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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