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第1章 绪论1

1.1 电化学及其研究与应用内容1

1.2 环境问题3

1.2.1 环境污染物与治理4

1.2.2 资源与环境问题7

1.2.3 清洁生产9

1.3 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

2.1 电化学体系的基本结构单元13

2.1.1 电极13

2.1.2 电解质溶液15

2.1.3 隔膜16

2.2 电化学中的几个基本概念16

2.2.1 电化学反应及电子、电荷和电流16

2.2.2 电位与电压17

2.2.3 法拉第定律24

2.2.4 电流效率25

2.2.5 能耗28

2.3 电极/溶液界面的特性--双电层29

2.3.1 双电层的结构29

2.3.2 双电层中剩余电荷的巨大作用32

2.4 零电荷电势与表面吸附33

2.5 电化学传质理论34

2.5.1 扩散34

2.5.2 电迁移37

2.5.3 对流41

2.6 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

3.1 电极对电化学过程的影响47

3.1.1 电极材料的基本要求47

3.1.2 电极材料对电极反应及电化学工程的影响48

3.2 电催化及电催化电极51

3.2.1 电极材料的发展51

3.2.2 电极材料的种类53

3.2.3 电催化反应与电催化电极58

3.3 半导体电化学基础63

3.3.1 半导体材料结构与导电机理63

3.3.2 半导体材料的双电层结构71

3.3.2 半导体的电催化过程74

3.4 电极结构与难降解有机物的电催化降解75

3.4.1 电极材料与有机物的电化学转化效率77

3.4.2 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

4.1 电化学方法及特点94

4.2 污染物的电化学处理方法及原理96

4.2.1 电沉积--溶解性金属离子回收96

4.2.2 电化学氧化100

4.2.3 电化学还原102

4.2.4 光电化学氧化102

4.2.5 电吸附103

4.2.6 电凝聚103

4.2.7 其他电化学污染物处理方法105

4.3 电化学技术在溶解性金属离子回收中的应用106

4.3.1 溶解性金属离子回收与再利用方法简介106

4.3.2 电沉积技术用电解槽基本结构107

4.3.3 几种常用电沉积槽的电极结构110

4.3.4 多种金属离子混合液中的金属沉积116

4.3.5 电沉积与其他过程的结合的应用118

4.3.6 粘固124

4.3.7 电沉积与电合成的结合125

4.4 电化学技术在水中无机污染物处理中的应用126

4.4.1 氰化物的电化学去除126

4.4.2 含铬溶液的电化学处理128

4.4.3 其他无机化合物的电化学去除130

4.5 水中有机污染物的电化学处理131

4.5.1 水中有机污染物电化学氧化的类型131

4.5.2 基本概念及公式132

4.5.3 电化学去除有机污染物的原理134

4.5.4 电化学去除有机污染物的应用141

4.5.5 利用金属氧化还原媒质的间接氧化过程150

4.6 气态污染物的电化学处理152

4.6.1 二氧化硫的氧化153

4.6.2 氮氧化物的电化学处理162

4.6.3 硫化氢的处理163

4.6.4 二氧化碳的电化学还原167

4.6.5 氯气的去除和浓缩168

4.6.6 电焚烧器简介169

4.7 电化学在土壤原位修复中的应用169

4.7.1 电化学法修复污染土壤的作用原理170

4.7.2 电化学法对土壤污染物的去除171

4.7.3 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

5.1 电化学消毒研究与应用发展概述176

5.1.1 电化学消毒176

5.1.2 电化学消毒技术的发展177

5.2 电化学消毒原理178

5.2.1 间接电化学氯消毒178

5.2.2 直接电化学消毒原理181

5.2.3 关于电场作用的相关研究182

5.2.4 关于自由基作用的相关研究184

5.3 污水氯消毒效率的主要影响因素188

5.3.1 氯杀菌效率的表征188

5.3.2 初始混合对杀菌效率的重要性189

5.3.3 污水特性对杀菌效率的影响189

5.4 间接电化学氯消毒法--在线消毒剂生产系统与应用190

5.4.1 消毒剂在线生产类型190

5.4.2 消毒剂在线生产设备192

5.4.3 现场次氯酸钠的制备195

5.4.4 在线消毒系统的设计与选择207

5.5 单程反应式直接电化学消毒209

5.5.1 有关原理研究209

5.5.2 工作原理及运行参数209

5.6 电化学消毒的应用211

5.7 其他消毒技术的研究与应用213

5.7.1 臭氧消毒213

5.7.2 二氧化氯消毒217

5.7.3 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

6.1 有机电合成简介224

6.1.1 有机电合成的概念与特点224

6.1.2 有机电合成的发展与应用226

6.2 电有机合成反应概述230

6.2.1 C=C双键的阴极还原反应230

6.2.2 羰基化合物及其衍生物的电还原231

6.2.3 硝基或氰基化合物的还原232

6.2.4 电环化反应233

6.2.5 烃类的电氧化234

6.2.6 电消除反应234

6.2.7 电置换反应235

6.2.8 提高电合成效率的几项措施235

6.3 间接电合成236

6.3.1 间接电合成的概念和特点236

6.3.2 间接电合成催化剂--媒质237

6.3.3 均相间接电合成及机理240

6.3.4 非均相间接电合成243

6.4 直接电合成244

6.5 电合成的应用实例245

6.5.1 己二腈的电合成245

6.5.2 对氟苯甲醛的间接电化学合成250

6.6 电合成新技术与进展250

6.6.1 成对电合成250

6.6.2 固体聚合物电解质(SPE)的制备及应用254

6.6.3 利用反应性电极进行电合成256

6.6.4 利用三维电极进行电合成257

6.6.5 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

7.1 金属腐蚀与防护的基本概念260

7.1.1 金属腐蚀与危害260

7.1.2 金属腐蚀作用的分类261

7.2 电化学腐蚀基础262

7.2.1 电化学腐蚀及原理262

7.2.2 电化学腐蚀热力学基础265

7.2.3 电化学腐蚀动力学基础273

7.3 金属腐蚀的电化学防护277

7.3.1 阴极保护277

7.3.2 阳极保护280

7.3.3 阳极保护与阴极保护的比较282

7.4 氧腐蚀及电化学除氧282

7.4.1 电化学除氧原理282

7.4.2 电化学除氧器结构283

7.4.3 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

8.1 电分析化学原理285

8.1.1 电位分析286

8.1.2 电解和库仑分析288

8.1.3 伏安分析294

8.2 电化学传感器299

8.2.1 电位测量传感器300

8.2.2 电导测量传感器309

8.2.3 电流测量传感器310

8.3 电化学生物传感器316

8.3.1 电化学生物传感器原理317

8.3.2 生物传感器在环境测量中的应用322

8.4 环境监测中的电化学分析仪326

8.4.1 空气质量监测仪器326

8.4.2 水质监测仪器334

参考文献337

第9章 电化学清洁能源338

9.1 环境问题与能源338

9.1.1 电力生产与燃煤污染338

9.1.2 汽车尾气污染339

9.2 燃料电池发电340

9.2.1 燃料电池的原理341

9.2.2 燃料电池的特点与分类342

9.2.3 燃料电池的发展与应用前景345

9.3 碱性燃料电池346

9.3.1 碱性燃料电池的结构原理347

9.3.2 阿波罗登月飞船用碱性燃料电池350

9.3.3 美国航天飞机用碱性氢氧燃料电池352

9.3.4 我国研制的航天飞行用碱性燃料电池354

9.4 磷酸型燃料电池356

9.4.1 磷酸型燃料电池的原理与结构356

9.4.2 磷酸型燃料电池发电装置359

9.5 质子交换膜型燃料电池362

9.5.1 质子交换膜型燃料电池的材料与制备工艺364

9.5.2 质子交换膜燃料电池在牵引动力中的应用368

9.5.3 直接甲醇燃料电池372

9.6 熔融碳酸盐燃料电池376

9.6.1 熔融碳酸盐燃料电池原理与结构376

9.6.2 熔融碳酸盐燃料电池试验电站380

9.7 固体氧化物燃料电池382

9.7.1 固体氧化物燃料电池元件及所用材料383

9.7.2 固体氧化物燃料电池的结构388

9.7.3 中温固体氧化物燃料电池391

9.7.4 固体氧化物燃料电池的电站试验392

参考文献394