高級氧化還原技術可利用高活性自由基分解難降解有機物，是分解水中持久性有機污染物(POPs)極具前景的技術。本書介紹催化臭氧氧化、非均相類芬頓、活化過硫酸鹽氧化、電化學和光催化等典型高級氧化還原技術在水中POPs等難降解性有機物去除研究方面的應用基礎研究成果。重點介紹以強化高級氧化還原過程為目標的高效催化材料的設計和制備方法、新型反應器的構建、與其他技術的耦合方法和原理等。
目 錄
叢書序
前 言
第1章 緒論 1
1.1 持久性有機污染物簡介 1
1.2 POPs污染控制技術概述 4
1.3 本書的內容和目標 11
參考文獻 11
第2章 催化臭氧氧化技術 15
2.1 臭氧氧化及催化臭氧氧化概述 15
2.1.1 臭氧氧化分解POPs的基本原理 16
2.1.2 催化臭氧氧化分解POPs的基本原理 18
2.1.3 常見的非均相催化劑 20
2.2 提高催化臭氧氧化材料性能的方法 26
2.2.1 多孔載體 26
2.2.2 多孔催化劑 31
2.2.3 均相/非均相間的自轉換 38
2.2.4 非金屬元素摻雜的碳材料 45
2.3 催化臭氧氧化耦合膜分離技術 52
2.3.1 復合金屬氧化物催化臭氧氧化分離膜的制備方法及性能 52
2.3.2 多級孔結構分離層對催化臭氧氧化分離膜性能的提高作用 62
2.3.3 催化臭氧氧化分離膜的中試設備及性能 75
2.4 本章小結 79
參考文獻 79
第3章 芬頓技術 82
3.1 芬頓技術概述 82
3.1.1 均相芬頓技術基本原理 82
3.1.2 非均相類芬頓技術基本原理 84
3.2 多孔結構非均相催化劑及催化過程強化機理 85
3.2.1 多孔載體 85
3.2.2 多孔催化劑 87
3.3 催化劑中Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循環過程的強化方法與原理 94
3.3.1 過渡金屬元素摻雜 94
3.3.2 Fe(Ⅲ)電子云密度的調控 105
3.3.3 反應物對Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循環過程的自強化作用 112
3.4 本章小結 116
參考文獻 116
第4章 硫酸根自由基氧化技術 119
4.1 硫酸根自由基簡介 119
4.2 零價鐵活化過硫酸鹽 121
4.3 鈣鈦礦活化過硫酸鹽 127
4.3.1 鈣鈦礦催化劑制備與表征 127
4.3.2 鈣鈦礦催化劑的催化降解性能研究 131
4.3.3 降解過程的活性物種識別 137
4.4 摻雜多孔碳活化過硫酸鹽 138
4.4.1 氮摻雜多孔碳活化過硫酸鹽 139
4.4.2 鈷、氮共摻雜多孔碳活化過硫酸鹽 154
4.5 本章小結 172
參考文獻 172
第5章 電化學技術 177
5.1 電化學技術分類、基本原理和常用材料 177
5.1.1 電化學氧化技術 177
5.1.2 電化學還原技術 180
5.1.3 電芬頓技術 182
5.1.4 電增強吸附技術 184
5.2 新型碳材料電極的制備及其電化學還原脫鹵性能 187
5.2.1 碳纖維載鈀電極脫氯性能 187
5.2.2 多壁碳納米管載鈀電極脫氯性能 191
5.2.3 石墨烯載鈀電極脫溴性能 203
5.2.4 氮摻雜金剛石電極脫溴和脫氟性能 208
5.3 電增強吸附去除POPs的原理和方法 220
5.3.1 電增強碳納米管吸附污染物 220
5.3.2 電增強碳纖維吸附污染物 229
5.4 電化學法制備H2O2及原位電芬頓分解POPs的原理和方法 241
5.4.1 多孔碳電極的制備及其氧還原產H2O2的性能 241
5.4.2 元素摻雜提高多孔碳產H2O2速率的方法 251
5.4.3 基于三維結構碳電極的電芬頓過程 257
5.5 本章小結 264
參考文獻 264
第6章 光催化技術 267
6.1 光催化降解POPs概述 267
6.2 提高光子吸收效率的方法 270
6.2.1 納米陣列結構光催化材料 270
6.2.2 利用量子限域效應提高光吸收效率 273
6.2.3 利用光子晶體材料提高光吸收效率 280
6.3 可見光光催化材料 288
6.3.1 摻雜和敏化TiO2 288
6.3.2 局域表面等離子共振 296
6.3.3 窄帶半導體 305
6.4 促進光生電荷分離的方法 317
6.4.1 施加偏壓 317
6.4.2 構建異質結光催化材料 322
6.5 強化界面反應的方法 396
6.5.1 活性晶面優勢暴露材料 396
6.5.2 分子印跡聚合物修飾TiO2納米管 401
6.6 光催化與其他技術的耦合 404
6.6.1 光催化與膜分離技術的耦合 404
6.6.2 光催化耦合等離子體技術 438
6.7 本章小結 444
參考文獻 445
附錄 縮略語(英漢對照) 450
索引 453
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