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前言 1

第一编 绪论 3

第1章 研究背景 3

1.1问题的提出 3

1.2关于矿井水资源化 6

1.2.1世界水资源的分布 6

1.2.2中国水资源状况 8

1.2.3矿井水资源化利用 8

1.2.4矿井水资源化存在的问题和对策 11

第2章 矿井水水质特征 13

2.1矿井水的来源 13

2.2矿井水的污染 13

2.2.1污染源 14

2.2.2污染机理 14

2.2.3矿井水的水质状况 15

2.3矿井水的分类及其特征 18

2.3.1洁净矿井水 18

2.3.2含悬浮物矿井水 19

2.3.3高矿化度矿井水 20

2.3.4酸性矿井水 21

2.3.5含特殊污染物矿井水 22

2.4矿井水污染评价的微核实验 23

2.4.1实验步骤 24

2.4.2微核率和污染水平 24

2.4.3矿井水中单一离子对蚕豆遗传性的影响 25

2.4.4矿井水中双离子对蚕豆遗传性的影响 28

2.4.5综合评价 29

第3章 矿井水处理技术现状 30

3.1矿井水处理技术分类 30

3.2矿井水井下处理 30

3.2.1井下处理的优越性 30

3.2.2工程实例分析 31

3.3矿井水地面处理 32

3.3.1洁净矿井水的处理 32

3.3.2含悬浮物矿井水的处理 32

3.3.3高矿化度矿井水的处理 36

3.3.4酸性矿井水的处理 40

3.3.5含特殊污染物矿井水的处理 44

3.4矿井水处理技术的发展 45

3.4.1微滤和纳滤膜分离技术 45

3.4.2光氧化和光催化技术 47

3.4.3高效混凝剂的研究 48

3.4.4“以废治废”技术 49

3.4.5本书关于矿井水处理的关键技术研究 50

第二编 改性粉煤灰处理矿井水 53

第4章 粉煤灰概述 53

4.1粉煤灰对环境的影响 53

4.2粉煤灰资源化利用现状 54

4.2.1中国粉煤灰的排放和利用 54

4.2.2欧美部分国家对粉煤灰的利用 56

4.2.3日本对粉煤灰的利用 58

4.2.4国内外粉煤灰利用项目对照 60

4.2.5粉煤灰资源化的途径 62

4.2.6粉煤灰在环境工程中的应用 64

4.2.7粉煤灰处理污废水的技术和工艺 68

第5章 粉煤灰的理化性质及其改性 70

5.1混凝作用 70

5.1.1混凝的作用机理 70

5.1.2常用的混凝剂 70

5.1.3改性粉煤灰混凝剂 72

5.2粉煤灰的形成 72

5.3粉煤灰的分类 74

5.4粉煤灰的组成和结构 75

5.4.1粉煤灰的化学组成 75

5.4.2粉煤灰的矿物组成 76

5.4.3粉煤灰的结构 77

5.4.4粉煤灰的粒径分布 77

5.5粉煤灰的性状和活性 78

5.5.1粉煤灰的物理性质 78

5.5.2粉煤灰的化学性质 79

5.5.3粉煤灰的颗粒形态 79

5.5.4粉煤灰的活性特征 79

5.6粉煤灰的改性 81

5.6.1改性方法 81

5.6.2改性粉煤灰的制备 83

第6章 改性粉煤灰处理矿井水和污泥资源化研究 86

6.1粉煤灰处理污废水的机理和流程 86

6.1.1粉煤灰对污废水的吸附过程 86

6.1.2粉煤灰的表面吸附混凝作用 86

6.1.3粉煤灰的矿物净化作用 87

6.1.4粉煤灰处理矿井水试验 88

6.2湿法改性粉煤灰处理矿井水 88

6.2.1单因素试验设计 88

6.2.2单因素试验结果 89

6.2.3多因素正交试验 93

6.3火法改性粉煤灰处理矿井水 95

6.3.1粉煤灰火法改性 95

6.3.2正交试验的设计和计算 96

6.3.3试验成果分析 97

6.4改性粉煤灰处理矿井水的效果评价 98

6.4.1试验用粉煤灰和矿井水的特征 98

6.4.2粉煤灰剂量对混凝效果的影响 99

6.4.3粉煤灰改性效果的检验 100

6.5改性粉煤灰与活性炭吸附效果之比较 101

6.6粉煤灰污泥资源化 104

6.6.1污泥资源化的意义 104

6.6.2污泥资源化技术 104

6.6.3固体废弃物在水泥生产中的利用 106

6.6.4粉煤灰污泥在生态水泥制备中的应用 107

6.6.5利用粉煤灰污泥生产水泥熟料 108

6.6.6利用粉煤灰污泥做水泥混合材 109

6.6.7粉煤灰基生态水泥的性能测试 109

6.6.8粉煤灰基生态水泥的性能评价 111

6.6.9粉煤灰基生态水泥的效益分析 113

第三编 高铁酸钾在矿井水处理中的应用 117

第7章 高铁酸钾的性能和制备 117

7.1高铁酸钾的性质 117

7.2高铁酸钾的制备方法 119

7.2.1次氯酸盐氧化法 119

7.2.2电解法 120

7.2.3熔融法 121

7.3高铁酸钾的测定方法 122

7.4高铁酸钾的稳定性分析 123

7.4.1高铁酸钾分解的阶段性 123

7.4.2高铁酸钾的稳定性和动力学特征 123

7.4.3影响高铁酸钾稳定性的因素 124

7.4.4增强溶液中高铁酸钾稳定性的措施 126

7.5高铁酸钾的水处理机理 126

7.5.1高铁酸钾的混凝作用 126

7.5.2高铁酸钾的氧化作用 127

7.5.3高铁酸钾的杀菌除藻作用 128

7.5.4高铁酸钾的其他功能 129

7.6本书用于矿井水处理的高铁酸钾的制备 130

7.6.1制备用的试剂和仪器 130

7.6.2制备步骤和纯度测定 130

第8章 高铁酸钾处理矿井水的混凝试验和杀菌效果研究 132

8.1影响混凝的主要因素 132

8.2处理矿井水的混凝试验 133

8.3高铁酸钾对矿井水原水的混凝效果试验 134

8.3.1加药量的影响 134

8.3.2 pH值的影响 136

8.3.3温度的影响 138

8.3.4氧化时间和混凝时间的影响 138

8.3.5高铁酸钾和聚合氯化铝的混凝效果对比 140

8.4高铁酸钾和改性粉煤灰掺杂的混凝试验 141

8.4.1确定高铁酸钾与改性粉煤灰的质量比 141

8.4.2以达标排放为目标的矿井水处理 143

8.5高铁酸钾对低浊度矿井水的混凝试验 144

8.5.1试验效益分析 144

8.5.2混凝效果评价 145

8.6高铁酸钾杀菌消毒试验 146

8.6.1试验材料和方法 147

8.6.2杀菌试验结果分析 148

8.6.3影响杀菌效果的主次因素 150

8.6.4对总大肠菌群的杀灭 151

第9章 高铁酸钾去除矿井水中有机物和重金属的研究 153

9.1引言 153

9.2高铁酸钾去除有机物试验 153

9.2.1试验仪器和方法 153

9.2.2投加量对降解有机物的影响 154

9.2.3 pH值对高铁酸钾降解有机物的影响 155

9.2.4温度对高铁酸钾降解有机物的影响 156

9.2.5 Na+对高铁酸钾降解有机物的影响 157

9.2.6总硬度对高铁酸钾降解有机物的影响 158

9.2.7 SO2- 4对高铁酸钾降解有机物的影响 158

9.3高铁酸钾去除重金属试验 159

9.3.1试验材料和方法 160

9.3.2高铁酸钾对矿井水中铅的去除效果 161

9.3.3高铁酸钾对矿井水中镉的去除效果 164

9.3.4高铁酸钾对矿井水中铁的去除效果 166

9.3.5高铁酸钾对矿井水中锰的去除效果 168

9.3.6高铁酸钾对矿井水中铜和锌的去除效果 171

第四编 光催化技术深度处理矿井水 177

第10章 改性纳米TiO2的特性和制备 177

10.1光催化水处理概述 177

10.2 TiO2光催化的基本原理 180

10.2.1 TiO2的能带结构 180

10.2.2 TiO2光催化的反应历程 181

10.3纳米TiO2光催化剂的制备 183

10.4影响纳米TiO2光催化性能的因素 184

10.4.1催化剂本身影响因素 184

10.4.2光源和光强的影响 186

10.4.3反应物浓度的影响 186

10.4.4 pH值的影响 187

10.4.5无机离子的影响 187

10.5提高纳米TiO2光催化性能的研究进展 187

10.6改性纳米TiO2的制备 189

10.6.1制备所需仪器和试剂 189

10.6.2改性光催化剂的合成方法 189

10.6.3改性光催化剂的合成工艺 192

第11章 改性纳米TiO2表征及其光催化性能研究 194

11.1 WO3改性纳米TiO2的表征 194

11.1.1 XRD分析 194

11.1.2 SEM分析 195

11.1.3红外测试分析 197

11.1.4 XPS测试 198

11.2 PEG改性纳米TiO2的表征 199

11.2.1 SEM测试分析 199

11.2.2热重-差热分析 199

11.3光催化降解甲基橙研究 201

11.3.1关于甲基橙 201

11.3.2光催化降解甲基橙试验 202

11.3.3不同光照时间紫外光催化降解甲基橙溶液试验 203

11.3.4不同甲基橙浓度下紫外光催化降解试验 204

11.3.5不同pH值下紫外光催化降解甲基橙溶液试验 207

11.3.6不同溶液温度下紫外光催化降解甲基橙溶液试验 208

11.3.7不同光催化剂剂量下紫外光催化降解甲基橙溶液试验 209

11.3.8改性纳米TiO2降解甲基橙动力学试验 210

11.3.9改性光催化剂性能综合分析 216

11.4 WO3和PEG掺杂对改性光催化性能的影响 216

11.4.1掺杂改性纳米TiO2光催化性能的试验 217

11.4.2 WO3掺杂量对改性光催化性能影响的试验 218

11.4.3 PEG掺杂量对改性光催化性能的影响 220

11.4.4不同WO3和PEG掺杂量的光催化性能之比较 222

11.4.5掺杂改性光催化剂性能的总体评价 222

第12章 改性纳米TiO2光催化降解矿井水的影响因素研究 224

12.1光催化降解矿井水试验 224

12.1.1试验条件 224

12.1.2试验方法和样品预处理 225

12.2试验结果及其分析 226

12.2.1不同光照时间紫外光催化降解矿井水试验 226

12.2.2不同pH值紫外光催化降解矿井水试验 228

12.2.3不同溶液温度紫外光催化降解矿井水试验 229

12.2.4不同光催化剂剂量紫外光催化降解矿井水试验 231

12.3矿井水中部分离子对光催化性能的影响 232

12.3.1单一阴离子对光催化性能的影响 232

12.3.2单一阳离子对光催化性能的影响 237

12.3.3部分离子两两存在时对光催化性能的影响 244

12.3.4矿井水处理的光催化性能综述 252

第13章 活性炭负载改性纳米TiO2处理矿井水技术研究 254

13.1引述 254

13.2活性炭的物理化学性质 255

13.3活性炭负载改性纳米TiO2的制备和性能 256

13.4改性纳米TiO2负载量的确定 257

13.5矿井水处理的中试工艺 259

13.5.1中试工艺流程 259

13.5.2中试澄清过滤组合池的设计 259

13.5.3中试光催化装置的设计 262

13.6中试工艺的运转和效果 264

13.6.1矿井水中COD Mn的降解 265

13.6.2矿井水中TOC的降解 266

13.6.3矿井水色度和浊度的降解 267

13.6.4矿井水中微量石油类的降解 269

13.6.5矿井水中Hg2+的降解 270

13.6.6矿井水中Cr6+的降解 271

13.6.7矿井水中氟化物的降解 273

13.6.8矿井水中菌落总数和总大肠菌群的降解 274

13.7光催化装置稳定性的考察 276

13.8活性炭负载光催化剂中试效果评述 276

参考文献 279

后记 302

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