水化學

前言

本書第一版出版至今已有8年，承蒙讀者厚愛，該書被諸多高校列為教材、參考書或博士生入學考試參考書，也被許多科研論文列為參考文獻。在本書再版之際，編著者參考了大量文獻和國內外有關教材，結合近年來的研究生教學和科研工作，在保持原書內容和風格的基礎上，根據(jù)近年來水化學學科的發(fā)展充實了一些熱門話題以及新的研究成果，例如：水體富營養(yǎng)化、溫室效應和碳排放權交易等。同時，增加了一些當今比較重要和前沿的理論和應用研究內容，如：持久性有機污染物的界面行為、分配作用和生物富集、水中痕量有機物的檢測及其生物有效性的分析方法等。此外，增加了相關習題，并根據(jù)新的水質標準更新了五個附錄。感謝徐冬梅博士對全氟辛烷磺酸鹽的補充和梁芳同學對本書的仔細校對。限于編著者的水平和知識面，對于書中不當之處，懇請讀者不吝批評指正。

內容概要

　　《水化學（第2版）》參考了大量文獻和國內外有關教材，結合作者的研究生教學和科研工作，在保持原書內容和風格的基礎上，根據(jù)近年來水化學學科的發(fā)展充實了一些熱門話題以及新的研究成果，同時，增加了一些當今比較重要和前沿的理論和應用研究內容?！　　端瘜W（第2版）》以化學原理為主線，較全面地介紹了水化學的基本理論及其在實踐中的應用方法與實例。全書包括緒論、化學動力學、化學平衡、酸堿化學、配位化學、氧化還原化學、相間作用七章。書中理論深入淺出，實例豐富生動。　　《水化學（第2版）》適合作為環(huán)境科學與工程專業(yè)研究生和本科生的教材，也可供環(huán)境保護、水處理、給排水、海洋、水利、水產養(yǎng)殖等專業(yè)的科技人員和高校師生參考。

書籍目錄

第1章 緒論 (Introduction)1.1 水化學的意義 (The significance of water chemistry)1.1.1 水的含義 (The meaning of water)1.1.2 水化學的基本內容 (The basic content of water chemistry)1.1.3 水化學的意義(The significance of water chemistry)1.2 水的性質(The properties of water)1.2.1 水的性質及其意義(The properties of water and their significances)1.2.2 水的異常特性與水分子結構的關系(The relationship between unusual properties and the molecular structure of water)1.3 天然水(Natural waters)1.3.1 地球上水的分布(The distribution of water in the earth)1.3.2 天然水的依數(shù)性(Colligative properties of natural water)1.3.3 海水(Sea water)1.3.4 雨雪水(Rain and snow water)1.3.5 地表水和地下水(Surface water and ground water)1.4 污水(Waste waters)習題第2章 化學動力學(Chemical Kinetics)2.1 反應速率(Reaction rate)2.2 反應機理(Reaction mechanism)2.3 阿倫尼烏斯定理(Arrhenius law)2.4 催化作用(Catalysis)2.4.1 催化作用概述(Introduction of catalysis)2.4.2 催化作用應用實例(Application examples of catalysis)2.4.3 沸石(Zeolite)2.5 經驗速率方程(Empirical rate law)2.5.1 有機物生物氧化降解反應的經驗速率方程(The empirical rate equation for BOD)2.5.2 細菌增殖的經驗速率方程(The empirical rate equation for microbial growth)習題第3章 化學平衡(Chemical Equilibrium)3.1 化學平衡的動力學本質(The dynamic nature of chemical equilibrium)3.2 熱力學基礎(The thermodynamic basis)3.2.1 利用吉布斯自由能判別反應方向(Determine reaction direction by Gibbs free energy)3.2.2 范特霍夫公式(Vant Hoff equation)3.3 水溶液中離子和分子的非理想行為(Nonideal behavior of ions and molecules in solution)3.3.1 離子的非理想行為(Nonideal behavior of ions)3.3.2 分子的非理想行為(Nonideal behavior of molecules)3.4 化學平衡計算(Chemical equilibrium calculation)習題第4章 酸堿化學(AcidBase Chemistry)4.1 酸堿化學基礎 (The basis of acid base chemistry)4.2 平衡計算(Equilibrium calculation)4.2.1 質子轉移關系式(Proton condition)4.2.2 酸堿平衡計算實例(Examples of acidbase equilibrium calculation)4.3 pc～pH圖和α～pH圖(The pc～pH diagrams and α～pH diagrams)4.3.1 一元酸共軛堿體系的pc～pH圖(The pc～pH diagrams of monoprotic acid conjugate base systems)4.3.2 多元酸共軛堿體系的pc～pH圖(The pc～pH diagrams of polyprotic acid conjugate base systems)4.3.3 α～pH圖(α～pH diagrams)4.4 pH緩沖溶液和緩沖強度(pH buffers and buffer intensity)4.4.1 pH緩沖溶液(pH buffers)4.4.2 緩沖強度(Buffer intensity)4.5 碳酸鹽系統(tǒng)(The carbonate system)4.5.1 碳酸鹽系統(tǒng)的平衡關系(Equilibria in the carbonate system)4.5.2 碳酸鹽物種濃度的計算(Calculation of carbonate species concentrations)4.5.3 堿度和酸度(Alkalinity and acidity)4.6 酸堿化學在水處理中的應用(Water treatment applications of acidbase chemistry)4.7 全球碳循環(huán)(Global carbon cycle)4.7.1 概述(Introduction)4.7.2 大氣CO2含量(COconcentration in the atmosphere)4.7.3 陸地生態(tài)系統(tǒng)反饋(Feedback of terrestrial ecology)4.7.4 海洋反饋(Oceanic feedback)4.7.5 固碳對策與研究展望(Ways of carbon fixation and future carbon cycle study)習題第5章 配位化學(Coordination Chemistry)5.1 配位化學基礎(The basis of coordination chemistry)5.1.1 基本術語(Basic terms)5.1.2 配合物化學鍵理論(Chemical bond theory of complexes)5.1.3 配合物的穩(wěn)定性(Complex stability)5.1.4 反應速率(Reaction rate)5.2 平衡計算(Equilibrium calculation)5.3 金屬(Metals)5.3.1 銅在水與廢水中的行為(The behavior of copper in water and wastewater)5.3.2 金屬的形態(tài)分析(Species analysis of metals)5.3.3 金屬離子的水解——以H2O和OH-為配位體(Hydrolysis of metal ions——H2O and OH- as ligands)5.3.4 無機高分子絮凝劑(Inorganic polymer flocculatants)5.4 腐殖質(Humic substances)5.4.1 腐殖質成分、性質與結構(Characteristics of humic substances)5.4.2 腐殖質與金屬離子的螯合(Chelation between humic substances and metals)5.4.3 富里酸與胡敏酸的分離技術(Isolation of fulvic acid and humic acid)習題第6章 氧化還原化學(Oxidation and Reduction Chemistry)6.1 氧化還原化學基礎(The basis of oxidation and reduction chemistry)6.1.1 氧化還原反應的化學計量關系(Redox stoichiometry)6.1.2 氧化還原平衡(Redox equilibrium)6.2 氧化還原平衡的圖解表示(Graphical representation of redox equilibrium)16.2.1 pc～pε圖(pc～pε diagrams)16.2.2 pε～pH圖(pε～pH diagrams)16.2.3 有固體存在時的pε～pH圖(The pε～pH diagram incorporating solids)6.2.4 天然水的pε值，決定電位(The pε value of natural water,determining potential)6.3 電化學腐蝕(Electrochemical corrosion)6.3.1 腐蝕電池(Corrosion cell)6.3.2 濃差電池(Concentration cell)6.3.3 腐蝕的控制(Corrosion control)6.4 鐵化學(Iron chemistry)6.4.1 天然水中鐵的來源和存在狀態(tài)(The sources and status of iron in natural water)6.4.2 地下水中的鐵(Iron in groundwaters)6.4.3 酸性礦排水(Acid mine drainage)6.5 氯化學(Chlorine chemistry)6.5.1 概述(Introduction)6.5.2 折點氯化(Breakpoint chlorination)6.5.3 氯與有機物反應形成的有害副產物(The hazardous byproducts of chlorine reactions with organic substances)6.6 氮化學(Nitrogen chemistry)6.6.1 氮循環(huán)(The nitrogen cycle)6.6.2 水中含氮物種的氧化還原轉化(Redox transformation of nitrogen species in water)6.6.3 氮的微生物轉化(Microbial transformation of nitrogen)6.7 高級氧化過程(Advanced oxidation processes，AOPs)6.7.1 概述(Introduction)6.7.2 臭氧高級氧化技術(Ozonation technology)習題第7章 相間作用(Phase Interactions)7.1 表面張力與表面自由能(Surface tension and surface free energy)7.2 氣體在水中的溶解與揮發(fā)(Dissolution and volatilization of gases in water)7.2.1 亨利定律(Henry slaw)7.2.2 氣體在水中的溶解速率(Dissolution rate of gases in water)7.2.3 溶解氧(Dissolved oxygen)7.3 固體的沉淀與溶解(Precipitation and dissolution of solids)7.3.1 沉淀與溶解動力學(Precipitation and dissolution kinetics)7.3.2 沉淀與溶解的平衡計算(Equilibrium calculation of precipitation and dissolution)7.3.3 碳酸鈣的溶解度與水質穩(wěn)定性(Calcium carbonate solubility and water stability)7.3.4 磷酸鹽化學(Phosphate chemistry)7.4 固體表面吸持 (Sorption of solids)7.4.1 吸附作用(Adsorption)7.4.2 分配作用(Partition)7.4.3 生物富集(Bioaccumulation)7.5 沉積物(Sediments)7.5.1 沉積物的形成(Formation of sediments)7.5.2 膠體微粒的聚沉(Aggregation of colloidal particles)7.5.3 微生物絮凝劑(Microbial flocculatants)7.5.4 絮凝動力學(Flocculation kinetics)7.5.5 水體底泥中微量金屬分析的分段提取技術及其應用(Sequential extraction technique for trace metals analyses in aquatic sediments and its application)7.5.6 洪水對河流底泥有機污染物分布的影響(Impact of flood on distribution of orgnic pollutants in river sediment)7.6 持久性有機污染物(Persistent organic pollutants, POPs)7.6.1 持久性有機污染物的界面行為(Phase interactions of persistent organic pollutants)7.6.2 水中有機污染物的分析方法(Analytical methods for organic pollutants in water)7.7 膜化學(Film and membrane chemistry)7.7.1 界面膜(Interfacial film)7.7.2 膜分離(Membrane separation)習題附錄附錄1 地表水環(huán)境質量標準附錄2 地下水質量標準附錄3 海水水質標準附錄4 生活飲用水衛(wèi)生標準附錄5 景觀娛樂用水質標準附錄6 農田灌溉水質標準附錄7 漁業(yè)水質標準附錄8 飲用天然礦泉水標準附錄9 污水綜合排放標準參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：6.7.2.2 臭氧高級氧化法的分類（Classes of ozonation methods）臭氧在水處理中受到普遍的關注是在發(fā)現(xiàn)氯消毒可能產生的三鹵甲烷（THMs）對人體具有潛在的致命危害以后，臭氧的氧化能力比氯強，能殺菌又能迅速而廣泛地氧化分解水中的大部分有機物。但同時該方法還存在著一些問題：一是臭氧的利用率不高，加上臭氧的發(fā)生成本高，導致臭氧處理的費用較高；二是臭氧與有機物的反應具有較強的選擇性。實驗表明在低劑量和短時間內臭氧不可能完全礦化有機物為二氧化碳和水，分解生成的中間產物會阻止臭氧的進一步氧化。因此，提高臭氧的利用率和氧化能力是研究的熱點，臭氧的高級氧化法也就應運而生。從提高臭氧利用率和氧化能力的不同角度出發(fā)可將臭氧的高級氧化法分為以下兩類。一是基于臭氧的高級氧化為主的過程，即將臭氧催化轉化為氧化性更強而反應選擇性低的羥基自由基，具體的手段包括臭氧的超聲化、紫外輻射、與過氧化氫的聯(lián)合作用等。二是采用固體顆粒如二氧化鈦、活性炭、金屬氧化物為催化劑的高級氧化方法，該方法不需要外加氧化劑或能源。對臭氧高級氧化研究較多的具體方法有以下幾種：臭氧／過氧化氫、臭氧／紫外線、臭氧／雙氧水／紫外線、臭氧／Ti02、臭氧／活性炭、臭氧／Mn（Ⅱ）等。6.7.2.3臭氧氧化的機理（The mechanism of ozonation）   Hoigne等人對臭氧氧化的機理作了比較廣泛的研究。他們認為，臭氧化反應存在兩條途徑，即臭氧與溶解物的直接反應，或臭氧分解產生羥基自由基而引發(fā)的鏈反應。臭氧的直接氧化反應速率低，選擇性高。臭氧的自由基氧化反應速率快，選擇性低，見圖6-36。繼Hoigne之后，Glaze等人對臭氧的氧化作了深入的研究后提出了自由基反應的機理。見圖6-37和圖6-38。對臭氧高級氧化的機理研究引起了科學工作者們的極大關注，尤其對有機污染物的去除效果和降解機理作了深入的研究。例如：歐洲和北美對地表水中的農藥殘留量進行了一系列的檢測，發(fā)現(xiàn)農藥莠去津（Atrazine）因具有較高的遷移率和難降解性而使其殘留濃度往往高達ug·L-1叫級，Sylvie Nelieu等利用03／H202高級氧化技術對農藥莠去津進行降解處理，利用GC-EIMS和LC-MS對降解過程中的中間產物進行了測定，并對降解過程中的影響因素進行了深入的研究，推得了莠去津的降解途徑。

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《水化學(第2版)》是由化學工業(yè)出版社出版的。

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