水污染治理技术6.5 Fenton高级氧化.ppt

* 一、 二、 三、 四、其他高级氧化技术及发展 Fenton 试剂氧化原理与发展进程 Fenton 氧化处理效率影响因素 Fenton 高级氧化应用 ? ? 一、 Fenton 试剂氧化原理与发展进程 高级氧化技术：又称深度氧化技术 , 最早的高级氧化技术，主要 利用反应过程生成的高活性 羟基自由基 分解氧化水体中的有机 污染物。目前高级氧化技术汇集了现代光、电、声、磁、材料 等各相近学科的必威体育精装版研究成果。 湿式氧化 超声波氧化 光催化氧化 高级氧化法 超临界水氧化 电化学氧化 Fenton 氧化 ? ? ? ? 1894 年， Fenton 用于有机合成 氧化苹果酸 1964 年， Eisenhouser 将其用于处理 苯酚 及 烷基苯 1993 年， Ruppert 将紫外光照射引入 Fenton 处理 4-CP （对氯苯酚） ，形成光助 Fenton 技术。 其后，在 处理有机废水 上得到应用。 ? 广义上说 ,Fenton 法是利用催化剂、或光辐射、 或电化学作用 , 通过 H 2 O 2 产生羟基自由基 (· OH) 处 理有机物的技术。从发展历程来看 ,Fenton 法基本 上是沿着 光化学 和 电化学 两条路线向前发展的。 ? ? 普通 Fenton 法 原理： 羟基自由基理论 Fenton 试剂： Fe 2+ /H 2 O 2 主反应 （ 1 ） 辅助反应 过量消耗 Fenton 反应是 Fe 2+ 催化 H 2 O 2 反应生成极具 氧化性的羟基自由基，同时将 Fe 2+ 氧化为 Fe 3+ 的过程。羟基自由基使污染物转化为小分 子或将污染物矿化为 CO 2 和水。 Fe 3+ 形成后， 与 H 2 O 2 也可发生一系列反应重新生成 Fe 2+ ? ? 普通 Fenton 法 原理： 高价铁理论 过渡金属离子形成高价氧化合物，通常写作 M=O 。 由 Fe 2+ 或 Fe 3+ 形成的螯合物可与 H 2 O 2 发生反应，形成高 价铁配位体 Fe=O 。这种高价配位体中的铁的价态可能呈 + Ⅳ或 + Ⅴ价，高价铁有极强的氧化能力。 对大数醇类、酮类、 酯类等有较好的氧化 效果，苯酚、氯酚、 氯苯等也能被氧化 Fe2+ 被氧化 成 Fe3+ 产生 混凝沉淀 , 去 除大量有机物 不需要高温高压， 在黑暗中就能降解有机物 Fenton 特点 H2O2 的利用 率不高 , 不能充 分矿化有机物。 高效率、 设备投资 低，低操 作费 产生大量铁污泥 二、 Fenton 氧化处理效率影 响因素 pH 值 反应时间 反应温度 H 2 O 2 投加量 是否光助 催化剂种类 和投加量 二、 Fenton 氧化处理效率影响因素 （ 1 ） pH 值 pH 值升高不仅抑制羟基自由基的产生，而且使溶 液中的 Fe 2+ 以氢氧化物形式沉淀，失去催化能力。 Fenton 试剂只有在酸性条件下发生作用，中性和碱性 条件下 Fe 2+ 不能催化 H 2 O 2 产生羟基自由基，因此 pH 值 在 2-4 之间时，废水处理效果最好。 （ 2 ） H 2 O 2 投加量 增加 H 2 O 2 投加量，废水中 COD 去除率先增大后下 降。过量的 H 2 O 2 可消耗 HO ? 生成超氧自由基，超氧 自由基分解为氧气（反应 10 ）。从而部分 H 2 O 2 无效分 解。 ? ? ? ? （ 3 ）催化剂种类和投加量 除 Fe 2+ ， 如铁粉铁屑、 Cu 2+ 、 Mn 2+ 、活性炭等均 有一定催化能力。不同催化剂条件下，催化 H 2 O 2 对 难降解有机物的氧化效果也不同。在 Fenton 催化体 系中，不同有机物氧化的目的条件， [Fe 2+ ]/[ H 2 O 2 ] 需求不一样，需要试验确定。 （ 4 ）反应时间 HO ? 的产生速率和 HO ? 与有机物的氧化速率 决定 Fenton 试剂降解难降解废水的时间。催化剂种 类、催化剂浓度、溶液的 pH 值及废水中有机物的种 类决定 Fenton 试剂的反应时间。 ? ? ? ? （ 5 ）反应温度 温度升高， HO ?活性增大，有利于 HO ?同有机物的 反应。但温度过高会促使 H 2 O 2 分解，不利于 HO ?的产生， 反而会降低 COD 的去除率。 （ 6 ）光助 Fenton 光照条件可以大幅度提高 Fenton 体系中降解有机物 的速度，光照下的 Fe 3+ 可与水中氢氧根的复合离子直接 产生 HO ?和 Fe 2+ ，因此光 Fenton 可使 Fe 3+ /Fe 2+ 维持良 好的循环，克服了传统 Fenton 出水铁离子含量高、色度 偏高的缺点。 ? ? ? 三、 Fenton 高级氧化应用 1 、 处理氰化物 芬顿试剂处理氰化物，游离