总传热系数/185

6.3.2床层有效导热系数/187

6.3.3表观壁膜传热系数/189

6.3.4流体与催化剂颗粒间的传热系数/191

6.4固定床反应器内的传质/191

6.4.1流体与催化剂颗粒外表面间的传质/192

6.4.2催化剂颗粒内部的传质/194

6.4.3床层内的混合扩散/196

6.5固定床反应器的设计/197

6.5.1总反应速率方程式/197

6.5.2反应器的设计/199

6.6固定床反应器在合成氨生产中的应用/201

6.6.1一氧化碳变换的基本原理/202

6.6.2一氧化碳变换的工艺过程/206

6.6.3变换反应器/207

6.6.4变换反应器的新发展/210

6.7固定床反应器的日常运行与操作/212

6.8固定床反应器在二甲醚生产中的应用/214

6.8.1二甲醚的合成技术/215

6.8.2甲醇脱水工艺及反应器设计/217

参考文献/223

第7章流化床反应器

7.1流态床反应器的特性/226

7.1.1流态化/226

7.1.2散式流化床和聚式流化床/227

7.1.3流化床中的气泡及其行为/227

7.1.4流化床的异常现象及处理方法/228

7.1.5流化床反应器内的传质/229

7.1.6流化床反应器内的传热/231

7.2流化床反应器的设计/232

7.2.1反应器直径与高度的确定/232

7.2.2压力降的计算/234

7.2.3反应器的数学模型/237

7.3流化床反应器的运行与操作/239

7.4流化床反应器在丙烯腈生产中的应用/241

7.4.1丙烯腈生产工艺/242

7.4.2丙烯氨氧化反应器/245

7.5流化床反应器在苯胺生产中的应用/248

7.5.1苯胺的生产路线/248

7.5.2加氢流化床反应器/250

7.6流化床反应器的研究发展/255

参考文献/257

第8章离子交换反应器

8.1离子交换法的基本原理/260

8.1.1离子交换平衡/260

8.1.2离子交换速率/261

8.2离子交换剂与离子交换树脂/262

8.2.1离子交换剂/262

8.2.2离子交换树脂/263

8.2.3离子交换树脂的类型/264

8.2.4离子交换树脂的物理性能/266

8.2.5离子交换树脂的化学性质/267

8.3离子交换反应器的应用/269

8.3.1离子交换反应的特性/269

8.3.2离子交换软化除盐/270

8.3.3软化与除碱/272

8.3.4复床、混床除盐/274

8.4离子交换器的工作过程/276

8.4.1固定床离子交换器间歇工作过程/276

8.4.2一级复床的工作过程/281

8.4.3连续式离子交换器工作过程/282

8.5离子交换器/283

8.5.1固定床离子交换器/283

8.5.2移动床离子交换器/287

8.5.3连续床离子交换器/287

8.5.4混合床离子交换器/288

8.5.5浮动床离子交换器/288

8.5.6双室浮动床离子交换器/290

8.5.7回程式离子交换器/291

8.5.8离子交换柱/293

8.6离子交换装置的设计/293

8.6.1设计依据/293

8.6.2系统的参数计算/294

参考文献/295

第9章电化学反应器

9.1电化学反应器/298

9.1.1电化学反应器的主要构件/299

9.1.2二维反应器/299

9.1.3三维反应器/302

9.2电解槽/302

9.2.1电极反应/303

9.2.2法拉第电解定律/303

9.2.3分解电压与极化现象/304

9.2.4电解槽的分类及构造/305

9.2.5电解槽的工艺设计/307

9.3电化学反应器的工业应用/309

9.3.1电解氧化法处理废水/309

9.3.2电解还原法处理无机污染物/310

9.3.3电解凝聚与电解气浮/314

9.3.4电解消毒/316

9.4电化学技术的发展方向/317

9.4.1阳极材料/317

9.4.2电化学反应器（electrochemical reactor）/318

9.4.3电化学组合工艺/319

9.4.4生物膜电极法/319

参考文献/320

第10章膜生物反应器

10.1膜反应器/321

10.1.1分离膜/321

10.1.2膜反应器/326

10.2生物反应器/330

10.2.1生物反应器的特点及分类/331

10.2.2大型生物反应器设计与放大/332

10.2.3微型生物反应器/333

10.2.4动物细胞及组织工程反应器/335

10.2.5酶反应器/338

10.3膜生物反应器/339

10.3.1膜生物反应器的形式/339

10.3.2膜生物反应器的类型/340

10.3.3新型膜生物反应器/343

10.3.4膜生物反应器的应用/345

10.4膜污染控制技术/347

10.4.1膜污染控制措施/348

10.4.2膜污染的清洗/349

参考文献/350

第11章其他反应器

11.1气液固三相反应器/352

11.2涓流床反应器/354

11.2.1涓流床的流体力学/355

11.2.2涓流床反应器中的传质/356

11.2.3涓流床反应器中的传热/357

11.2.4涓流床反应器的结构/359

11.2.5涓流床反应器的设计与放大/360

11.3热管反应器/361

11.3.1热管的工作原理/361

11.3.2热管的结构/362

11.3.3热管的主要特性/363

11.3.4热管反应器的应用/363

11.4径向反应器/364

11.4.1乙苯脱氢反应原理/365

11.4.2乙苯催化脱氢生产过程/365

11.4.3脱氢径向反应器/367

11.4.4轴径向反应器的开发/369

11.5微反应器/369

11.5.1微反应器的结构/370

11.5.2微反应器的主要特点/370

11.5.3聚合反应器的类型/371

11.5.4微反应器在聚合反应中的应用/372

参考文献/379 2100433B