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《新型水处理药剂高铁酸盐》共分8章，系统介绍了高铁酸盐的物化特性、制备方法；详细报道了高铁酸盐对受污染地表水中微量有机物、藻类、重金属离子、铁、锰的处理效果和强化混凝的作用；对高铁酸盐处理几种废水的效果也进行了综述。高铁酸盐是一种新型的水处理药剂。最后，《新型水处理药剂高铁酸盐》还论述了高铁酸盐工程应用前景，提出了工程应用的建议。
书籍名称：《新型水处理药剂：高铁酸盐的深度解析与应用前景》 图书简介 引言：水处理技术的时代呼唤与高铁酸盐的崛起 水资源短缺和水质污染已成为全球面临的严峻挑战。传统的饮用水和工业废水处理技术在面对新兴污染物、微生物耐药性以及日益严格的环保法规时，正显现出其局限性。寻求高效、环境友好、多功能的新型水处理技术迫在眉睫。在众多候选技术中，高铁酸盐（特别是铁酸盐，$ ext{FeO}_4^{2-}$）以其独特的强氧化性、高效的混凝沉淀能力以及独特的催化降解潜力，正逐渐成为水处理领域的研究热点和产业化的重要方向。 本书旨在系统、全面、深入地剖析高铁酸盐这一新型水处理药剂的化学特性、制备工艺、作用机理及其在不同水处理场景中的实际应用，并展望其未来的发展趋势和面临的挑战。全书内容立足于最新的科研成果和工程实践，力求为水处理领域的科研人员、工程师、环保产业从业者以及相关专业学生提供一本兼具理论深度与实践指导价值的专业参考书。 第一部分：高铁酸盐的基础化学与合成技术 本部分详细阐述了高铁酸盐的化学本质和物理化学性质，为理解其在水处理中的作用奠定基础。 第一章：高铁酸盐的分子结构与氧化还原特性 深入探讨高铁酸盐中铁元素的价态（$ ext{Fe(VI)}$）及其在水溶液中的稳定性。分析其在不同 $ ext{pH}$ 值下的存在形态（如高铁酸根离子、聚合态高铁酸盐等）。重点解析高铁酸盐作为一种超强氧化剂的潜力，与传统氧化剂（如氯气、臭氧、过氧化氢）的氧化电位比较，强调其在水中能够高效氧化难降解有机物、无机污染物以及杀菌消毒的内在机理。阐述高铁酸盐还原产物——$ ext{Fe(III)}$ 羟基氧化物的特性，预示其在后续的物化处理中的潜在协同作用。 第二章：高铁酸盐的制备工艺与质量控制 系统梳理当前主流的高铁酸盐制备方法，包括： 1. 碱性氯化法/电化学合成法： 详细介绍以廉价铁源（如废铁屑、铁粉）为原料，在强碱性条件下通过化学氧化或电化学氧化制备高铁酸盐的工艺流程、关键参数控制（如电流密度、温度、碱度）以及设备要求。 2. 固相合成法： 探讨高温固相反应制备高纯度高铁酸盐的原理与局限性。 3. 连续流反应器技术： 介绍如何优化反应过程，实现高铁酸盐的规模化、连续化稳定生产。 此外，本书还详细讨论了制备过程中对产品纯度的要求、杂质离子的控制，以及用于评估高铁酸盐活性的检测分析方法（如碘量法、分光光度法）。 第二部分：高铁酸盐在水处理中的多功能作用机理 高铁酸盐区别于传统药剂的核心在于其“一剂多能”的特性。本部分聚焦于其在去除污染物方面的多重作用机制。 第三章：高铁酸盐的强氧化降解机理 详尽分析高铁酸盐对各类有机污染物的氧化路径。重点关注其对以下污染物的去除效果与机理： 1. 内分泌干扰物（EDCs）与药品及个人护理用品（PPCPs）： 如双酚A、卡马西平等，探讨高铁酸盐的直接氧化和自由基诱导的氧化过程。 2. 抗生素与耐药性基因（ARGs）： 评估 $ ext{Fe(VI)}$ 对细菌细胞壁的破坏作用及对 $ ext{ARGs}$ 的灭活效率。 3. 持久性有机污染物（POPs）： 如某些农药残留，分析其分子结构的断裂和矿化过程。 第四章：高铁酸盐的絮凝沉淀与共沉淀去除 探讨 $ ext{Fe(VI)}$ 还原生成 $ ext{Fe(III)}$ 氢氧化物在水处理中的关键作用。阐述 $ ext{Fe(III)}$ 凝胶对悬浮物、胶体颗粒的吸附、卷扫机制。特别指出高铁酸盐作为“原位生成”的絮凝剂，其优势在于避免了传统混凝剂带来的二次污染（如氯化副产物或大量投加无机盐）。分析在不同水质条件下（如低浊度、低碱度水体），高铁酸盐的混凝效率优化策略。 第五章：高铁酸盐的脱色、除味与消毒作用 研究高铁酸盐在去除水体色度、异味方面的应用。分析其对腐殖酸、富里酸等天然有机物的氧化能力，以及对硫化物、氨氮的去除效率。同时，系统评估 $ ext{Fe(VI)}$ 的消毒性能，比较其与氯消毒的差异，特别是其对生物膜的穿透能力和对异味前体物质的控制效果。 第三部分：高铁酸盐在特定水处理领域的应用实践与案例分析 本部分将理论研究成果转化为实际应用场景，为工程化提供参考。 第六章：饮用水深度处理与预处理 论述高铁酸盐在常规饮用水厂中的应用潜力。包括作为臭氧/氯消毒的预氧化剂，用于去除藻毒素和前体物；以及在微污染水源处理中，替代传统的混凝和高锰酸钾氧化工艺。重点分析 $ ext{Fe(VI)}$ 处理后水质的长期稳定性、铁离子残留量的控制以及对下游膜处理系统的兼容性。 第七章：工业废水（高难度废水）的定制化处理 聚焦于制药、染料、化工等行业产生的“三高”（高浓度、高毒性、难生化）废水。展示高铁酸盐联合其他高级氧化技术（如 $ ext{Fe(VI)}/ ext{UV}$、 $ ext{Fe(VI)}/ ext{Fenton}$）实现废水预处理、毒性降低和生化性能提升的案例。分析 $ ext{Fe(VI)}$ 对特定难降解工业污染物降解的动力学特征。 第八章：污泥减量化与资源化协同处理 探讨高铁酸盐在污泥处理环节的应用。研究其在污泥酸化、消化过程中对微生物活性的调控作用，以及如何通过氧化作用实现污泥的稳定化和部分有机质的快速分解，从而达到减量化的目的。 第四部分：工程化挑战、经济性评估与未来展望 第九章：高铁酸盐应用中的工程放大与控制难题 系统分析高铁酸盐从实验室走向中试及工业化过程中必须解决的关键技术瓶颈： 1. 投加控制的精确性： 如何根据水质波动实时调整 $ ext{Fe(VI)}$ 的投加量，保证氧化效果并避免过量投加。 2. 腐蚀性与材料选择： 高铁酸盐溶液的强氧化性对管道、泵站等设备材料的腐蚀问题及解决方案。 3. 残留铁的深度去除： 在对出水水质要求极高的场景中，如何高效去除低浓度的可溶性铁离子。 第十章：经济性分析与可持续发展路径 对比高铁酸盐与现有主流药剂（如PAC、$ ext{KMnO}_4$、臭氧）在全生命周期成本上的优劣势。探讨利用低成本铁源（如工业副产铁）制备高铁酸盐的技术经济性分析模型。最后，展望高铁酸盐在未来水处理技术体系中的战略定位，包括与其他新兴技术（如电化学、纳米技术）的集成潜力。 总结 本书不仅是一本关于高铁酸盐化学的专著，更是一部面向未来水环境治理的实用指南。通过对该技术的全面梳理，旨在推动高铁酸盐从实验室研究成果向大规模工程化应用的跨越，为实现更清洁、更可持续的水资源管理提供强有力的技术支撑。全书结构严谨，论证充分，配有大量的实验数据和工程实例图表，确保内容的科学性与可读性。
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