關鍵詞：難降解有機物；Fenton；羥基自由基 
 
摘要:文章闡述(shu)了用Fenton試劑(ji)處理難(nan)降解污染(ran)物(wu)的現(xian)狀和進(jin)展，簡單介紹了其應用及(ji)原(yuan)理。利用Fenton試劑(ji)去除水(shui)體中難(nan)降解、穩定(ding)性(xing)強且毒性(xing)大(da)的有機(ji)污染(ran)物(wu)。 

1894年, 化學家Fenton首次發現有機物在(H2O2)與Fe2+組成的混合溶液中能被迅速氧化，并把這種體系稱為標準Fenton試劑，可以將當時很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機態，氧化效果十分明顯[1]。Fenton試劑是由H2O2和Fe2+混合得到的一種強氧化劑，特別適用于某些難治理的或對生物有毒性的工業廢水的處理。  
 
1. Fenton試劑降解有機物的機理  
 
Fenton試劑之所以具有非常高的氧化能力，是因為在Fe2+離子的催化作用下H2O2的分解活化能低(34.9 kJ/mol)，能夠分解產生羥基自基OH·。同其它一些氧化劑相比，羥基自由基具有更高的氧化電極電位，因而具有很強的氧化性能[2]。  
 
2. Fenton試劑的影響因素  
 
Fenton試劑處理難降解有機廢水的影響因素根據上述Fenton試劑反應的機理可知, OH·是氧化有機物的有效因子,而[Fe2+]、[H2O2]、[OH]決定了OH·的產量,因而決定了與有機物反應的程度。影響Fenton試劑處理難降解難氧化有機廢水的因素包括pH值、H2O2投加量、催化劑投加量和反應溫度[3]等。
 
2.1 pH值(zhi) 

Fenton試劑是在pH是酸性條件下發生作用的,在中性和堿性環境中, Fe2+不能催化H2O2產生OH·。按照經典的Fenton試劑反應理論,pH值升高不僅抑制了OH·的產生, 而且使溶液中的Fe2+以氫氧化物的形式沉淀而失去催化能力。當pH值過低時, 溶液中的H+濃度過高, Fe3+不能順利地被還原為Fe2+, 催化反應受阻。即pH值的變化直接影響到Fe2+、Fe3+的絡合平衡體系, 從而影響Fenton試劑的氧化能力。一般廢水pH在3左右，降解率較高。
 
2.2 H2O2投加量 

采用Fenton試劑(ji)處理廢水的有(you)效性和經濟(ji)性主要取決于H2O2的投加(jia)量。一般地,隨著H2O2用量的增(zeng)加(jia), 有(you)機物降解(jie)率先增(zeng)大, 而后出現(xian)下降。 

2.3 催化(hua)劑投加量 

FeSO4·7H2O是(shi)催化H2O2分解(jie)生(sheng)成(cheng)羥基(ji)自由(you)基(ji)(OH·)最(zui)常用(yong)的(de)催化劑。與(yu)H2O2相同(tong), 一般情況下, 隨著Fe2+用(yong)量的(de)增加(jia), 廢水COD的(de)去除率(lv)先增大, 而后(hou)呈下降趨勢。其原因是(shi): 在Fe2+濃度(du)較低時(shi)(shi), Fe2+的(de)濃度(du)增加(jia), 單位(wei)量H2O2產(chan)生(sheng)的(de)OH·增加(jia), 所產(chan)生(sheng)的(de)OH·全部參與(yu)了與(yu)有機(ji)物(wu)的(de)反應;當Fe2+的(de)濃度(du)過高時(shi)(shi),部分H2O2發(fa)生(sheng)無(wu)效分解(jie),釋放出(chu)O2。 

2.4 反應溫度 

對于一般的化學反應，隨著反應溫度的升高，反應物分子平均動能增大，反應速率加快。對于Fenton反應系統，溫度升高，OH·的活性增大，有利于OH·與廢水中有機物的反應，可提高廢水COD的去除率；當溫度過高時，會促使H2O2分解為O2和H2O，不利于OH·的生成，反而會降低廢水COD的去除率。  
 
3. Fenton試劑與其他方法的聯用  
 
為(wei)(wei)進一步提高對有機物的去(qu)除效果，以標(biao)準Fenton試(shi)劑為(wei)(wei)基礎，通過改(gai)變和(he)耦(ou)合反應條(tiao)件，改(gai)善反應機制，得(de)到了(le)一系列機理相似的類Fenton試(shi)劑，如光-Fenton試(shi)劑、電(dian)-Fenton試(shi)劑和(he)混凝-Fenton試(shi)劑等。 

3.1 光Fenton法 

3.1.1 UVFenton法 
 
當(dang)有(you)光輻射(如紫(zi)外(wai)光、可見(jian)光)時,Fenton試(shi)劑氧化性(xing)能(neng)(neng)有(you)很大的(de)改善。UVFenton法(fa)也叫光助Fenton法(fa),是普通Fenton法(fa)與(yu)UV H2O2兩種系統的(de)復合(he),與(yu)該兩種系統相比,其優(you)點在于降低(di)了(le)Fe2+用量,提高了(le)H2O2的(de)利用率。這(zhe)是由于Fe3+和紫(zi)外(wai)線對H2O2的(de)催化分解(jie)存(cun)在協同效應。該法(fa)存(cun)在的(de)主要問題是太陽能(neng)(neng)利用率仍然不高,能(neng)(neng)耗較大,處(chu)理設備(bei)費用較高。

3.1.2 UV-vis草酸鐵絡合(he)物(wu)H2O2法 

當有機物(wu)濃度高(gao)(gao)時,被Fe3+絡合物(wu)所吸收的光(guang)量子(zi)數很(hen)少,且(qie)需較長的輻照時間, H2O2的投加量也隨之增(zeng)加, OH·易被高(gao)(gao)濃度的H2O2所清除。因(yin)而,UVFenton法一般只適宜于(yu)處理(li)中低(di)濃度的有機廢水[4]。當在UVFenton體(ti)系中引入(ru)光(guang)化學(xue)活(huo)性較高(gao)(gao)的物(wu)質(如含Fe3+的草(cao)酸鹽和檸(ning)檬酸鹽絡合物(wu))時,可有效提(ti)高(gao)(gao)對紫外線(xian)和可見(jian)光(guang)的利用效果。 

3.2 電Fenton法(fa) 

光(guang)Fenton法比(bi)普通Fenton法提高(gao)了對有(you)機物的(de)礦化程度[5]，但仍存(cun)在(zai)光(guang)量子效率低和(he)自動(dong)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)H2O2機制不完善的(de)缺點。電(dian)Fenton法利(li)用電(dian)化學(xue)法產(chan)(chan)(chan)生(sheng)的(de)H2O2和(he)Fe2+作為Fenton試劑(ji)的(de)持(chi)續來(lai)源, 與光(guang)Fenton法相比(bi)具有(you)以(yi)下優(you)點:一(yi)(yi)是自動(dong)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)H2O2的(de)機制較(jiao)完善; 二是導致有(you)機物降解(jie)的(de)因素較(jiao)多(除羥基(ji)自由基(ji)的(de)氧(yang)化作用外, 還有(you)陽極氧(yang)化、電(dian)吸附等(deng)) 。由于(yu)H2O2的(de)成本遠高(gao)于(yu)Fe2+, 所以(yi)通過電(dian)化學(xue)法將自動(dong)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)H2O2的(de)機制引入(ru)Fenton體系具有(you)很大的(de)實際應用意義, 可以(yi)說電(dian)Fenton法是Fenton法發(fa)展的(de)一(yi)(yi)個方向。 

3.3 混凝- Fenton 法 

混凝法對疏水性污染物有效[6]，Fenton 試劑氧化法對水溶性物質的處理效果良好，而且，低劑量的Fenton 反應能降低有機物的水溶性，有助于混凝，因而混凝- Fenton 法在處理難生物降解廢水時可以取得良好的處理效果。  
 
4. 結語  
 
Fenton試劑作為一種強氧化劑用于處理難降解有機污染物具有明顯優點，對于治理我國日益嚴重的環境污染問題，特別是難降解有毒有機污染物的治理有著十分重要的理論意義和應用價值。  
 
參考文獻 
[1] 張國卿, 王羅春, 徐高田, 等． Fenton試劑在處理難降解有機廢水中的應用[J]. 工業安全與環保，2004，30(3)：17-19． 
[2] 高迎新, 楊敏, 王東升, 等． Fenton反應中水解Fe(Ⅲ)的形態分布特征研究[J]. 環境科學學報，2002，22(5)：551-556． 
[3] 陶長元, 丁小紅, 劉作華, 等． Fenton類氧化技術處理有機廢水的研究進展[J]. 化學研究與應用，2007，19(11)：1177-1180． 
[4] 劉文輝, 劉增超, 趙曉光. UV-vis/草酸鐵絡合物/H2O2法處理垃圾滲濾液的研究[J]. 工業安全與環保，2006，32(8)：22-23. 
[5] 張乃東, 鄭威, 彭永臻． 電-Fenton 法處理難降解有機物的研究進展[J]. 上海環境科學，2002，21 (7)：440 – 441. 
[6] 王九思, 韓(han)相恩, 趙(zhao)紅花. 絮(xu)凝(ning)沉淀- Fenton 氧化法處(chu)理(li)印染廢水(shui)[J]. 蘭州鐵道(dao)學(xue)院學(xue)報(自然科(ke)學(xue)版)，2001，20 (6)：68-71．

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