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1 绪论1

1.1 引言1

1.1.1 工业废水与高盐有机废水1

1.1.2 高盐有机废水处理技术3

1.2 电化学与环境工程7

1.2.1 电化学7

1.2.2 电化学法在环境保护中的应用10

1.3 电极材料与电极反应器12

1.3.1 电极材料与半导体电化学12

1.3.2 电极反应器的分类14

1.3.3 电化学反应衡量指标16

1.4 填充床电极反应器20

1.4.1 产生背景20

1.4.2 填充床电极反应器的发展21

1.4.3 填充床电极反应器的研究现状22

1.4.4 填充床电极反应器的影响因素23

1.5 有机物电催化氧化机理26

1.5.1 直接氧化26

1.5.2 间接氧化30

1.6 有机物阳极氧化动力学31

1.6.1 有机物阳极氧化基本模型31

1.6.2 有机物阳极氧化衍生模型32

1.6.3 有机物阳极氧化基本模型的应用34

参考文献36

2 填充床电极反应器材料学基础39

2.1 引言39

2.2 阳极制备及表征40

2.2.1 阳极分类40

2.2.2 阳极制备44

2.2.3 阳极表征46

2.3 高性能填料制备及表征52

2.4 电化学体系物化特性表征方法55

2.4.1 伏安分析法55

2.4.2 电极极化59

2.4.3 电极交流阻抗61

2.5 填充床电极反应器宏观性能表征64

2.5.1 阳极强化寿命测试64

2.5.2 床层拓展系数65

2.5.3 阳极对有机物的氧化选择系数67

2.5.4 有机物在粒子电极上的氧化电流占比69

参考文献71

3 填充床电极反应器多元反应动力学75

3.1 填充床电极反应器的反应速率75

3.1.1 反应级数75

3.1.2 电催化氧化有机物反应速率77

3.1.3 电流效率82

3.2 有机物电催化氧化阶段反应理论84

3.2.1 反应器中污染物浓度的分布84

3.2.2 有机物电催化氧化过程ACE的变化88

3.2.3 动态运转时反应器电耗预估91

3.2.4 动态运转时所需电极面积的预测92

3.2.5 模型评价93

3.3 有机物电催化氧化通用能量模型95

3.3.1 能耗分析95

3.3.2 模型的推导96

3.3.3 通用能量模型的简化98

3.4 氧化剂产生量的理论计算99

3.4.1 间歇操作99

3.4.2 动态操作100

3.5 理论模型的应用101

3.5.1 试验设计101

3.5.2 数据分析103

3.5.3 阶段反应理论的应用105

3.5.4 通用能量模型的应用109

参考文献110

4 填充床电极反应器流固电多相耦合机制115

4.1 流固电多相体系电化学性能115

4.1.1 电极、填料、液相界面的双电层115

4.1.2 零电荷电势118

4.1.3 反应器宏观等效电路119

4.2 填充床电极反应器传质系数的确定121

4.2.1 电化学传质基础理论121

4.2.2 边壁效应与返混的影响124

4.2.3 电化学传质基本方程126

4.3 床层电流分布特性131

4.3.1 电极过程动力学131

4.3.2 有机物电氧化本征动力学133

4.3.3 几点说明139

4.4 床层电势分布特性140

4.4.1 反应控制141

4.4.2 复相控制142

4.4.3 扩散控制143

4.5 床层超电势分布特性144

参考文献146

5 填充床电极反应器设计优化148

5.1 反应器设计优化模型148

5.1.1 反应器设计148

5.1.2 基建投资费用的确定150

5.1.3 运行成本的确定153

5.2 填充床电极反应器优化设计数学模型154

5.2.1 目标函数的组成154

5.2.2 反应器优化设计数学模型154

5.2.3 约束条件155

5.3 阳极与填料的优化选择156

5.3.1 阳极材料优选156

5.3.2 填料优选156

5.4 恒流操作反应器159

5.4.1 情景未定条件时的反应器优化设计160

5.4.2 基建投资已定条件下的反应器优化设计163

5.5 多级操作反应器167

5.5.1 全费用最低时的反应器优化设计169

5.5.2 已定反应器的操作条件优化设计172

参考文献173

6 填充床电极反应器的工程实践174

6.1 甘氨酸生产废水处理174

6.1.1 概述174

6.1.2 小型实验176

6.1.3 中试183

6.1.4 问题及对策185

6.2 DSD酸生产废水的处理186

6.2.1 概述186

6.2.2 实验结果与讨论187

6.2.3 几点讨论190

6.3 氯化亚砜及OB酸生产废水的处理191

6.3.1 概述191

6.3.2 实验设计192

6.3.3 实验结果及讨论193

6.3.4 工程应用196

6.4 垃圾渗滤液的处理197

6.4.1 概述197

6.4.2 垃圾渗滤液的处理199

6.4.3 反应器的标准化200

参考文献201