《水化学》全面地介绍了水化学的基本理论及水污染控制所涉及的物化技术的基础理论。全书包括水化学概论、化学动力学、酸碱化学、配位化学、沉淀和溶解、吸附、氧化还原、光化学共8章。书中理论深入浅出，实例丰富生动。值得一提的是，第3章到第8章的最后一节都讨论了所学理论如何在水污染控制实践中应用，可助力学生明确学习目标。
本书可作为环境科学、环境工程、给水排水工程等专业的专业基础课教材，同时也可供从事给水排水工程、环境工程等专业设计、运行管理的人员及水污染控制领域的科研工作者参考使用。
关小红，华东师范大学生态与环境科学学院，教授，博导，国家杰出青年科学基金获得者，研究方向为水污染控制化学。获授权中国发明专利8项；获教育部自然科学二等奖1项（2/4；2019）、重庆市自然科学二等奖1项（2/5；2021）、紫金全兴环境基金青年学者奖（2020）、ES&T的Super Reviewer Award（2021）；曾任Water Res.、J. Hazard. Mater.和Water Environ. Res.等多个期刊的副主编，担任Environ. Sci. Tech. Let.在内的多个中英文期刊的编委，在多个学术组织任常务理事或委员。主持了包括8项国家自然基金和重点研发计划课题在内的项目20余项。
1 水化学概论 001
1.1 水化学的范畴及发展历程 001
1.1.1 水化学的范畴 001
1.1.2 水化学的发展历程 002
1.2 水的性质与结构 002
1.2.1 水的物理性质 002
1.2.2 水的化学性质 003
1.2.3 水的异常特性与水分子结构的关系 004
1.3 天然水 005
1.3.1 天然水的组成 005
1.3.2 几种重要的天然水 012
1.4 污 (废)水 014
1.4.1 污水的分类 014
1.4.2 主要污染物 016
思考练习题 018
参考文献 018
2 化学动力学 019
2.1 反应动力学基础 019
2.1.1 化学反应的基本原理 019
2.1.2 影响反应速率的因素 021
2.2 反应速率方程 022
2.2.1 基元反应和非基元反应 022
2.2.2 反应速率的定义 022
2.2.3 基元反应的速率方程 023
2.2.4 化学反应速率方程的一般形式、反应级数 024
2.2.5 速率方程的积分形式 025
2.3 反应速率常数和反应级数的确定 028
2.3.1 微分法 030
2.3.2 尝试法 032
2.3.3 半衰期法 033
2.4 典型复合反应动力学 034
2.4.1 可逆反应 034
2.4.2 平行反应 036
2.4.3 串联反应 040
2.5 复合反应速率的近似处理方法 044
2.5.1 控制步骤法 044
2.5.2 平衡态近似法 044
2.5.3 稳态近似法 045
2.6 多相催化反应动力学 046
2.6.1 多相催化反应的步骤 047
2.6.2 多相催化反应的速率方程 048
2.7 快速反应动力学中常用实验技术 051
2.7.1 快速流动技术 052
2.7.2 激光闪光光解技术 053
2.7.3 脉冲辐解技术 054
思考练习题 055
参考文献 058
3 酸碱化学 060
3.1 酸碱的定义 060
3.1.1 离子论 060
3.1.2 质子论 061
3.1.3 电子论 062
3.2 酸碱平衡 063
3.3 α-pH和lgc-pH图 066
3.3.1 一元酸-共轭碱体系的α-pH和lgc-pH图 066
3.3.2 多元酸-共轭碱体系的α-pH 图 068
3.4 酸碱强度及影响因素 069
3.4.1 无机酸的强度及其影响因素 069
3.4.2 有机酸的强度及其影响因素 071
3.4.3 碱的强度及其影响因素 075
3.5 pH缓冲溶液和缓冲强度 076
3.5.1 pH缓冲溶液 076
3.5.2 缓冲强度 076
3.6 天然水中的碳酸盐及缓冲能力 079
3.6.1 碳酸盐的平衡关系 079
3.6.2 碳酸盐体系的碱度和酸度 080
3.6.3 影响碱度的因素 082
3.7 pH对典型水污染控制过程的影响 083
3.7.1 pH对混凝过程的影响 083
3.7.2 pH对吸附过程的影响 084
3.7.3 pH对氧化过程的影响 084
思考练习题 085
参考文献 087
4 配位化学 088
4.1 基本概念 088
4.2 配合物的类型 089
4.2.1 内层配合物 089
4.2.2 外层配合物 090
4.3 配合物的稳定性 091
4.3.1 金属离子的性质 091
4.3.2 配体的性质 092
4.3.3 姜-泰勒效应 093
4.4 配位平衡计算 094
4.5 金属离子的水解——H2O和 OH-为配体 096
4.6 金属离子与无机配体形成的配合物 098
4.7 金属离子与有机配体的配合物 099
4.8 配位化学对金属离子性质的影响 100
4.8.1 影响氧化还原特性 100
4.8.2 影响金属离子在自然环境中的迁移 101
4.8.3 影响吸附行为 101
4.8.4 影响金属离子毒性 102
4.9 配位化学在水污染控制中的应用 102
思考练习题 103
参考文献 104
5 沉淀和溶解反应 105
5.1 沉淀与溶解动力学 105
5.1.1 沉淀过程 105
5.1.2 溶解过程 106
5.2 溶度积与溶解度 107
5.2.1 标准溶度积 107
5.2.2 条件溶度积 109
5.2.3 溶解度 109
5.3 溶度积规则及其应用 110
5.3.1 溶度积规则 110
5.3.2 沉淀的溶解 110
5.3.3 分步沉淀 111
5.3.4 沉淀的转化 113
5.4 沉淀-溶解平衡的影响因素 113
5.4.1 同离子效应 114
5.4.2 盐效应 114
5.4.3 酸碱效应 115
5.4.4 配位效应 115
5.4.5 其他因素 116
5.5 水环境中典型物质的沉淀-溶解平衡 116
5.5.1 金属氧化物和金属氢氧化物 117
5.5.2 金属硫化物 118
5.5.3 金属碳酸盐 119
5.5.4 金属磷酸盐 121
5.6 化学沉淀在水污染控制中的应用 122
5.6.1 水中重金属的去除 122
5.6.2 水中磷酸盐的去除 124
5.6.3 水中离子的鉴定分析 125
思考练习题 125
参考文献 126
6 吸附 127
6.1 吸附的类型 127
6.1.1 物理吸附 127
6.1.2 化学吸附 128
6.1.3 离子交换吸附 128
6.2 吸附平衡 129
6.3 吸附等温线 129
6.3.1 吸附等温线的类型 129
6.3.2 吸附等温式 130
6.4 吸附动力学 133
6.4.1 吸附传质过程 133
6.4.2 颗粒内部扩散方程 133
6.4.3 准一级反应动力学模型 134
6.4.4 准二级反应动力学模型 134
6.5 影响吸附的因素 135
6.5.1 吸附剂的性质 135
6.5.2 吸附质的性质 136
6.5.3 pH值 137
6.5.4 离子强度 137
6.5.5 共存物质 138
6.5.6 其他因素 139
6.6 吸附机理及水处理中常用吸附剂 139
6.6.1 无机离子的吸附 140
6.6.2 有机物的吸附 142
6.6.3 水处理中常用吸附剂 145
6.7 吸附在水污染控制中的应用 146
6.7.1 芳香类有机废水的治理和资源回收 147
6.7.2 饮用水重大污染事故中的应用 147
6.7.3 废水中重金属和有机物的去除 147
思考练习题 148
参考文献 148
7 氧化还原反应 149
7.1 氧化还原反应的基本原理 149
7.1.1 氧化还原电对 149
7.1.2 能斯特方程 150
7.1.3 条件电极电位 151
7.1.4 影响条件电极电位的因素 153
7.2 氧化还原反应的化学平衡 157
7.2.1 氧化还原平衡常数 157
7.2.2 氧化还原反应进行程度 158
7.3 氧化还原反应的速率 160
7.3.1 反应物浓度的影响 160
7.3.2 温度的影响 161
7.3.3 催化剂的影响 161
7.4 常见氧化还原体系pε-pH图 163
7.5 天然水中常见的氧化还原条件 165
7.6 水污染控制中的常见氧化还原技术 166
7.6.1 传统氧化技术 166
7.6.2 高级氧化技术 170
7.6.3 经典还原技术 176
7.6.4 高级还原技术 179
思考练习题 181
参考文献 182
8 光化学 184
8.1 光的基本性质 184
8.2 光化学基本定律 185
8.2.1 物质对光的吸收 186
8.2.2 电子的激发类型 186
8.2.3 量子产率 187
8.3 光化学反应过程 188
8.3.1 光化学反应的原理 188
8.3.2 光化学反应的类型 188
8.4 天然水体中化合物的光化学转化过程 193
8.4.1 天然水中光的吸收与衰减 193
8.4.2 化合物的直接光解 196
8.4.3 化合物的间接光解 197
8.4.4 化合物的光解速率 203
8.5 基于光化学的水污染控制技术 203
8.5.1 基于紫外光的高级氧化技术 203
8.5.2 基于紫外光的高级还原技术 206
8.5.3 光催化氧化技术 208
思考练习题 210
参考文献 210
附录 213
附表1 弱酸及其共轭碱在水中的解离常数 (25℃,I=0) 213
附表2 微溶化合物的溶度积 (18~25℃,I=0) 215
附表3 标准电极电位 (18~25℃) 217
附表4 条件电极电位 219
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