高级氧化技术的联合应用.pdf

第第99章章高级氧化技术的高级氧化技术的
联合应用联合应用
高级氧化技术处理有机污染物的优点
1.对有机物的降解无选择性
2.反应速度快
3.降解比较彻底
4.且过程易于控制等.
不足
单一的氧化处理工艺难于取得理想的处理效果
解决办法
对单一的氧化工艺进行合理有效地组合，以产生高浓度的⋅OH
自由基，从而提高氧化能力。
内容

1芬顿与类氛顿技术

2臭氧/生物碳活性技术
2

3UV/O3氧化技术

4UV/H2O2氧化技术
9.1

氛顿与类氛顿技术氛顿与类氛顿技术
9.1.1Fenton试剂简介

2＋
Fenton试剂由H2O2和Fe混合得到的一种强氧化剂
1893年由法国化学家Fenton发现
20世纪70年代环境化学家们发现芬顿试剂在氧化降解持久性有机
污染物方面有独特的优势.
进入20世纪70年代中期，美国著名环境化学家Walling系统研究了
芬顿试剂。
到目前，Fenton技术已成为废水深度氧化法中的一种主流方法。

Fenton试剂特点Fenton试剂特点能产生氧化能力很强的·OH自由基，在处理难生物降能产生氧化能力很强的·OH自由基，在处理难生物降
解或一般化学氧化难以凑效的有机废水时，具有反应迅速、温度和压力解或一般化学氧化难以凑效的有机废水时，具有反应迅速、温度和压力
等反应条件缓和等优点.等反应条件缓和等优点.
9.1.2Fenton试剂反应机理

一、芬顿试剂系统中过氧化氢的分解机理

2+2+→3+3+－－
FeFe++HH22OO22→FeFe++•OH•OH+HO+HO(1)(1)

3+3+→2+2+++
FeFe++HH22OO22→FeFe++HOHO22•+•+HH(2)(2)
FeFe2+2+++•OH•OH→→FeFe3+3+++OHOH－－(3)(3)
3+3+→2+2+++
FeFe++HOHO22••→FeFe++OO22++HH(4)(4)
→
•OH•OH++HH22OO22→HH22OO++HOHO22•(•(55))
2+2+→－－3+3+
FeFe+HO+HO22••→HOHO22++FeFe(6)(6)

关键关键通过Fe通过Fe2+2+在反应中起激发和传递作用，使链反应能持续进行在反应中起激发和传递作用，使链反应能持续进行

直至H直至H22OO22耗尽耗尽
9.1.2Fenton试剂反应机理

链反应产生的羟基自由基具有的重要性质链反应产生的羟基自由基具有的重要性质
(1)羟基自由基是一种很强的氧化剂，其氧化电极电位(E)为2.80V，在已(1)羟基自由基是一种很强的氧化剂，其氧化电极电位(E)为2.80V，在已

知的氧化剂中仅次于F知的氧化剂中仅次于F22；；
(2)具有较高的电负性或电子亲和能(569.3kJ),容易进攻高电子云密度点;(2)具有较高的电负性或电子亲和能(569.3kJ),容易进攻高电子云密度点;
(3)(3)⋅⋅OH具有加成作用，当有碳碳双键存在时，除非被进攻的分子具有高度OH具有加成作用，当有碳碳双键存在时，除非被进攻的分子具有高度
活泼的碳氢键,否则，将发生加成反应。活泼的碳氢键,否则，将发生加成反应。

芬顿试剂中除了产生•OH（氧化电位2.8V）外，还伴随着生成过氧化

氢自由基HO2•(氧化电位1.3V)，起主要氧化作用的是•OH.
9.1.2Fenton试剂反应机理

二、氛顿试剂处理有机污染物的反应机理二、氛顿试剂处理有机污染物的反应机理

2+
由H2O2与Fe组成的混合体系，通过催化分解H2O2产生的HO⋅进攻有机

物分子夺取氢,将大分子有机物降解为小分子有机物或矿化为CO2和H2O
等无机物
化学反应方程式为:

R—H+•OH→R•＋H2O（脱氢反应）
X－＋•OH→X•＋OH－(使阴离子电荷转移)
X—代表有机物

−
反应生成的R•及X•，进一步与•OH、HO2•、O2反应，使有机物分子结

构发生C-C键开裂、氧化分解，最后氧化为CO2.
9.1.2Fenton试剂反应机理

研究成果研究成果
(1)多元醇(乙二醇\甘油)以及淀粉\蔗糖\葡萄糖类碳水化合物
在·OH作用下,分子结构中各处发生脱H(原子)反应,随后发生C—C键的开裂

最后被完全氧化为CO2
(2)水溶性高分子(聚乙烯醇\聚丙烯酸钠\聚丙烯酰胺)和水溶性乙烯化合物(丙
烯脂\丙烯酸\丙烯醇\丙烯酸甲酯\醋酸乙酯)

·OH加成到C＝C键上,使其断裂,然后将其氧化为CO2.
(3)饱和脂肪族(乙醇\异丙醇)和饱和脂肪族羧基化合物(醋酸\酯酸乙基
丙酮\乙醛)
·OH将其氧化为羧酸，提高废水的生化性.
(4)酚类有机物
低剂量Fenton试剂使其生成酚的聚合物,利于混凝法去除;

大剂量Fenton试剂使酚的聚合物