环境反应工程导论(马丽萍)(第2版)

本书以环境污染治理过程所涉及的化学反应工程基础理论为主线,阐述了污染治理过程涉及的化学反应工程基本原理和方法,并用案例说明了这些基本原理和方法在污染处理过程中的实际应用思路或途径。本书主要介绍了环境问题、环境反应工程的研究对象和主要任务以及研究方法;环境反应工程的基本原理，包括反应动力学和热力学特征、意义及分析方法;环境反应工程中的反应器及其主要特性，非理想流动模型的建立及应用；非均相反应过程,包括气固催化、液固以及流固非催化反应过程分析;环境反应工程中的热效应和能量衡算；反应器放大设计的基本方法以及案例分析等内容。 本书力求避免烦琐的数学推导，着重于基本概念、基础知识和工程理念的阐述，并结合实际案例引导读者了解、熟悉和掌握废物处理过程的基本方法及工程化实现途径，可作为高等学校环境工程专业硕士、博士研究生教材，可供环境类专业及相关专业师生参阅,也可供从事相关行业的研发人员和工程技术人员参考。

马丽萍，博士，教授,博士士生导师。主要研究方向为固体废物资源化综合利用。云南省化工学会理事、云南省再生经济产业开发研究会专家委员会委员及研究员，中国环境协会会员。昆明理工大学固废资源化及无害化创新团队首席教授。主持、参加了国家高技术发展计划（863）项目、国家自然基金、云南省自然基金、云南省教育基金、企业联合开发等20多个科研、技术攻关、技术服务项目，涉及精细化工、化学工程以及环境工程领域，参编教材一部（固体废物处理与处置实践教程，2万字），主编译著一部（吸附剂，原理及应用，高等教育出版社，40万字），专著两部（固体废物资源化工程原理，80万字，化学工业出版社；环境反应工程导论，60万字，化学工业出版社）发表论文100余篇，EI、SCI收录50余篇，发明专利授权20余项。

第1章 绪论 1 1.1 环境反应工程的基本概念 1 1.1.1 环境与环境问题 1 1.1.2 污染控制与反应工程 3 1.1.3 环境反应工程的发展 4 1.2 环境反应工程的特征和研究对象 5 1.2.1 基本特征 5 1.2.2 主要对象和任务 6 1.3 环境反应工程的研究方法 8 1.3.1 实验研究与建模 8 1.3.2 数值模拟与仿真 8 1.3.3 工程放大与优化 10 1.4 环境反应工程的重要作用 11 第2章 环境反应工程的反应动力学 12 2.1 化学计量学及基础定义 12 2.1.1 化学计量方程 12 2.1.2 反应进度、转化率和膨胀因子 13 2.2 反应动力学的理论基础 16 2.2.1 均相反应动力学 16 2.2.2 非均相反应动力学 20 2.2.3 两类反应动力学方程的评价 24 2.2.4 动力学参数及其相互关系 25 2.2.5 温度对反应速率的影响 31 2.3 反应动力学的实验研究方法 32 2.3.1 实验研究的决策过程 32 2.3.2 实验的规划与设计 33 2.3.3 实验研究的数据处理与结果表示 35 2.3.4 实验反应器 41 2.4 应用案例分析 46 练习与思考 52 第3章 环境反应工程中的反应器及其主要特性 56 3.1 反应器概述 56 3.1.1 物质平衡与能量平衡 56 3.1.2 反应器类型与操作方式 59 3.1.3 反应器的设计方法 61 3.2 理想反应器的基本特性 62 3.2.1 间歇釜式反应器 63 3.2.2 连续釜式反应器 65 3.2.3 活塞流反应器 67 3.2.4 循环反应器 72 3.3 反应器中流体的非理想流动与混合特性 74 3.3.1 流体混合特性 74 3.3.2 返混及其作用 75 3.3.3 反应器组合与操作方式选择 76 3.4 停留时间分布 79 3.4.1 停留时间理论 79 3.4.2 停留时间分布的测定 80 3.4.3 停留时间分布统计特征 82 3.4.4 平推流反应器和全混流反应器的停留时间分布 83 3.5 反应器中非理想流动与模型的建立 85 3.5.1 反应器模型与分类 85 3.5.2 离析流模型 86 3.5.3 多级全混釜串联模型 86 3.5.4 轴向扩散模型 88 3.6 应用案例分析 89 练习与思考 97 第4章 环境反应工程中的非均相反应过程分析 100 4.1 流固相催化反应过程 100 4.1.1 流固相系统中的化学反应与传递现象 100 4.1.2 流固相催化反应步骤 102 4.1.3 流固相催化反应速率方程 104 4.1.4 动力学分析示例 110 4.2 流体与催化剂外表面间的传质和传热 117 4.2.1 流固相外部的传质过程 117 4.2.2 流固相外部的传热过程 119 4.3 流体在多孔催化剂中的扩散与反应 120 4.3.1 催化剂孔内的传质形式 120 4.3.2 催化剂孔内的传热过程 127 4.3.3 催化反应控制阶段的判别 129 4.4 本征动力学的实验确定 130 4.5 气液反应系统分析 132 4.5.1 气液反应过程机理 133 4.5.2 气液反应模型 133 4.5.3 不同反应过程动力学分析 135 4.6 流固非催化反应 139 4.6.1 基本特征 140 4.6.2 一般模型 141 4.6.3 缩核模型 144 4.7 生物反应过程 152 4.7.1 酶反应过程 153 4.7.2 米氏(Michaelis-Menten)方程 153 4.7.3 有抑制作用的酶催化反应动力学 155 4.7.4 微生物反应过程 156 4.7.5 生化反应器 160 4.8 应用案例分析 164 练习与思考 171 第5章 环境反应工程中的热效应和能量衡算 176 5.1 反应体系的化学平衡分析 176 5.1.1 化学平衡分析的意义 176 5.1.2 化学反应平衡的分析与计算 177 5.1.3 化学反应热平衡的分析基础 179 5.2 反应速率与温度的关系 183 5.2.1 Arrhenius 方程及其应用 183 5.2.2 温度对反应速率的影响 187 5.2.3 最优温度序列 191 5.3 反应过程的能量衡算 194 5.3.1 能量衡算式中的各项 194 5.3.2 非等温理想反应器的能量衡算 194 5.3.3 反应器热稳定性分析 211 5.4 应用案例分析 227 练习与思考 234 第6章 环境反应工程中的反应器放大设计方法 237 6.1 反应器放大方法 237 6.1.1 逐级经验放大法 237 6.1.2 部分解析法 238 6.1.3 数学模拟法 238 6.2 反应器放大设计 245 6.2.1 釜式反应器的放大设计 246 6.2.2 管式反应器的放大设计 248 6.2.3 反应器放大的影响因素 253 6.2.4 反应器设计计算方法 255 6.2.5 具有复杂失活机理的固定床催化反应器 269 6.3 多相反应器 274 6.3.1 流化床反应器 274 6.3.2 移动床反应器 279 6.3.3 气液固三相催化反应器 280 6.3.4 膜反应器 285 6.4 应用案例分析 289 6.4.1 典型废水处理工艺分析 289 6.4.2 典型废气处理工艺分析 292 6.4.3 固废处理中的反应工程 302 6.4.4 其他处理技术 310 练习与思考 311 参考文献　　　314