2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——污水處理中新型高效技術(shù)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填在括號內(nèi)）1.下列哪種高級氧化技術(shù)主要利用光能激發(fā)催化劑產(chǎn)生自由基來降解有機(jī)物？（）A.Fenton氧化B.臭氧氧化C.光催化氧化D.電化學(xué)氧化2.在膜分離技術(shù)中，通常用于去除懸浮物和膠體的是？（）A.超濾（UF）B.納濾（NF）C.反滲透（RO）D.微濾（MF）3.生物強(qiáng)化技術(shù)的核心思想是？（）A.增加微生物總量B.降低水體溶解氧C.引入或改造能高效降解目標(biāo)污染物的微生物群落D.增加水力停留時(shí)間4.下列哪種材料因其巨大的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)，常被用作吸附劑去除水中的污染物？（）A.活性炭B.金屬有機(jī)框架（MOFs）C.陶瓷填料D.石墨5.污水處理過程中，實(shí)現(xiàn)磷資源回收的主要方法是？（）A.生物硝化B.化學(xué)沉淀C.膜分離D.吸附富集6.膜生物反應(yīng)器（MBR）相比傳統(tǒng)活性污泥法的主要優(yōu)勢之一是？（）A.對進(jìn)水水質(zhì)要求更高B.污泥產(chǎn)量更大C.出水水質(zhì)更優(yōu)，占地面積更小D.運(yùn)行成本顯著增加7.影響光催化氧化效率的關(guān)鍵因素之一是？（）A.污染物濃度B.催化劑粒徑和形貌C.水溫D.溶解氧含量8.下列哪種技術(shù)通常利用超聲波的空化效應(yīng)來破壞細(xì)胞壁，實(shí)現(xiàn)固液分離或促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)？（）A.超濾B.超聲波協(xié)同處理C.磁分離D.離心分離9.在進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)時(shí)，描述吸附劑與吸附質(zhì)之間相互作用強(qiáng)弱的指標(biāo)通常是？（）A.吸附速率B.吸附容量C.吸附等溫線D.洗脫難易程度10.污水處理技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評價(jià)中，通常需要考慮的“三廢”指的是？（）A.廢水、廢氣、廢渣B.污泥、污水、廢氣C.廢水、污泥、噪聲D.廢渣、廢氣、噪聲二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.高級氧化技術(shù)（AOPs）通過產(chǎn)生__________來降解難降解有機(jī)物。2.膜分離技術(shù)的選擇主要依據(jù)膜的種類、__________、__________和成本等因素。3.生物膜技術(shù)利用微生物群落形成的__________來去除水中的污染物。4.活性炭的吸附性能與其比表面積、__________和孔隙結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。5.污水處理過程中，氮的去除主要途徑包括__________和__________。6.常用的吸附等溫線模型有Langmuir模型和__________模型。7.污水處理工藝的選擇需要綜合考慮處理效果、__________、__________和環(huán)境影響。8.溶解性有機(jī)物（DOM）的高級氧化常產(chǎn)生__________和__________等消毒副產(chǎn)物。9.資源化學(xué)視角下的污水處理，強(qiáng)調(diào)將污染物轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的__________。10.MBR工藝中，膜組件的清洗是保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要目的是去除__________和__________。三、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.傳質(zhì)阻力2.膜污染3.化學(xué)沉淀法4.生物強(qiáng)化5.可持續(xù)水處理四、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述光催化氧化技術(shù)處理水中有機(jī)污染物的基本原理。2.比較微濾（MF）和超濾（UF）在截留物質(zhì)種類和孔徑范圍上的主要區(qū)別。3.簡述活性污泥法與膜生物反應(yīng)器（MBR）在污泥產(chǎn)量控制方面的差異。4.列舉至少三種新型吸附材料，并簡述其相較于傳統(tǒng)活性炭的優(yōu)勢。五、論述題（每小題10分，共30分）1.論述高級氧化技術(shù)（AOPs）在處理難降解工業(yè)廢水中的優(yōu)勢、面臨的挑戰(zhàn)及優(yōu)化方向。2.結(jié)合資源化學(xué)專業(yè)特色，論述污水處理過程中實(shí)現(xiàn)資源回收（如磷、氮、能源）的重要意義及主要技術(shù)途徑。3.分析影響污水處理技術(shù)選擇的關(guān)鍵因素，并討論如何平衡處理效果、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性之間的關(guān)系。---試卷答案一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填在括號內(nèi)）1.C*解析：光催化氧化技術(shù)利用半導(dǎo)體催化劑吸收光能，激發(fā)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基（如·OH）來降解有機(jī)物。Fenton/類Fenton是化學(xué)氧化，臭氧氧化是物理氧化，電化學(xué)氧化是利用電極反應(yīng)。2.D*解析：微濾（MF）主要去除粒徑在0.1-10微米范圍內(nèi)的懸浮物、膠體、細(xì)菌等。超濾（UF）能去除更小分子量的物質(zhì)和膠體。納濾（NF）和反滲透（RO）則能去除離子和部分小分子有機(jī)物。3.C*解析：生物強(qiáng)化是通過人為引入高效降解菌種或基因改造，或通過優(yōu)化環(huán)境條件，增強(qiáng)現(xiàn)有微生物群的特定功能，以加速目標(biāo)污染物的去除。4.B*解析：金屬有機(jī)框架（MOFs）具有設(shè)計(jì)性強(qiáng)、比表面積超大、孔隙可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，是近年來備受關(guān)注的新型吸附材料?；钚蕴恳彩浅Ｓ梦絼?，但MOFs更具可設(shè)計(jì)性。陶瓷和石墨吸附性能相對較弱。5.B*解析：化學(xué)沉淀法（如投加鐵鹽、鋁鹽或石灰）使磷酸鹽形成不溶性沉淀物（如羥基磷灰石），是污水處理中實(shí)現(xiàn)磷回收的傳統(tǒng)且有效的方法。6.C*解析：MBR將生物處理與膜分離相結(jié)合，膜組件能有效截留微生物和懸浮物，使得出水水質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法，同時(shí)由于污泥濃度高、污泥齡長，反應(yīng)器容積負(fù)荷高，占地可以更小。7.B*解析：催化劑的種類、濃度、粒徑、形貌等直接影響光催化反應(yīng)的速率和效率。污染物濃度影響反應(yīng)進(jìn)程但非效率關(guān)鍵因素，水溫、溶解氧影響程度相對較小。8.B*解析：超聲波協(xié)同處理利用超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)（局部高溫高壓、沖擊波等）來破壞污染物（如細(xì)胞）或加速化學(xué)反應(yīng)、促進(jìn)傳質(zhì)。9.B*解析：吸附容量（單位質(zhì)量吸附劑所能吸附的質(zhì)量）是衡量吸附劑吸附能力的關(guān)鍵指標(biāo)，直接反映了吸附劑與吸附質(zhì)之間相互作用的強(qiáng)弱。吸附速率、等溫線、洗脫難易程度也與相互作用有關(guān)，但容量是最直接的體現(xiàn)。10.A*解析：污水處理過程中產(chǎn)生的“三廢”通常指廢水、廢氣、廢渣（污泥）。二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.強(qiáng)氧化性自由基2.截留精度/分離性能；膜通量3.生物膜4.熱穩(wěn)定性5.硝化；反硝化6.Freundlich7.經(jīng)濟(jì)性；可行性8.活性自由基；羥基自由基9.資源（或產(chǎn)品）10.膠體；有機(jī)物三、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.傳質(zhì)阻力：指污染物從水體主體擴(kuò)散到微生物細(xì)胞內(nèi)或從細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散到體外的過程受到的阻礙，是影響生物處理效率的重要因素。2.膜污染：指在膜分離過程中，水中的懸浮物、膠體、有機(jī)物、微生物等在膜表面吸附、沉積、堵塞或與膜材料發(fā)生相互作用，導(dǎo)致膜通量下降、阻力增加的現(xiàn)象。3.化學(xué)沉淀法：利用化學(xué)藥劑與水中的溶解性污染物發(fā)生反應(yīng)，生成不溶性沉淀物，然后通過沉淀、氣浮或過濾等方式將其從水中去除的方法。4.生物強(qiáng)化：通過人為引入能高效降解特定污染物的微生物種源，或通過基因工程改造現(xiàn)有微生物，以提高生物處理系統(tǒng)對目標(biāo)污染物的去除能力的技術(shù)。5.可持續(xù)水處理：指在滿足當(dāng)代人用水需求的同時(shí)，不損害后代人滿足其用水需求的能力，強(qiáng)調(diào)水處理過程的經(jīng)濟(jì)性、高效性、環(huán)境友好性（減少能耗和二次污染）以及資源回收利用。四、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述光催化氧化技術(shù)處理水中有機(jī)污染物的基本原理。*解析思路：光催化氧化利用半導(dǎo)體光催化劑（如TiO?）。當(dāng)催化劑吸收足夠能量（通常為紫外光或可見光）時(shí)，價(jià)帶電子被激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶，產(chǎn)生帶負(fù)電荷的電子（e?）和帶正電荷的空穴（h?）。這些高活性的電子和空穴具有強(qiáng)氧化性，可直接氧化水或溶解性氧生成羥基自由基（·OH），或參與催化降解中間產(chǎn)物，最終將難降解有機(jī)污染物礦化為二氧化碳和水。同時(shí)，電子和空穴也可能復(fù)合而降低效率。2.比較微濾（MF）和超濾（UF）在截留物質(zhì)種類和孔徑范圍上的主要區(qū)別。*解析思路：比較MF和UF的核心在于孔徑和截留物質(zhì)。MF的孔徑較大（通常0.1-10微米），主要用于截留較大的懸浮物、膠體、細(xì)菌、部分藻類等。UF的孔徑較?。ㄍǔ?.01-0.1微米），除了截留MF能截留的物質(zhì)外，還能截留病毒、部分大分子有機(jī)物、膠體以及活性污泥中的微生物。因此，UF的截留精度高于MF。3.簡述活性污泥法與膜生物反應(yīng)器（MBR）在污泥產(chǎn)量控制方面的差異。*解析思路：活性污泥法通過排放剩余污泥來控制污泥總量，但污泥齡（SRT）相對較短，且微生物群落結(jié)構(gòu)可能不優(yōu)化。MBR由于膜的高效分離作用，將微生物完全保留在反應(yīng)器內(nèi)，理論上可以實(shí)現(xiàn)非常長的污泥齡，有利于形成高效的功能性微生物群落，從而在較低的污泥排放率下維持系統(tǒng)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)污泥減量化。4.列舉至少三種新型吸附材料，并簡述其相較于傳統(tǒng)活性炭的優(yōu)勢。*解析思路：新型吸附材料通常具有比傳統(tǒng)活性炭更優(yōu)異的性能。列舉三種：生物炭（由生物質(zhì)熱解得到，成本低、來源廣、環(huán)境友好）、金屬有機(jī)框架（MOFs，比表面積巨大、孔隙可設(shè)計(jì)）、碳納米管（CNTs，比表面積大、導(dǎo)電性好、機(jī)械強(qiáng)度高）。優(yōu)勢在于：生物炭來源豐富、吸附性能良好且可降解；MOFs可控性強(qiáng)、吸附容量高；CNTs比表面積大、易功能化、兼具吸附和電化學(xué)等其他功能。五、論述題（每小題10分，共30分）1.論述高級氧化技術(shù)（AOPs）在處理難降解工業(yè)廢水中的優(yōu)勢、面臨的挑戰(zhàn)及優(yōu)化方向。*解析思路：優(yōu)勢：針對難降解（結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、難生物降解）有機(jī)物效果好；可降解多種類型的污染物；反應(yīng)條件靈活（pH、溫度等）；可現(xiàn)場生成自由基，操作相對簡單。挑戰(zhàn)：能耗較高（尤其紫外光照射）；部分技術(shù)可能產(chǎn)生有害消毒副產(chǎn)物（如鹵代烴）；催化劑的穩(wěn)定性、分離回收及成本問題；反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜，優(yōu)化困難。優(yōu)化方向：開發(fā)低成本、高效、穩(wěn)定、易回收的催化劑；研究反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和機(jī)理，優(yōu)化反應(yīng)條件（光強(qiáng)、波長、pH、催化劑濃度等）；將AOPs與其他技術(shù)（如吸附、生物處理、膜分離）結(jié)合，構(gòu)建集成工藝；關(guān)注副產(chǎn)物生成問題，選擇合適的氧化方式。2.結(jié)合資源化學(xué)專業(yè)特色，論述污水處理過程中實(shí)現(xiàn)資源回收（如磷、氮、能源）的重要意義及主要技術(shù)途徑。*解析思路：意義：符合資源循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展的理念；將廢物轉(zhuǎn)化為資源，變廢為寶，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值；減少污染物排放，減輕環(huán)境負(fù)荷。資源化學(xué)特色：強(qiáng)調(diào)從化學(xué)角度認(rèn)識和利用物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律，開發(fā)高效轉(zhuǎn)化技術(shù)。主要途徑：磷回收：化學(xué)沉淀法（從廢水中沉淀磷酸鹽）、生物法（從污泥中提取磷）；氮回收：氨吹脫法回收氨氣、反硝化工藝產(chǎn)生沼氣中的氮?dú)?、離子交換法、電化學(xué)法等回收氮化合物；能源回收：厭氧消化技術(shù)處理污泥和有機(jī)廢水產(chǎn)生沼氣（主要成分CH?），實(shí)現(xiàn)能源化利用；好氧處理產(chǎn)生沼氣；水力學(xué)能的回收（水輪發(fā)電機(jī)）。結(jié)合資源化學(xué)，還需關(guān)注這些回收過程涉及的化學(xué)反應(yīng)原理、材料選擇、轉(zhuǎn)化效率提升等化學(xué)問題。3.分析影響污水處理技術(shù)選擇的關(guān)鍵因素，并討論如何平衡處理效果、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性之間的關(guān)系。*解析思路：關(guān)鍵因素：1）進(jìn)水水質(zhì)水量特征：污染物種類、濃度、流量、季節(jié)變化等。2）出水水質(zhì)要求：排放標(biāo)準(zhǔn)或回用標(biāo)準(zhǔn)。3）處理規(guī)模：日處理水量。4）地形地質(zhì)條件：占地限制。5）技術(shù)經(jīng)濟(jì)性：投資成本、運(yùn)行成本（能耗、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)、維護(hù)費(fèi)等）。6）環(huán)境友好性：能耗、化學(xué)品消耗、污泥產(chǎn)量、二次污染風(fēng)險(xiǎn)、資源回收潛力。7）運(yùn)行管理要求：自動(dòng)化程度、維護(hù)難度。8）當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)政策及公眾接受度。平衡關(guān)系：處理效果是根