冯辉，天津市生态环境科学研究院高工。从事环境工程咨询、设计、施工、运行管理20余年，带领团队承担了全国多项应急工程：天津港812特别重大火灾应急污水处理工程、天津静海唐官屯佟庄子渗坑污水底泥处理及生态修复应急工程、天津武清区三星视界应急污水处理工程、天津宁河未来城应急处理工程、宁夏腾格里沙漠应急处理工程等多项应急工程。作为团队带头人获得2016年度工人先锋号。现共发表论文5篇，专利7项，获得滨海新区科技进步奖1项,天津市科技进步二等奖1项。

《高难度工业废水高级催化氧化处理工艺》共分为10章，主要介绍了当前高难度工业废水处理的现状和背景，并重点分析了几类典型的高难度废水；水处理工程中的催化理论与工艺，包括化学反应中催化剂和催化作用的概述、催化剂与催化作用的特征、催化剂的分类原则等内容；水处理高级催化氧化工艺中常见的负载型催化剂的制备原理与表征方法；臭氧催化氧化工艺、光催化氧化工艺、电催化氧化工艺、Fenton催化氧化工艺、微波催化氧化工艺、湿式催化氧化工艺、超临界催化氧化工艺。 本书适合从事水污染治理的科研人员和工程技术人员阅读，也可供高等学校相关专业的师生参考。

随着我国经济的高速发展，工业门类体系不断完善，但随之而来的问题就是针对巨量高难度工业废水的有效处理问题，此类高难度工业废水的处理难度大，因此如何对其进行有效的处理，一直都是环境科学与工程领域备受关注的话题。
而导致高难度工业废水难以进行有效处理的主要原因，就在于其污染物成份复杂、浓度高且多为生物难降解有毒有害物质，除此之外，来水水质、水量的波动幅度大，也进一步增加了其有效处理难度。
鉴于高难度工业废水的水质特点，在环境保护水处理领域常用的、成熟的生物化学处理工艺往往不能达到较为理想的处理效果，尤其是单独应用时，更是无法应对高难度工业废水中难生化有毒物质的冲击，因此对于高难度工业废水，目前最有效的处理工艺，多为高级催化氧化技术，或者是“高级催化氧化预处理+生化主处理”的组合模式，这就要求环保领域从业人员，对于高难度工业废水处理的高级催化氧化工艺原理及应用，必须要有一定的了解才能熟练应用于工程之中。
本书内容来自于编著者多年高难度工业废水处理高级催化氧化技术研发、工程实践总结，针对目前常用的高级催化氧化技术进行概括总结，并且借助多年技术研发经验总结，对未来有望工业化的新型高级催化氧化技术进行了原理和试验性质的描述，全书内容既是对高难度工业废水处理技术的有益补充，又能够指导实际工程中高难度工业废水处理工艺开发，可以有效的提升相关从业者对于高难度工业废水处理的水平与能力。
本书共分为10章，其中第1、2、3章节为综述章节，第1章主要介绍了当前针对高难度工业废水处理的现状和背景，并重点分析了几类典型的高难度废水，第2章主要介绍了水处理工程中的催化理论与工艺，包括化学反应中催化剂和催化作用的概述、催化剂与催化作用的特征、催化剂的分类原则等内容；第3章主要介绍了水处理高级催化氧化工艺中常见的负载型催化剂的制备原理与表征方法；第4章到第10章分别针对臭氧催化氧化工艺、光催化氧化工艺、电催化氧化工艺、Fenton催化氧化工艺、微波催化氧化工艺、湿式催化氧化工艺、超临界催化氧化工艺分别进行了详细描述。
本书的编者，力图做到理论与实践、基本原理与应用的有机结合，突出高难度工业废水高级催化氧化处理工艺的原理、优缺点和应用现状分析，并优先选取了一些较为成熟的工艺结合实例进行技术方面的详细介绍，注重指导行业从业人员的理论学习，适合从事水污染治理的科研人员和工程技术人员阅读，也可供高等学校相关专业的师生参考。

1 绪论1
1.1 高难度工业废水定义 1
1.2 高难度工业废水对环境的危害分析 4
1.3 高难度工业废水的产生背景 5
1.4 高难度工业废水处理意义 7
1.5 高难度工业废水处理现状分析 9
1.6 典型高难度工业废水介绍 10
1.6.1 农药行业高难度废水介绍 10
1.6.2 印染行业高难度废水介绍 14
1.6.3 冶金行业高难度废水介绍 15
1.6.4 石化行业高难度废水介绍 17
1.6.5 制药行业高难度废水介绍 18
参考文献 22

2 水处理工程中的催化理论与工艺概述24
2.1 化学反应中催化剂与催化作用的概述 24
2.1.1 催化反应定义 24
2.1.2 均相催化反应概述 25
2.1.3 非均相催化反应概述 26
2.1.4 酶催化反应概述 27
2.1.5 催化作用的一般原理分析 27
2.2 催化剂与催化作用的特征 28
2.3 催化剂的分类原则 30
2.4 多相催化反应体系 33
2.4.1 多相催化反应过程的主要步骤分析 33
2.4.2 多相催化反应过程中的外扩散和内扩散 33
2.4.3 多相催化反应物分子的化学吸附作用 34
2.4.4 多相催化表面反应与产物脱附 35
2.4.5 多相催化的反应速率分析 36
2.5 水处理工程中的高级催化氧化工艺概述 38
参考文献 42

3 高级催化氧化水处理技术中负载型催化剂概述44
3.1 负载型催化剂的组成和性能要求 44
3.1.1 负载型催化剂的活性组分及功能 45
3.1.2 负载型催化剂的助催化剂成分及功能 46
3.1.3 负载型催化剂的载体成分及功能 47
3.1.4 负载型催化剂的其他组分及功能 57
3.1.5 负载型催化剂的性能要求 57
3.2 负载型催化剂的制备工艺 60
3.2.1 浸渍工艺 60
3.2.2 沉淀工艺 60
3.2.3 水热工艺 61
3.2.4 原位工艺 62
3.2.5 溶胶-凝聚工艺 62
3.2.6 化学气相沉积工艺 62
3.2.7 固相析出工艺 62
3.2.8 配体络合工艺 63
3.2.9 溶剂化金属原子浸渍工艺 63
3.2.10 超临界流体工艺 63
3.2.11 微波辐射工艺 64
3.3 负载型催化剂的表征技术 64
3.3.1 催化剂活性评价方法 65
3.3.2 催化剂机械强度评价方法 66
3.3.3 催化剂颗粒直径及粒径分布评价方法 68
3.3.4 催化剂比表面积评价方法 70
3.3.5 催化剂密度和孔结构评价方法 73
3.3.6 催化剂红外吸收光谱表征方法 75
3.3.7 催化剂X衍射表征方法 75
3.3.8 催化剂热分析表征方法 76
3.3.9 催化剂显微镜表征方法 77
参考文献 79

4 臭氧催化氧化工艺概述82
4.1 臭氧催化氧化工艺原理 82
4.1.1 臭氧的基本特点 82
4.1.2 臭氧在水处理中的氧化机理 83
4.1.3 臭氧的制备方法 84
4.2 臭氧催化剂的研究现状 85
4.2.1 非均相臭氧催化剂的作用机理 85
4.2.2 非均相臭氧催化剂的研究现状 88
4.2.3 均相臭氧催化剂的作用机理 90
4.3 影响臭氧催化氧化的因素 91
4.3.1 初始pH值 91
4.3.2 催化剂投加量 92
4.3.3 臭氧投加量 94
4.4 臭氧和其他技术的耦合应用 94
4.4.1 臭氧-活性炭技术 94
4.4.2 光催化-臭氧氧化耦合技术 95
4.4.3 臭氧-BAF工艺 95
4.5 臭氧催化氧化小试试验工艺研究 96
4.5.1 项目背景 96
4.5.2 试验前水质测量 98
4.5.3 试验方案拟定 98
4.5.4 测试方法及药品准备 99
4.5.5 常用指标及分析方法 100
4.5.6 试验条件和结果 101
4.5.7 试验结果分析 104
参考文献 105

5 光催化氧化工艺概述107
5.1 光催化氧化工艺原理 107
5.1.1 光催化在水处理中的氧化机理 107
5.1.2 负载型非均相光催化剂的催化过程 108
5.1.3 负载型非均相光催化的工艺流程 108
5.1.4 负载型非均相光催化和其他技术的耦合应用 108
5.2 负载型非均相光催化剂的制备 110
5.2.1 TiO2 型非均相光催化剂 110
5.2.2 WO3 型非均相光催化剂 113
5.2.3 CdS型非均相光催化剂 114
5.2.4 ZnO型非均相光催化剂 116
5.3 光催化氧化工艺影响因素 117
5.3.1 催化剂类型以及用量 117
5.3.2 催化剂晶相、晶面和晶格缺陷 117
5.3.3 催化剂粒径大小 118
5.3.4 反应溶液的pH值 119
5.3.5 光强 119
5.4 光催化氧化技术在水处理领域的研究进展 119
5.4.1 光催化氧化的应用前景分析 119
5.4.2 光催化氧化大规模应用的制约因素分析 123
5.5 光催化氧化法工艺试验研究 124
5.5.1 研究背景 124
5.5.2 工艺设计试验药品及仪器 125
5.5.3 试验水质分析方法 126
5.5.4 光催化处理工艺试验方法与过程 127
5.5.5 光催化处理工艺分析 128
5.5.6 光催化处理工艺试验结论 134
参考文献 134

6 电催化水处理工艺概述137
6.1 电催化水处理工艺原理 137
6.1.1 电催化水处理技术反应过程 137
6.1.2 电催化水处理技术反应特征 138
6.1.3 电催化水处理技术特点 139
6.2 电催化水处理工艺分类 139
6.2.1 电催化氧化工艺 139
6.2.2 微电解工艺 141
6.2.3 三维电解工艺 143
6.3 电催化氧化DSA阳极概述 144
6.3.1 DSA涂层阳极的设计思路 145
6.3.2 DSA阳极的涂层化学组成 146
6.3.3 DSA涂层阳极的基体选择 146
6.3.4 DSA涂层阳极的制备方法 146
6.3.5 DSA涂层阳极的表征分析 147
6.3.6 DSA涂层阳极的使用寿命 148
6.3.7 DSA涂层阳极的中毒现象 150
6.4 电催化氧化反应器构型 150
6.4.1 电催化反应器的类型 150
6.4.2 影响电催化反应器的设计因素 151
6.4.3 电催化反应器结构材料及电极材料选择 152
6.4.4 隔膜式电解反应器 155
6.4.5 多级串联粒子电催化反应器 160
6.5 判断电催化反应效率的常用指标 162
6.5.1 转化率和选择性 162
6.5.2 电流效率 163
6.5.3 电能消耗和电能效率 163
6.5.4 空时产率 164
6.6 电催化氧化法工艺试验研究 165
6.6.1 研究背景 165
6.6.2 工艺设计试验药品及仪器 165
6.6.3 试验水质分析方法 167
6.6.4 电催化处理工艺试验方法与过程 167
6.6.5 电催化处理工艺分析 168
6.6.6 总结 170
6.7 隔膜电催化氧化除氨氮工艺试验研究 171
6.7.1 研究背景 171
6.7.2 工艺试验方法 171
6.7.3 工艺试验原理 171
6.7.4 工艺设计试验药品 173
6.7.5 工艺设计试验仪器 173
6.7.6 工艺设计试验装置 174
6.7.7 试验过程分析方法 174
6.7.8 工艺评价试验过程 174
6.7.9 总结 178
参考文献 178

7 Fenton 催化氧化工艺概述180
7.1 Fenton催化氧化工艺原理 180
7.1.1 Fenton工艺氧化性分析 180
7.1.2 Fenton工艺的反应原理 180
7.1.3 Fenton工艺的影响因素 182
7.1.4 Fenton工艺的反应步骤 182
7.2 均相Fenton催化氧化工艺的分类 183
7.2.1 标准Fenton催化氧化工艺 183
7.2.2 光-Fenton催化氧化工艺 184
7.2.3 电-Fenton催化氧化工艺 185
7.3 非均相类Fenton催化氧化工艺 186
7.3.1 非均相Fenton流化床工艺概述 186
7.3.2 Cu2S型非均相Fenton催化剂制备 187
7.3.3 MnS型非均相Fenton催化剂制备 188
7.4 Fenton工艺的应用场景 189
7.4.1 Fenton工艺处理含酚废水 189
7.4.2 Fenton工艺处理焦化废水 190
7.4.3 Fenton工艺处理印染废水 190
7.4.4 Fenton工艺处理农药废水 190
7.4.5 Fenton工艺处理垃圾渗滤液 190
7.5 Fenton催化氧化小试试验 191
7.5.1 项目背景 191
7.5.2 试验前水质测量 193
7.5.3 试验方案拟定 194
7.5.4 测试方法及药品准备 194
7.5.5 常用指标及分析方法 195
7.5.6 试验条件和试验结果 195
7.5.7 试验结果分析 198
参考文献 199

8 微波催化氧化工艺概述201
8.1 微波原理概述 201
8.2 微波催化氧化水处理技术原理 202
8.2.1 微波的致热效应 202
8.2.2 微波的非热效应 202
8.3 微波催化氧化处理高难度废水工艺步骤 205
8.4 微波敏化剂 205
8.5 微波和其他水处理技术的耦合应用 206
8.5.1 微波-类Fenton催化氧化工艺 206
8.5.2 微波-光催化氧化工艺 207
8.5.3 微波-活性炭工艺 207
8.5.4 微波-H2O2 工艺 208
8.5.5 其他微波催化氧化工艺 208
8.6 微波催化氧化水处理技术的现状 208
参考文献 209

9 湿式催化氧化工艺概述211
9.1 湿式催化氧化工艺原理 211
9.2 湿式催化氧化工艺特点 212
9.3 影响湿式催化氧化工艺效果的因素 213
9.3.1 压力 213
9.3.2 温度 213
9.3.3 废水性质 213
9.3.4 反应时间 214
9.4 湿式催化氧化的催化材料 214
9.5 湿式催化氧化的工艺流程 215
9.6 湿式氧化和其他技术的耦合应用 216
9.6.1 湿式氧化-电催化耦合技术 216
9.6.2 湿式氧化-微波耦合技术 216
9.7 湿式氧化技术的短板问题 217
9.7.1 设备腐蚀问题 217
9.7.2 盐堵塞问题 217
9.7.3 热量传递问题 217
9.8 湿式氧化技术的工程化应用 218
9.8.1 湿式氧化处理染料废水 218
9.8.2 湿式氧化处理农药废水 218
9.8.3 湿式氧化处理含酚废水 219
9.8.4 湿式氧化处理剩余污泥 220
9.8.5 湿式氧化处理垃圾渗滤液 220
参考文献 221

10 超临界催化氧化工艺概述223
10.1 超临界催化氧化工艺原理 223
10.2 超临界催化氧化工艺特点 224
10.3 超临界催化氧化的工艺流程 226
10.4 超临界催化氧化的催化材料 228
10.5 超临界氧化的研究现状 229
10.6 超临界氧化催化剂的工程化应用 230
10.6.1 超临界氧化处理聚苯乙烯废水 230
10.6.2 超临界氧化处理含酚废水 230
10.6.3 超临界氧化处理含硫废水 231
10.6.4 超临界氧化处理多氯联苯废水 232
10.6.5 超临界氧化处理剩余污泥 232
10.6.6 超临界氧化处理生活垃圾 233
参考文献 233