Fenton法及类Fenton法在污水处理方面的研究与应用_白蕊

综述专论化工科技,2010,18(6):69～73SCIENCE&TECHNOLOGYINCHEMICALINDUSTRY收稿日期:2010-09-09作者简介:白蕊(1985-),女,北京市人,中北大学在读硕士研究生,专业为无机化学,主要研究方向为纳米材料的制备和应用。＊基金项目:山西省回国留学基金(No.2008064);山西省自然科学基金(No.2009011009)资助项目。Fenton法及类Fenton法在污水处理方面的研究与应用＊白蕊,李巧玲,李建强,郝晏(中北大学理学院,山西太原030051)摘要:Fenton试剂通过H2O2和Fe2+作用产生·OH,因而具有极强的氧化能力,在治理环境污染方面得到了广泛的应用。为了改善Fenton法中H2O2利用率低等缺点,越来越多的研究者将Fenton法与其它方法联/并用,极大提高了Fenton的催化效率。作者主要介绍了Fenton法及类Fenton法催化原理及其在污水及污染物处理方面的应用。关键词:Fenton试剂;降解;污水处理中图分类号:X703.5文献标识码:A文章编号:1008-0511(2010)06-0069-051890年,HenryJohnHorstmanFenton发明了Fenton试剂,作为其主要成分的过氧化氢和亚铁离子可以用来氧化降解污染物或者废水,Fen-ton还被用做降解有机化合物,如三氯乙烯,四氟乙烯等。Fenton试剂之所以具有很强的氧化能力,主要是因为H2O2被Fe2+催化分解生成羟自由基(·OH),并引发更多的自由基生成。羟自由基氧化电极电位(E)为2.80V,是除元素F外最强的无机氧化剂,羟自由基还具有加成作用,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。同时,Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀,去除大量有机物[1]。Fenton试剂的缺点是H2O2的利用率不高,不能充分矿化有机物,且H2O2价格昂贵,所以Fenton法往往不单独使用。在实际应用中,通常是与其它处理方法联用,将其用于废水的预处理或最终深度处理。作者主要介绍Fenton法及类Fenton法的基本原理及其应用。1Fenton反应原理及应用Fenton试剂·OH自由基的生成历程为大多数学者所接受,也就是说生成的·OH愈多,Fenton试剂的氧化能力愈强,因此,研究·OH的生成条件显得尤为重要。人们关于Fenton反应原理有很多不同的争论,目前公认的Fenton反应机理是自由基机理[2,3]。美国犹他州立大学的研究人员[4,5]提出了可能的自由基和氧化剂碎片的生成机理。中国科学院的谢银德[6]等人综合众多的研究成果并根据铁离子和双氧水的标准氧化还原电位提出在Fenton反应中,有以下反应发生:H2O2+Fe2+OH·+Fe3++OH-(1)OH·+Fe2+Fe3++OH-(2)OH·+H2O2HO2·+H2O(3)Fe2++HO2·Fe(HO2)2+(4)Fe3++O2·Fe2++O2(5)Fe3++HO2·Fe2++O2+H+(6)HO2·+HO2·H2O+O2(7)HO2·+O2·-OH-+O2(8)2·OHH2O2(9)Fenton试剂能有效氧化去除难降解有机物,其实质是H2O2在Fe2+的催化作用下生成羟基自由基(·OH)。羟基自由基·OH具有强氧化性和很强的亲电加成性能,可将大多数有机物氧化分解成小分子物质。1964年HughREisenhauer首次使用Fen-ton试剂处理苯酚及烷基苯废水[7,8],开创了Fen-ton试剂在废水处理领域的先河。自此,国内外对Fenton反应的研究不断出新。DOI:10.16664/j.cnki.issn1008-0511.2010.06.020Eisenhauer用此试剂处理ABS废水,ABS的去除率高达99%。1968年,Enisov用Fenton试剂处理苯类废水,总有机碳(TOC)含量去除率达到90%以上;Bishop利用Fenton试剂对城市污水中难降解有机污染物进行了处理,并取得了较好效果。刘剑玉等[9]采用Fenton化学氧化法深度处理精细化工废水,实验表明,在H2O2投加量为18mmol/L,FeSO4H·7H2O投加量为12mmol/L,反应时间1.5h,废水的pH=4的条件下,二级生化出水的COD去除率达到82.61%,降到100mg/L以内,达到国家一级排放标准。凌珠钦[10]采用Fenton法对高浓度硫酸盐的阴离子表面活性剂(LAS)废水进行处理,研究Fenton方法对此类废水的最佳处理条件。实验表明,在ρ(H2O2)=3.0mg/L,n(H2O2)∶n(Fe2+)=8∶1,反应时间为2h时,废水的COD从约9000mg/L下降到约3000mg/L,出水与生活污水相混合进入生