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电化学技术在环境工程中的应用 - 冯玉杰、李晓岩、尤宏、丁凡
出版日期:2002年5月
电化学在100多年的发展中，不但自身发展迅速，已形成了较完善的理论与应用体系，且电化学技术作为一门应用技术在许多工业领域中均获得了应用。其应用领域涉及传感器、自动控制、分析、腐蚀与防护、表面技术、能源生产、材料和化学品制造、物质循环利用、污染物处理等。
近年来电化学技术在环境化工中的应用得到快速、广泛的发展，其原因主要是因为人们对环境保护的意识逐年增强，对一些具有潜在危害的污染物和有毒物质的处理的要求也更加严格，此外从经济或其他方面考虑，有价值化学物质和试剂的回收利用逐渐受到重视，而在污染物回收、污染去除方面，电化学技术具有其独特的优势。这些均使环境电化学在理论、技术和工程方面取得了快速的进展，尤其是用于电化学装备的电极材料和膜材料等的发展更是日新月异。电化学装备的生产也逐渐形成规模，且商业化的应用也逐渐扩大。
无论从污染物治理、有机电合成，还是从能源、资源角度讲，电化学作为一门“清洁技术”，其应用领域正在逐渐扩大，例如：清洁能源体系、有机及无机物的电合成、电化学传感器等，使得电化学技术成为了解决人类面临的环境问题的有利武器。
本书是在近年来哈尔滨工业大学和香港大学在环境电化学领域所开展的科研工作的基础上完成的，书中对作者近几年来在电催化电极开发、电化学消毒、电分析等方面的内容也做了总结。编写过程中，既充分体现了电化学学科自身的特点及研究方法，又详细介绍了相关领域的研究现状和今后的发展方向。书中多处讨论了电催化电极的开发与研制问题，强调功能性电极在环境电化学体系中的重要性。
本书共分9章，除绪论外，全书分为5部分。电化学理论(第2章、第3章)、电化学处理(第4章、第5章)、电化学清洁生产(第6章)、电化学防护(第7章)、环境中的电分析技术(第8章)、电化学清洁能源(第9章)等。全书由哈尔滨工业大学冯玉杰、尤宏，香港大学李晓岩、丁凡共同完成。第1、2、3、6、7章由冯玉杰执笔，第4、5章及第3章的部分内容由李晓岩、丁凡共同完成，第8、9两章由尤宏执笔。全书由冯玉杰统稿。在编写过程中，引用了一些参考文献中的图、表和数据，在此向相关作者表示感谢。
由于编者水平有限，书中错误和疏漏之处在所难免，请有关专家和广大读者批评指正。
作者2002年4月
电化学技术在环境工程中的应用目录
第1章绪论1
11电化学及其研究与应用内容1
12环境问题3
121环境污染物与治理4
122资源与环境问题7
123清洁生产9
13电化学工程与环境问题10
参考文献12
第2章电化学基础理论13
21电化学体系的基本结构单元13
211电极13
212电解质溶液15
213隔膜16
22电化学中的几个基本概念16
221电化学反应及电子、电荷和电流16
222电位与电压17
223法拉第定律24
224电流效率25
225能耗28
23电极/溶液界面的特性——双电层29
231双电层的结构29
232双电层中剩余电荷的巨大作用32
24零电荷电势与表面吸附33
25电化学传质理论34
251扩散34
252电迁移37
253对流41
26电极反应动力学简介42
参考文献46
第3章电极结构与电催化特性47
31电极对电化学过程的影响47
311电极材料的基本要求47
312电极材料对电极反应及电化学工程的影响48
32电催化及电催化电极51
321电极材料的发展51
322电极材料的种类53
323电催化反应与电催化电极58
33半导体电化学基础63
331半导体材料结构与导电机理63
332半导体材料的双电层结构71
333半导体的电催化过程74
34电极结构与难降解有机物的电催化降解75
341电极材料与有机物的电化学转化效率77
342电极表面状态与有机物的电化学转化89
参考文献92
第4章环境污染物的电化学去除94
41电化学方法及特点94
42污染物的电化学处理方法及原理96
421电沉积——溶解性金属离子回收96
422电化学氧化100
423电化学还原102
424光电化学氧化102
425电吸附103
426电凝聚103
427其他电化学污染物处理方法105
43电化学技术在溶解性金属离子回收中的应用106
431溶解性金属离子回收与再利用方法简介106
432电沉积技术用电解槽基本结构107
433几种常用电沉积槽的电极结构110
434多种金属离子混合液中的金属沉积116
435电沉积与其他过程的结合的应用118
436粘固124
437电沉积与电合成的结合125
44电化学技术在水中无机污染物处理中的应用126
441氰化物的电化学去除126
442含铬溶液的电化学处理128
443其他无机化合物的电化学去除130
45水中有机污染物的电化学处理131
451水中有机污染物电化学氧化的类型131
452基本概念及公式132
453电化学去除有机污染物的原理134
454电化学去除有机污染物的应用141
455利用金属氧化还原媒质的间接氧化过程150
46气态污染物的电化学处理152
461二氧化硫的氧化153
462氮氧化物的电化学处理162
463硫化氢的处理163
464二氧化碳的电化学还原167
465氯气的去除和浓缩168
466电焚烧器简介169
47电化学在土壤原位修复中的应用169
471电化学法修复污染土壤的作用原理170
472电化学法对土壤污染物的去除171
473电动力学原位土壤修复应用过程的设计和运行172
参考文献174
第5章电化学消毒176
51电化学消毒研究与应用发展概述176
511电化学消毒176
512电化学消毒技术的发展177
52电化学消毒原理178
521间接电化学氯消毒178
522直接电化学消毒原理181
523关于电场作用的相关研究182
524关于自由基作用的相关研究184
53污水氯消毒效率的主要影响因素188
531氯杀菌效率的表征188
532初始混合对杀菌效率的重要性189
533污水特性对杀菌效率的影响189
54间接电化学氯消毒法——在线消毒剂生产系统与应用190
541消毒剂在线生产类型190
542消毒剂在线生产设备192
543现场次氯酸钠的制备195
544在线消毒系统的设计与选择207
55单程反应式直接电化学消毒209
551有关原理研究209
552工作原理及运行参数209
56电化学消毒的应用211
57其他消毒技术的研究与应用213
571臭氧消毒213
572二氧化氯消毒217
573多种消毒方法的简单比较220
参考文献221
第6章清洁生产与有机物的电化学合成224
61有机电合成简介224
611有机电合成的概念与特点224
612有机电合成的发展与应用226
62电有机合成反应概述230
621CC双键的阴极还原反应230
622羰基化合物及其衍生物的电还原231
623硝基或氰基化合物的还原232
624电环化反应233
625烃类的电氧化234
626电消除反应234
627电置换反应235
628提高电合成效率的几项措施235
63间接电合成236
631间接电合成的概念和特点236
632间接电合成催化剂——媒质237
633均相间接电合成及机理240
634非均相间接电合成243
64直接电合成244
65电合成的应用实例245
651己二腈的电合成245
652对氟苯甲醛的间接电化学合成250
66电合成新技术与进展250
661成对电合成250
662固体聚合物电解质(SPE)的制备及应用254
663利用反应性电极进行电合成256
664利用三维电极进行电合成257
665采用修饰性电极进行有机电合成258
参考文献258
第7章金属腐蚀与电化学防护260
71金属腐蚀与防护的基本概念260
711金属腐蚀与危害260
712金属腐蚀作用的分类261
72电化学腐蚀基础262
721电化学腐蚀及原理262
722电化学腐蚀热力学基础265
723电化学腐蚀动力学基础273
73金属腐蚀的电化学防护277
731阴极保护277
732阳极保护280
733阳极保护与阴极保护的比较282
74氧腐蚀及电化学除氧282
741电化学除氧原理282
742电化学除氧器结构283
743电化学除氧技术的发展284
参考文献284
第8章环境中的电化学分析技术285
81电分析化学原理285
811电位分析286
812电解和库仑分析288
813伏安分析294
82电化学传感器299
821电位测量传感器300
822电导测量传感器309
823电流测量传感器310
83电化学生物传感器316
831电化学生物传感器原理317
832生物传感器在环境测量中的应用322
84环境监测中的电化学分析仪326
841空气质量监测仪器326
842水质监测仪器334
参考文献337
第9章电化学清洁能源338
91环境问题与能源338
911电力生产与燃煤污染338
912汽车尾气污染339
92燃料电池发电340
921燃料电池的原理341
922燃料电池的特点与分类342
923燃料电池的发展与应用前景345
93碱性燃料电池346
931碱性燃料电池的结构原理347
932阿波罗登月飞船用碱性燃料电池350
933美国航天飞机用碱性氢氧燃料电池352
934我国研制的航天飞行用碱性燃料电池354
94磷酸型燃料电池356
941磷酸型燃料电池的原理与结构356
942磷酸型燃料电池发电装置359
95质子交换膜型燃料电池362
951质子交换膜型燃料电池的材料与制备工艺364
952质子交换膜燃料电池在牵引动力中的应用368
953直接甲醇燃料电池372
96熔融碳酸盐燃料电池376
961熔融碳酸盐燃料电池原理与结构376
962熔融碳酸盐燃料电池试验电站380
97固体氧化物燃料电池382
971固体氧化物燃料电池元件及所用材料383
972固体氧化物燃料电池的结构388
973中温固体氧化物燃料电池391
974固体氧化物燃料电池的电站试验392
参考文献394电化学技术在环境工程中的应用内容介绍:
本书是一本综合反应电化学技术与环境污染物去除、环境分析与监测、清洁电化学生产、清洁电化学能源等环境问题相关的专著，在阐述环境电化学基本原理的基础上，系统论述了电化学在解决人类面临的环境问题方面的应用的基本原理、相关技术、发展等。涉及污染物去除、电化学消毒、电化学清洁生产电化学腐蚀防护、清洁能源、电化学分析等多方面，较全面反映了环境电化学技术的最发展动态以及环境电化学学科的综合性、边缘性和实用性。本书可作为环境工程、电化学工程等领域的科研人员的参考书，也可作为大专院校相关专业的教学参考书使用。
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