文献综述Fenton试剂处理食堂有机废水的效果研究.doc

PAGE 文献综述 FENTON试剂处理食堂有机废水研究综述 摘要: 本文阐述了标准Fenton 试剂反应的机理，介绍了采用Fenton 试剂处理难降解有机物的研究进展，并利用Fenton试剂处理有机废水原理来处理食堂有机废水。总结了Fenton 反应的优点和不足。Fenton试剂作为一类对环境友好的水处理高级氧化剂，去除水中有机物具有独特的优势, 尤其是高浓度、难降解有机废水。 关键词：难降解有机物；Fenton；羟基自由基?：食堂有机废水? 1 引言 1894年, 化学家Fenton首次发现有机物在(H2O2)与Fe2+组成的混合溶液中能被迅速氧化，并把这种体系称为标准Fenton试剂，可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，氧化效果十分明显[1-4]。Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到的一种强氧化剂，特别适用于某些难治理的或对生物有毒性的工业废水的处理。水环境的有机污染是一个全球性的问题，其严重程度，性质和危害是随着工业的发展不断发展和变化的。难降解有机污染物是指毒性大、被微生物降解速度慢、分解不彻底的有机物，如硝基化合物、氯代有机物、多环芳烃类、酚类化合物等。其中很多对生物和人类具有毒害作用，如：致癌，致畸，致突变作用，已经构成了对人类健康和生态系统的严重威胁。因此，难降解有机污染物的处理一直是环保领域的一个重要研究课题。而食堂有废水中的有机物也能利用?Fenton试剂去处理。 2 FENTON试剂处理有机废水现状 近20 多年来，发展了一些对此类污染物降解效果较好的高级氧化技术(AdvancedOxidation Processes，简称AOPs)。其中，Fenton高级氧化工艺技术处理难降解有机污水，可以大大改善污水的可生化性，有利于难降解有机物的后续生化处理，且该方法简单、无需复杂设备、原料易得，具有良好的工业应用前景。因此Fenton 高级氧化工艺技术成为人们研究中的热点。 近年来研究用Fenton试剂处理含酚废水的工作较多，张平凡等研究用Fenton试剂氧化法处理对氨基酚(PAP)，探讨了影响处理结果的因素[5]。在选定的条件下，PAP去除率为96%-98%，废水色度明显变浅，降低了废水的生物毒害性，改善了废水的生物降解性能。除了可以直接降解氯酚类物质外，还可以用Fenton试剂氧化作为生物处理技术的前处理过程，使废水的毒性降低，可生化性提高。在用Fenton试剂和生物法联合处理含有五氯酚的废水时，LeeCarberry[6]。观察到在预处理中采用Fenton试剂与只采用H2O2相比，在后续的生物处理过程中五氯酚的吸收速率显著提高。 2.1 Fenton试剂作用机理 1934年Haber和Weiss (1934)提出了羟基自由基理论[7]，这一理论认为，亚铁离子和过氧化氢混合产生了羟基自由基，而羟基自由基是Fenton试剂高级氧化反应的重要中间活性产物。以后的许多学者都基本沿用自由基观点开展机理和动力学研究。羟基自由基理论认为Fenton试剂氧化有机物的机理如下：Fe2++H2O2 → Fe3++OH·+·OH 　　(1) Fe2++·OH → Fe3++OH- 　　　　(2) 　　　　　　 Fe3++H2O2 → Fe2++HO2·+H+ 　　(3) HO2·+H2O 2 → O 2+H2O+·OH　　　　 (4) RH+·OH → R·+H2O 　　　　　　　　　(5) R·+Fe3+ → R++Fe2+ 　　　　　　　　 (6) R·+O2 → ROO+→ CO2+H2O　　　 (7) Fe2+与H2O2 迅速反应，生成·OH，在反应过程中同时有Fe3+ 生成，Fe3+ 可以与H2O2反应生成Fe2+，生成的Fe2+再与H2O2反应生成·OH，可见在反应过程中Fe2+是很好的催化剂。生成的·OH 可以进一步与有机物RH反应生成有机自由基R·，R·进一步氧化，使有机物结构发生碳链断裂，最终氧化成为CO2和H 2O，使废水的COD大大降低。 2.2 含酚类物质废水的处理 酚类物质有较高的毒性，对人体有致癌作用，属于难降解的工业有机废水。Fenton试剂可用于处理苯酚、甲酚、氯代酚等多种酚类，效果均极好。在室温、pH=3～6 和FeSO4催化剂存在的情况下，H2O2可快速破坏酚结构，氧化过程中先将苯环分裂为二元酸，最后生成CO2,H2O，典型的总反应如下： C6H5OH+14H2O 2 → 6CO2+17H2O 2.3 硝基苯类废水的处理 硝基苯类化合物是高毒性物质,难以生物降解并且对生化反应有抑制和毒害作用, 这类化合物在水体中有一定的溶解度,会造成水体严重污染,破坏生态环境。目前，关于采用Fenton试剂降解硝基苯类化合物