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文章出处:管理员 人气: 发表时间:2018-09-30 10:49

  1894年,科学家Fenton H J发现,过氧化氢(H2O2)与二价铁离子(Fe2+)混合后,可以将当时很多已知的有机化合物如醇、羧酸、酯类等氧化为无机态,氧化性极强。但这种氧化性试剂却因为氧化性极强没有被太多重视。直至上世纪70年代,水环境的污染成为世界性难题,而具有去除难降解有机污染物的高能力的Fenton试剂,在多种工业废水处理中逐渐得到了广泛的应用,并日益受到国内外的关注。

  1、Fenton试剂反应机理

  芬顿试剂具有很强的氧化能力在于其中含有Fe2+和H2O2。

  芬顿试剂的反应机理较为复杂,能够发生多个自由基反应,现在普遍认为,芬顿实际反映的关键是双氧水在亚铁离子催化下生成的羟基自由基(·OH),其氧化能力强于臭氧,仅次于氟,高达2.80V。此外,·OH具有很高的电负性,具有很强的加成反应特性。正因为如此,在难降解有机物的处理中,芬顿试剂的优越性就体现了出来。人们常用芬顿试剂来处理工业尾水,或者通过物理化学方法难以处理的污水。

  2、Fenton氧化法在废水处理中的应用

  Fenton氧化法在废水处理中的应用具有其它方法无可比拟的优点,但由于过氧化氢价格昂贵,如果单独使用Fenton试剂,则成本太高,所以在实践应用中通常与其他方法联用,如与混凝沉降法、生物法、活性炭法等联用,用于废水的预处理或最终深度处理,以取得良好的效果。

  2.1废水的预处理

  加入Fenton试剂对废水进行预处理,是通过羟基自由基(·OH)与有机物的反应,使废水中难降解的有机物发生偶合或氧化,形成分子量较小的中间产物,从而改变它们的可生化性、混凝沉淀性和溶解性,然后通过后续的混凝沉淀法或生化法加以去除,可达到净化的目的。

  2.2废水的深度处理

  一些工业废水,经物化、生化处理后,水中仍有少量难降解有机物未得以去除,当水质未能达到排放标准时,可采用Fenton氧化法对其进行深度处理。例如,处理染料废水采用中和-生化法时,由于仍残留着生物难降解有机物,出水的COD和色度不能达标排放。而加入少量的Fenton试剂,可以同时达到去除COD和脱色的目的,使出水达到国家排放标准。

  3、Fenton氧化法的类型

  3.1普通Fenton法

  双氧水在亚铁离子的催化作用下分解产生羟基自由基,其氧化性极强,可将有机物分子转化为无机物。于此同时,亚铁离子作为催化剂会被氧化成为三价铁离子,若溶液pH值为中性或碱性可生成Fe(OH)3胶体出现,众所周知的胶体絮凝吸附作用,可大规模地去除污水中的微小悬浮颗粒及胶体,大大提高水质。

  普通Fenton试剂法即使没有光照也能分解氧化有机物,因此具有设备简单一次性投入较低的优点。但也有两点不足:其一是不能充分矿化有机物,初始物质部分转化为某些中间产物,这些中间产物或与Fe3+形成络合物,或与羟基自由基·OH的生成路线发生竞争,并可能对环境的:Ω?螓二是H2O2的利用率不高。为此人们把紫外线引入Fenton体系,形成了UV/Fenton法。

  3.2光-芬顿法

  普通芬顿法过氧化氢的利用率低,有机物矿化不充分,如果把光照(紫外光或可见光)引入标准芬顿体系,可以大大提高其对有机物处理效率及对有机物的降解程度,这种紫外或可见光照射下的Fenton试剂体系被称为光-Fenton试剂。但光-芬顿试剂的缺点是处理费用较高。详细的反应机理如下:

  3.3电-芬顿法

  电-芬顿试剂就是在电解槽中通过电解反应生成H2O2或Fe2+,从而形成芬顿试剂,并让废水流入电解槽,由于电化学作用,使反应机制得到改善,从而提高了试剂的处理效果。该法综合了电化学反应和芬顿氧化,充分利用了二者的氧化能力。它与光-芬顿法相比自动产生H2O2的机制较完善。导致有机物降解的因素较多,除·OH的氧化作用外,还有阳极氧化、电吸附等。

  4、小结

  Fenton氧化法具有易于操作,方便快捷等优点,是一种应用潜力很大的废水处理技术,在国外该方法早已在一些对经济成本不敏感的工业废水处理中得到广泛的应用。但传统Fenton法由于存在有机物矿化程度不高、双氧水消耗大、成本高等缺点,所以近年来国内外侧重于研究改性Fenton法。从发展历程来看,基本上可沿着光化学和电化学两条路线向前发展。