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Fenton和UV-Fenton法预处理生物制药废水的试验研究
引言
生物制药废水的处理和污染控制一直是环保研究的热点之一，因为废水中含有各种有机物和无机物质，对环境产生较大的影响。常见的处理方法有生化法、化学法、物理法等。生化法具有处理效率高、操作简单等优点，但是只适用于生物性废水，无法处理常规化学废水，还需要一定的维护费用。化学法虽然可以处理各种废水，但是操作复杂，设备费用高，还会产生二次污染等缺点。近年来，Fenton反应和紫外光/H2O2（UV/H2O2）等高级氧化技术逐渐引起重视，在生物制药废水处理中得到广泛应用。本文旨在探讨Fenton和UV-Fenton法预处理生物制药废水的试验研究进展，以期为废水处理领域的研究提供参考。
Fenton反应原理和机制
Fenton反应是一种可降解有机污染物的高级氧化技术，其基本原理是基于过氧化氢（H2O2）和铁离子（Fe2+）在中性或弱酸性条件下的催化作用。在反应过程中，Fe2+通过氧化反应被氧化为Fe3+，同时H2O2被氧化产生羟自由基（·OH），最终通过强氧化性将有机物降解为H2O、CO2等无害物质。
反应式如下：
Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-
在实验条件下，Fe2+和H2O2的摩尔比为1：2时，反应效果最佳。
UV-Fenton法原理和机制
UV-Fenton法是在Fenton反应的基础上，通过紫外光照射来增强产生羟自由基的反应速率。紫外光激活下的过氧化氢快速形成羟自由基，通过羟自由基与化学物质反应可以使分子发生断裂和结构改变，促进有机物的催化降解。
影响Fenton和UV-Fenton法处理废水的因素
影响Fenton和UV-Fenton法处理废水的因素主要有以下几个方面：
1.铁离子的种类、浓度及型号
不同类型的Fe2+具有不同的降解效果，常用的Fe2+来源有FeSO4、FeCl2、Fe(NO3)3等，浓度一般在1.0~10.0mmol/L之间。
2.过氧化氢的初始浓度
过氧化氢是Fenton反应的关键物质之一，初始浓度过高容易出现过剩现象，初始浓度过低则反应速率缓慢，需要根据实验条件选择合适的初始浓度。
3.pH值
Fenton反应的pH值影响着Fe2+的形态以及H2O2的稳定性，pH值偏低时Fe2+形态较为活跃，Fenton反应速率相对较快。
4.容器形态
反应容器形态对反应区域的效果影响比较大，对于强搅动反应，容器越小、干扰越少，反应效果越好。
实验研究进展
由于生物制药废水中含有复杂的有机物和无机物质，难以直接进行化学处理，Fenton和UV-Fenton法逐渐成为生物制药废水处理的主要技术之一。世界各地的研究者开展了大量实验研究，对Fenton和UV-Fenton法在处理生物制药废水中的应用进行了探讨。
2019年，印度研究人员采用Fenton过程对两种不同性质的生物制药废水进行处理。研究结果表明，采用Fenton处理可以有效地降解生物制药废水中的难降解有机物，例如蛋白质、亚硝酸盐等，同时CODCr的去除率为64.8%，这表明Fenton处理是一种可行的生物制药废水处理方法。
另外一个研究表明，采用UV-Fenton法联合MBR处理生物制药废水时，较小的Fe2+浓度（0.1mM）和过氧化氢/Fe2+=2的比例在较短时间内可以获得较好的COD和TOC去除率。
结论
总体来说，Fenton和UV-Fenton法在处理生物制药废水中展现了出色的表现，实验研究表明，两种方法可以降解大部分有机物，CODCr去除率基本在80%以上，同时，具有反应效率高、处理速度快、操作简单等优点。研究提醒注意影响两种方法的因素，包括铁离子浓度、H2O2初始浓度、pH值以及容器形态等。值得注意的是，每一种生物制药废水都存在差异性，因此需要根据实际情况选择合适的方法进行处理。Fenton和UV-Fenton法在生物制药废水处理中的应用前景广阔，是未来废水处理领域的重点研究领域之一。