光电净化水处理

当今社会发展面临能源与环境的问题，需要发展新的技术来解决社会发展所带来的能源与环境危机，而发展纳米光电技术和工程应用则是解决这类问题的有效途径之一。纳米光电技术主要有三大应用领域：信息（如光通信、光电显示等）、能源（如光伏、光热、光催化制氢等）、环境（如光电催化净化水、气等）。其中在环境领域的应用包括气体净化、水处理及固体废物处理等。光电技术在水处理领域的应用包括污水净化、纯水制备、海水淡化等，如采用光电催化技术可有效地分解水中的有机污染物，具有高效率、低能耗、无二次污染等特点，展现出良好的发展前景。本书针对光电净化技术在水处理领域的应用，特别是对于去除水中的可溶性有机物、各类离子（盐）等的技术和工艺进行了详细的论述；对水处理的原理、技术及应用进行了综述，对于光电净化技术相关的材料、器件、工艺、工程化应用及发展前景进行了较具体的论述，对于水处理的节能、减排和资源化利用提供了一条实用化的技术路线。

本书适合材料、光电子、环境、工程及管理等方面的专业人员作为参考，以了解新型光电技术在水处理领域及环境净化领域的新技术应用和发展前景。 

除孙卓、张哲娟、宋也男外，聂耳、刘素霞、朴贤卿和赵然分别参加了第2 章至第4 章具体内容的编写和校对工作，对各位作者的辛勤付出表示感谢！

后感谢华东师范大学、上海纳晶科技有限公司、苏州晶能科技有限公司等单位和相关人员，在本书写作过程中提供的翔实基础数据和工程应用实例。

孙卓

2020年9月22日

《光电净化水处理》在简要介绍光电净化技术的基础上，较为详细地介绍了污水的成分与性质，污水处理与海水淡化技术，重点阐述光化学、光催化、电催化、光电催化、膜电容等原理和技术以及在环境净化领域的应用，包括光电净化技术的工程应用及展望，全书理论与实践紧密结合，列举了大量领先的工程应用实例，为相关领域的技术和管理人员提供了重要的参考。

本书可供光电催化领域、环境材料领域、水处理领域的研究人员和技术人员参考阅读，也可供化工、环境等领域的人员参考阅读，还可供相关专业高等院校师生参考。

《光电净化水处理》在简要介绍光电净化技术的基础上，较为详细地介绍了污水的成分与性质，污水处理与海水淡化技术，重点阐述光化学、光催化、电催化、光电催化、膜电容等原理和技术以及在环境净化领域的应用，包括光电净化技术的工程应用及展望，全书理论与实践紧密结合，列举了大量领先的工程应用实例，为相关领域的技术和管理人员提供了重要的参考。

本书可供光电催化领域、环境材料领域、水处理领域的研究人员和技术人员参考阅读，也可供化工、环境等领域的人员参考阅读，还可供相关专业高等院校师生参考。

第1章　概述  001

1.1　光电净化技术背景  002

1.1.1　光与水简介  002

1.1.2　水的重要性  002

1.2　光电净化技术介绍  004

1.2.1　自然界的光电净化现象  004

1.2.2　人工发展的光电净化技术简介  004

1.2.3　光电催化净化技术特点  006

参考文献  007

第2章　水处理技术综述  008

2.1　污水的概述  009

2.1.1　污水中的组分  009

2.1.2　取样与分析技术  010

2.1.3　污水的性质  010

2.1.4　污水中的无机物和有机物  011

2.2　纯水制备  015

2.2.1　反渗透技术  015

2.2.2　电渗析技术  020

2.2.3　电去离子技术  024

2.3　污水处理  028

2.3.1　物理处理过程  028

2.3.2　化学处理过程  029

2.3.3　生物处理过程  031

2.4　海水淡化  033

2.4.1　反渗透技术  034

2.4.2　多级闪蒸技术  035

2.4.3　多效蒸发技术  036

2.4.4　机械式蒸汽再压缩技术  037

2.5　MVR海水淡化技术的比较优势  039

2.5.1　基于MVR技术的海水淡化工艺  040

2.5.2　工艺流程  040

2.5.3　工艺参数的选取  040

2.5.4　处理水质  041

2.5.5　能耗对比分析  041

2.5.6　技术分析与预测  041

参考文献  042

第3章　光电净化技术  044

3.1　光化学反应  045

3.1.1　光合作用  045

3.1.2　光氧化还原  046

3.2　光催化反应  051

3.2.1　光催化反应原理  053

3.2.2　紫外光催化反应  056

3.2.3　可见光催化反应  058

3.2.4　光催化材料的制备方法  067

3.2.5　光催化工艺的应用研究  075

3.3　电催化反应  078

3.3.1　电催化反应原理  078

3.3.2　电催化材料与器件  082

3.3.3　电催化的应用研究  085

3.4　光电催化反应  087

3.4.1　光电催化反应原理  088

3.4.2　光电催化材料与器件  092

3.5　膜电容效应  105

3.5.1　电容去离子原理  105

3.5.2　膜电容去离子原理  108

参考文献  110

第4章　光电净化技术的工程应用  118

4.1　太阳能光伏在水处理领域的应用  119

4.1.1　太阳能光伏技术简介  119

4.1.2　太阳能光伏发电与传统生化法水处理的结合应用  121

4.1.3　太阳能光伏发电与海水淡化的结合应用  121

4.2　光催化和光电催化在河流湖泊水净化中的应用  122

4.2.1　光催化技术在河流湖泊水净化中的应用  123

4.2.2　光电催化技术在河流湖泊水净化中的应用  124

4.3　光电催化在工业污水净化中的应用  125

4.3.1　光电催化技术在日化废水处理中的应用  126

4.3.2　光电催化技术在太阳电池生产废水处理中的应用  127

4.3.3　光电催化技术在真空镀膜工业废水处理中的应用  129

4.3.4　光电催化技术在电泳废水处理中的应用  130

4.3.5　光电催化技术在垃圾渗滤液/ 压滤液处理中的应用  130

参考文献  132

第5章　光电净化技术的应用展望  133

5.1　光电净化技术相关的材料发展  134

5.1.1　光催化材料体系  134

5.1.2　纳米电催化材料体系  141

5.2　光电净化技术在环保领域的应用前景  144

5.2.1　对有机废水的降解净化  144

5.2.2　空气净化  145

5.2.3　光电催化在COD测定中的应用  145

5.2.4　光电催化技术在重金属离子回收中的应用  146

5.2.5　光电催化材料在传感器中的应用  146

5.2.6　光电催化材料在太阳能分解水方面的应用  147

5.3　光电净化技术的发展前景展望  148

参考文献  148

《光电净化水处理》在简要介绍光电净化技术的基础上，较为详细地介绍了污水的成分与性质，污水处理与海水淡化技术，重点阐述光化学、光催化、电催化、光电催化、膜电容等原理和技术以及在环境净化领域的应用，包括光电净化技术的工程应用及展望，全书理论与实践紧密结合，列举了大量领先的工程应用实例，为相关领域的技术和管理人员提供了重要的参考。

本书可供光电催化领域、环境材料领域、水处理领域的研究人员和技术人员参考阅读，也可供化工、环境等领域的人员参考阅读，还可供相关专业高等院校师生参考。

1.内容跨度大——从光电材料、水污染知识到光电材料的净化技术应用，对科研人员开阔视野，对标研究有一定的启发作用。

2.编著队伍强——由我国光电材料方面的知名专家孙卓院士领衔编著，集中了孙教授团队近20年的研究成果，可参考性强。

3.印制精美——采用彩色印刷，图表显示清晰，对原理阐述更清晰，阅读获得感更强。