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芬顿氧化技术废水处理论文1芬顿概述"芬顿试剂"最早由法国科学家芬顿在酒石酸的分解反应中发现它是指在酸性条件下Fe2+与H2O2组合的体系。1964年加拿大的Eisenhauer首次在工业废水处理中加入芬顿试剂处理苯酚及烷基苯废水之后很多学者都将芬顿试剂应用到有机物的降解中。例如王中旭等以修饰后石墨/聚四氟乙烯为阴极采用电芬顿反应降解纤维素。由于设备简单、操作简便、反应快速、高效等优点芬顿氧化技术在有机污染物的水处理领域引起了国内外科学家的极大关注。2芬顿反应的特点芬顿反应通过Fe2+与H2O2反应产生强氧化性的羟基自由基(•OH)达到降解有机污染物的目的。反应机理如下:对比于其他氧化剂•OH具有更高的氧化电位氧化电位为2.80V•OH与其它氧化剂的电极电位比较。氟的氧化电位最高为3.06V•OH的氧化性仅次于氟因此具有更强的氧化能力。3均相芬顿氧化技术的机理及应用3．1超声芬顿氧化技术超声辐射产生的空化效应在瞬间能释放高能量利用这一原理将超声辐射与芬顿氧化技术结合使H2O2分子裂解形成具有活性的•OH基团超声与Fenton试剂联用的体系被称为超声－Fenton氧化技术。超声－Fenton氧化技术的优点是:超声辐射能使H2O2分子裂解产生•OH这样就能增加反应体系的活性基团加速有机物的降解。Voncina等利用超声辅助的芬顿氧化技术降解6种活性染料(活性黄15、活性红22、活性蓝28等)研究结果表明芬顿体系中超声波的引入可以提高芬顿反应的效果。陈颖等采用准好氧矿化垃圾反应床+超声/芬顿联用技术对垃圾渗滤液进行预处理。在超声－Fen-ton最佳工艺条件下COD、总磷和色度的最高去除率可达90%以上且出水无臭。Zhang等研究了芬顿氧化技术对活性黑8(RB8)的氧化脱色和矿化的影响研究表明利用超声波为辅助芬顿氧化技术能提高COD的去除率但是对RB8的脱色影响不明显。超声－Fenton氧化技术由于超声的制备工艺及成本昂贵等问题限制了该技术的推广程度和使用范围。3．2微波芬顿氧化技术在Fenton体系中引入微波的联用技术称为微波－Fenton氧化技术。微波诱导的芬顿氧化技术是近年发展起来的新型氧化技术。微波－Fenton氧化技术的优点是:微波能使带有磁性的污染物产生"热点"这样能降低化学反应的活化能缩短反应时间加速有机污染物的降解。Homem等将微波一芬顿氧化技术应用到阿莫西林的降解中速率。Yang等将微波辐射与芬顿氧化技术相结合用于处理高浓度制药废水。结果表明在微波功率为300W的最佳反应条件下COD的去除率可达57.53%。但是与普通芬顿法相比微波－Fenton氧化技术的缺点是处理费用较高。3．3光芬顿氧化技术在芬顿反应中Fe2+和Fe3+都能与H2O2反应产生•OH从而实现Fe2+和Fe3+的循环但是Fe3+与H2O2的反应是这一循环反应的限速步骤。为了提高芬顿氧化的效率研究者们将紫外或可见光与Fenton联用以提高芬顿体系的催化活性这种紫外或可见光照射下的Fenton试剂体系被称为光－Fen-ton氧化技术。光－Fenton氧化技术的优点是:首先Fe3+与•OH产生的(Fe(OH)2+)在光照射下可直接产生•OH和Fe2+加速了Fe3+和Fe2+之间的循环。其次光照射H2O2可直接产生•OH提高了H2O2的有效利用率。再次紫外光的直接照射可打破有机物现有分子结构而被直接降解或氧化增加了有机物降解的途径。刘晓霞等采用UV－Fenton体系处理黑色KNB染料废水。研究表明在酸性条件下当KNB的初始浓度为50mg/LH2O2为0.2ml/LFeSO4为0.7mmol/L时采用紫外光照射反应1小时后染料废水脱色率几乎可达100%。Elmor-si等在酸性红73(MR73)的降解研究中将紫外光引入Fe2+和H2O2体系中可以有效提高芬顿体系的反应速率UV－Fenton能促进目标物的降解和矿化。王继全等采用可见光与Fe2O3复合催化剂催化降解有机污染物在可见光(λ≥420nm)的照射下催化剂对RhB和MB都有着很好的催化降解效果。由于紫外光是可见光中的一小部分其获得成本较高限制了紫外－Fenton氧化技术的推广应用。3．4电芬顿氧化技术电－Fenton氧化技术就是在电解槽中通过电化学反应生成Fe2+与H2O2作为芬顿试剂当废水流入电解槽时通过生成的H2O2与溶液中的Fe2+催化剂两者产生•OH来实现降解有机污染物的目的。电－Fenton氧化技术的优点是:首先电－Fe