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Fenton试剂在废水处理中的应用
Fenton 试剂在废水处理中的研究应用
摘要:Fenton 试剂氧化法是近几年来备受关注的一种废水处理高级氧化技术,本文介绍了
Fenton 试剂的氧化机理,概述了 Fenton 试剂氧化的影响因素和演变,并对各种类型的
Fenton 氧化法在废水处理中的应用做了阐述。
关键词:Fenton 试剂,废水处理,反应机理
前言
随着我国工农业的迅猛发展,水中有毒或难降解的有机物成分越来越多,而如何处理这
类物质并提高其处理效果成为水处理行业较为关注的课题。近年来人们广泛采用高级氧化技
术,即通过催化分解某些氧化剂产生氧化性极强的自由基,这种氧化性极强的自由基使水中
[1]
许多有机污染物完全狂化或部分分解,且降解效果显著 。
Fenton 试剂是一种常用的高级氧化技术,在废水处理中的应用可分为两个方面,一是单
独作为一种处理方法氧化有机废水;二是与其它方法联用,比如与混凝法、活性碳法、生物
法等。利用 Fenton 试剂处理难降解的废水,可以使有机物分子氧化降解,形成完全的或部
分的氧化产物。其产物如乙醇、酸等,同最初的有机基质相比,毒性降低且更有利于生物降
解。
近年来,国内外学者在过氧化氢氧化处理工业废水方面有较多研究,一致认为 Fenton
氧化是处理工业废水较为有效的方法,该法具有很多优点:①氧化剂过氧化氢参加反应后的
剩余物可以自行分解,不留残余;②同湿式空气氧化法相比,反应压力和温度都较低,能耗
小,节约运行费用;③反应采用的催化剂用量少、价格便宜,催化剂残余污染极小;④该法
处理工业废水适应性强。利用过氧化氢分解产生的羟基自由基能氧化绝大多数有机物,且反
应迅速,氧化后出水沉降性能良好,可生化性提高。⑤对工业废水来说过氧化氢氧化脱色效
果明显,废水中的氯离子不会影响有机物去除。因此,Fenton 试剂已被逐渐应用于染料、防
腐剂、显相剂、农药、制药、焦化等废水处理工程中,具有很好的前景。
1 废水的来源
工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液,其中含有随水流失的工业生产
用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。工业废水是水体的一大污染源,占我
国废水总排放量的 70% 以上。由于工业生产的多样性、产生的排水污染性质也纷呈复杂,
如有机污染、无机污染热污染、色度污染等等。随着工业的迅速发展,废水的种类和数量迅
猛增加,对水体的污染也日趋广泛和严重,威胁人类的健康和安全。对于保护环境来说,工
业废水的处理比城市污水的处理更为重要。工业废水的处理虽然早在 19 世纪末已经开始,
并且在随后的半个世纪进行了大量的试验研究和生产实践,但是由于许多工业废水成分复
杂,性质多变,至今仍有一些技术问题没有完全解决。
2 Fenton 试剂
2.1 Fenton 试剂的来源
1894 年法国科学家 H.J.H.Fenton 在一项科学研究中发现酸性水溶液中在 H2O2 与 Fe2+
共存的条件下可以有效的将酒石酸氧化,这项研究发现为人们分析还原性有机物和有机物的
选择性氧化提供了一种新的方法。人们为了纪念这位伟大的科学家,将 H O /Fe2+命名为
2 2
Fenton 试剂,即为标准Fenton 试剂。标准Fenton 试剂自出现以后就得到了广泛的研究和应
用,后来人们发现这种混合体系所表现出的强氧化性是因为Fe2+ 的存在有利用于H O 分解
2 2
产生出·OH 的缘故。
2.2 Fenton 试剂的作用机理
2.2.1 强氧化作用
Fenton 试剂发现以来,众多的科学家就开始了对其机理的研究,并且提出了多种可能的
反应机理[2-3],其中自由基机理被认为是最合理的。美国犹他州立大学的研究人员使用核磁
共振的方法以二甲亚砜(DMPO)作为自由基的捕获剂,研究 Fenton 反应中生成的氧化剂碎
片,成功地捕获了羟基自由基的信号,提出了自由基和氧化剂碎片的生成机理[4-5] 。尔后,
Walling 和 Norman 及Jefcoa
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