Fenton高级氧化技术及在有机废水处理中的应用.pdf

Fenton高级氧化技术及在有机废水处理中的应用华东理工大学资源与环境工程学院高浓度难降解有机废水处理技术国家工程实验室目录1高级氧化技术的定义2高级氧化技术的特点3Fenton高级氧化技术4Fenton高级氧化技术的应用21高级氧化技术的定义1987年Glaze等人提出了高级氧化工艺（AdvancedOxidationProcess,简称AOPs）的概念，即：能够产生羟自由基（·OH）的氧化过程。(1)以过氧化氢为主体的高级氧化过程(2)以O3为主体的高级氧化过程(3)以TiO2为主体的高级氧化过程(4)其它高级氧化过程●超声辐射法；●辐照法32高级氧化技术的特点●氧化能力强氧化剂方程式氧化电极电位（V）+Hydroxylradical·OH+H+e=H2O2.80+OzoneO3+2H+2e=H2O+O22.07+HydrogenperoxideH2O2+2H+2e=2H2O1.77-+2+PermagmanateMnO4+8H+5e=Mn+4H2O1.52-ChlorinedioxideClO2+e=Cl+O21.50-ChlorineCl2+2e=2Cl1.364●选择性小、反应速度快O的反应速率常数·OH的反应速率常数有害化学物质3（mol-1·L·s-1）（mol-1·L·s-1）林丹0.04(2.7~170)×108涕灭威4.4×1048.1×109阿特拉津7.92.4×109氯苯0.06~3(4~5)×109PCB<0.9(4.3~8)×1095●处理效率高可氧化中间产物，直至彻底矿化为CO2和H2O。●有效减少THMs生成量对含有机物的水进行氯消毒时产生的三卤代甲烷类副产物（THMs）被公认为致癌和致畸物质。AOP技术可彻底氧化THMs的前体物，也可部分氧化THMs。63Fenton高级氧化技术2+3.1传统的Fenton试剂（H2O2/Fe）过氧化氢的分解机理为：2+-3+H2O2+Fe→·OH+OH+Fe3++2+H2O2+Fe→·O2H+H+Fe7●影响因素2+pH值、[Fe]/[H2O2]、[H2O2]/[有机物]●反应系统最佳的pH范围为3～52+铁的有效形式是Fe(O2H)、Fe(OH)2，其在pH3～5的范围内浓度最高●Fe2+浓度范围2+0.3＜[Fe]/[H2O2]＜1时效果较好8该系统的优点是简单、过氧化氢分解速度快，因而氧化速率也较高。但该系统存在许多问题：●Fe2+浓度大，处理后的水可能带有颜色●Fe3+与过氧化氢反应降低了过氧化氢的利用率●该系统需将pH调至3～5范围内，这对某些废水的处理可能存在一定的困难●该系统较难应用于饮用水的处理●铁泥量大，如做危废处置，成本高昂93.2几种类Fenton试剂（1）H2O2/UV机理：H2O2+hv−−−→2HO·HO·+H2O2−−−→HOO·+H2OHOO·+H2O2−−−→HO·+H2O+O2该系统特点为：2+●由于无Fe对H2O2的消耗，因此氧化剂的利用率高●该系统的氧化效果基本不受pH的影响●该系统反应速率较慢，反应装置复杂一些102+（2）H2O2/Fe/UV2+H2O2/Fe与H2O2/UV两种系统的结合优点：●可以降低Fe2+的用量，保持过氧化氢较高的利用率●紫外光和亚铁离子对过氧化氢的催化分解存在协同效应。这主要是由于铁的某些羟基络合物可发生光敏化反应生成HO·等原因所致Fe(OH)2++hv−−−→Fe2++HO·112+2+（3）H2O2/Fe/O2、H2O2/UV/O2、H2O2/Fe/UV/O2利用廉价的空气做为氧源可降低Fenton试剂的处理成本。氧气参与反应的机理主要有两点：●氧气吸收紫外光后可生成臭氧等次生氧化剂●氧气通过诱导自氧化加入到反应链中12（4）H2O2/草酸铁络合物/UV水中含Fe(Ⅲ)的草酸盐和柠檬酸盐络合物具有很高的光化学活性。把草酸盐和柠檬酸盐引入UV/Fenton体系可有效提高对紫外线和可见光的利用效率。pH在3～4.9时，草酸铁络合物效果好pH在4.0～8.0时，柠檬酸铁(Ⅲ)络合物效果好草酸铁络合物不仅对波长大于200nm的紫外线有较大--吸收，甚至在可见光照射下就可产生Fe(Ⅱ)、C2O4·和CO2--·,且量子产率为1.0～1.2，C2O4·和CO2·在溶解氧作用下进一步转化成H2O2，为Fenton试剂提供来源。133.3电Fenton系统近年来电Fenton法广受关注，其实质就是通过电化2+学的方法产生H2O2和（或）Fe。该法通常分为四类：14（1）阴极电Fenton法（EF-H2O2）将氧气喷射到阴极上，使之还原为H2O2，与加入的Fe2+或阳极氧化生成的Fe2+组成Fenton试剂。阴极材料通常为石墨、网状玻璃炭或炭－聚四氟乙烯等。但该法电流效率低、H2O2产量低，不适合处理