水和废水的臭氧反应动力学

　　环境科学与工程是一个快速发展的学科，各种新技术、新工艺的研发与工程实践十分活跃。环境科学与工程理论的研究，是技术和工艺创新与发展的原动力，是科研成果转化为工程实践的基石。“环境科学与工程理论丛书”集中收录引进和原创的优秀理论专著，内容涵盖各个前沿性的研究方向和热点工程技术，兼有权威的学术内涵和重要的应用价值，可以作为环境科学与工程领域教学、科研以及工程实践的参考用书。《水和废水的臭氧反应动力学》是最新引进的有关臭氧反应动力学的理论专著。本书系统地建立了水和废水臭氧反应动力学研究的科学体系，全面介绍了臭氧的基本物化性质、臭氧直接反应动力学、气一液反应动力学、废水臭氧化动力学、臭氧与其他化学及物理过程协同反应动力学、气一液一固催化反应动力学、动力学反应模型等多方面的内容。本书可以为从事臭氧水处理研究和工程设计的科研人员、工程师提供必备的臭氧反应动力学理论知识。同时，本书也可作为环境科学与工程专业的本科生、研究生学习化学反应动力学的辅导教材，帮助他们掌握将反应动力学理论应用于实践的方法。

　　费尔南多·胡安·贝尔特兰·诺维奥（Fe rnando Juan BeltrO．n NovilIo）博士，1 982年在西班牙巴达霍斯省（Badajoz）埃斯特雷马杜拉大学（University of Ext remadura）化学系获得博士学位。1986年，获得埃斯特雷马杜拉大学化学工程专业教授资格。1985-1 986年在法国普瓦捷大学（University of Poitle rs）化学实验室进行博士后研究工作，合作导师为 Marcel Dore．Bernard Legube、Jean—Phi I ippe C roue，研究臭氧氧化天然水中的富里酸类物质以及富里酸类物质对三卤甲烷生成的影响。1 988～1 989年在英国巴斯（Unive rsity ofBat n大学化学工程学院与Stan K01 ac zkOW skl和Ba r rYC rittenden合作开展多氯联苯催化燃烧和催化湿式氧化的研究。1991年在美国北卡罗来那大学（Uni ve rsity of No rth Carolina）环境科学与工程系研究UV／H 202氧化体系，合作导师为william H Glaze教授。贝尔特兰博士1992正式成为埃斯特雷马杜拉大学化学工程系的教授，1993年成为英国巴斯大学客座教授。贝尔特兰博士在臭氧氧化方面已发表论文100多篇，大多是关于动力学方面的研究。他已经合作指导了1 3名博士完成博士论文，主要集中在水和废水中模型化合物的臭氧氧化动力学。贝尔特兰博士是国际臭氧协会（Inte rnationaI Ozone　ASSOCi atIon）会员。担任国际期刊Ozone Science and Engineering和International water Quality的编委。同时担任多种国际科学与工程期刊如Ozone Science and Engineering，Industrial Engineering Chemistry Research，Environmental Science and Technology Water Research　Applied Catalysis B的审稿人。贝尔特兰博士在埃斯特雷马杜拉大学化学工程系讲解本科生课程《化学反应工程》、研究生课程《水中臭氧反应动力学》，同时是水处理研究组的主任。

原著致谢
原著序
译者前言
主要符号一览表
第1章 绪论
1.1 自然界中的臭氧
1.2 臭氧分子
第2章 水中臭氧的反应
2.1 氧化还原反应
2.2 环加成反应
2.3 亲电取代反应
2.4 亲核反应
2.5 臭氧的间接反应
2.5.1 臭氧的分解反应
第3章 臭氧直接反应动力学
3.1 均相臭氧氧化动力学
3.1.1 间歇反应器动力学
3.1.2 推流反应器动力学
3.1.3 pH对直接臭氧反应速率的影响
3.1.4 反应计量系数的确定
3.2 非均相反应动力学
3.2.1 反应计量系数的确定
第4章 气—液反应的动力学基础
4.1 物理吸收
4.1.1 液膜理论
4.1.2 表面更新理论
4.2 化学吸收
4.2.1 液膜理论
4.2.2 DANCKWERTS表面更新理论
4.2.3 气相阻力的影响
4.2.4 扩散时间和反应时间
第5章 臭氧直接反应动力学
5.1 水中臭氧性质的测定
5.1.1 扩散速率
5.1.2 臭氧在水中的溶解度
5.2 臭氧分解动力学体系
5.3 臭氧直接反应动力学体系
5.3.1 检验中间产物的反应
5.3.2 动力学研究中的常见问题
5.3.3 瞬时动力学体系
5.3.4 快速动力学体系
5.3.5 中速动力学体系
5.3.6 慢速动力学体系
5.4 臭氧直接反应过程中动力学体系的变化
5.5 臭氧氧化反应中吸收理论的对比
第6章 废水的臭氧反应动力学
6.1 废水中臭氧的反应活性
6.2 临界废水浓度
6.3 废水的特征
6.3.1 化学需氧量
6.3.2 生化需氧量
6.3.3 总有机碳
6.3.4 254nm时的紫外吸收（UV254）
6.3.5 碳的平均氧化数
6.4 pH在臭氧氧化中的重要性
6.5 化学一生物处理过程
6.5.1 生物降解性
6.5.2 污泥沉降
6.5.3 污泥产量
6.6 废水的臭氧反应动力学研究
6.6.1 臭氧吸收动力学体系的建立
6.6.2 废水的臭氧反应动力学过程中臭氧特性的测定
6.6.3 废水臭氧反应动力学中反应速率常数的测定
第7章 臭氧在水中的间接反应动力学
7.1 臭氧直接反应与间接反应的相对重要性
7.1.1 扩散时间和反应时间的应用
7.2 给定化合物的相对氧化速率
7.3 动力学参数
7.3.1 臭氧的分解速率常数
7.3.2 OH—B的反应速率常数的确定
7.4 天然水臭氧氧化活性的表征
7.4.1 溶解性的有机碳、pH及碱度
7.4.2 氧化竞争值
7.4.3 RCT的概念
第8章 O3／H2O2反应动力学
8.1 O3／H2Oz反应动力学体系
8.1.1 慢速反应动力学体系
8.1.2 快速一中速反应动力学体系
8.1.3 临界过氧化氢浓度
8.2 动力学参数的确定
8.2.1 绝对法
8.2.2 竞争法
8.2.3 天然物质对臭氧分解产生自由基的抑制作用
8.3 O3／H2O2氧化挥发性化合物
8.4 直接反应的竞争
8.4.1 臭氧一化合物B反应和臭氧一过氧化氢反应的动力学体系比较
8.4.2 臭氧一化合物B和羟基自南基化合物B反应速率的对比
8.4.3 某一给定物质的相对氧化速率
第9章 臭氧-UV辐射体系的动力学
9.1 UV辐射降解水中污染物的动力学
9.1.1 摩尔吸光系数
9.1.2 量子产率
9.1.3 直接光解动力学方程
9.1.4 光解动力学参数的确定：量子产率
9.1.5 臭氧光解的量子产率
9.2 UV／H2O2体系的动力学
9.2.1 动力学参数的测定
9.2.2 UV／H2O2系统中直接光解和自由基氧化的贡献
9.3 臭氧-B和臭氧-UV光解反应的动力学体系比较
9.3.1 通过反应时间和扩散时间进行比较
9.3.2 直接光解和臭氧直接反应对臭氧吸收速率的贡献
9.3.3 臭氧直接反应和间接反应对B的氧化速率的贡献
9.3.4 直接光解、直接臭氧氧化和自由基氧化对化合物B的去除相对重要性估算
第10章 多相催化臭氧氧化
10.1 气—液—固催化反应动力学的基础
10.1.1 慢速动力学体系
10.1.2 快速动力学体系（或者外部扩散动力学体系）
10.1.3 内部扩散动力学体系
10.1.4 气-液-固催化反应的一般动力学方程
10.1.5 动力学体系划分标准
10.2 水中的多相催化臭氧分解动力学
10.3 多相催化臭氧氧化水中化合物的动力学
10.3.1 慢速动力学体系
10.3.2 外部传质动力学体系
10.3.3 内部扩散动力学体系
10.4 半导体光催化过程动力学
10.4.1 Ti02半导体催化剂光催化反应机理
10.4.2 半导体光催化反应的Languir-Hinshelwood动力学
10.4.3 沤催化臭氧氧化过程的机理和动力学
第11章 臭氧氧化过程的动力学模型
11.1 臭氧吸收慢速动力学体系的情况
11.2 臭氧吸收快速动力学体系的情况
11.3 臭氧吸收中速动力学体系的情况
11.4 臭氧氧化过程的运行方式
11.5 气相和水相流型的影响
11.6 数学模型
11.6.1 慢速动力学体系
11.6.2 快速动力学体系
11.6.3 中速的动力学体系：一种普遍情况
11.7 模型化合物的臭氧氧化动力学模型实例
11.8 废水臭氧氧化的动力学模拟
11.8.1 慢速动力学体系的情况：低COD浓度的废水
11.8.2 快速动力学体系的情况：COD高的废水
11.8.3 废水臭氧氧化动力学模型的一般情况
附录A
A1 理想反应器类型：设计方程
A1.1 完全混合流反应器
A1.2 推流反应器
A2 一些有用的数学函数
A2.1 双曲线函数
A2.2 误差函数
A3 流型对反应器性能的影响
A3.1 非理想流研究
A3.2 某些流体的流动模型
A3.3 臭氧气体作为示踪物质
A4 辐射强度的测定
A4.1 入射辐射强度的确定
A4.2 射线有效路径的确定
A5 一些实用的数值计算方法
A5.1 用Newtor-Raphson方法求解非线性代数方程组
A5.2 Runge-Kutta方法求解非线性一阶微分方程组
参考文献