芬顿氧化法在废水处理中的应用及其发展_王国庆

第33卷第1期2020年1月濮阳职业技术学院学报JournalofPuyangVocationalandTechnicalCollegeVol.33No.1Jan.2020收稿日期：2019-09-02基金项目：濮阳职业技术学院2017年度自然科学研究项目“纺织品阻燃处理废水中有机磷的去除工艺研究”（2017PYZYBK07）作者简介：王国庆（1982-），男，河南清丰人，硕士，讲师，主要研究领域：环境分析化学。芬顿氧化法在废水处理中的应用及其发展王国庆，党炜，李田田，禹栋楠（濮阳职业技术学院能源与化学工程学院，河南濮阳457000）摘要：Fe2+和H2O2混合生成具有强氧化性的羟基自由基即为芬顿试剂。产生的羟基自由基具有强氧化性，能够氧化去除废水中有机物。芬顿试剂中起着关键氧化作用的是其中的自由基。在亚铁离子催化下，过氧化氢被分解释放出羟基自由基，来攻击水中高密度有机物分子团，将其彻底氧化。关键词：芬顿氧化；羟基；废水处理中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1672-9161（2020）01-0022-02芬顿试剂是以亚铁离子为催化剂，经过一系列自由基反应，生成羟基自由基（·OH）。通过顺磁共振（EPR）的方法来进一步了解芬顿反应中产生的氧化剂碎片的特征，可以获得（·OH）特征信号。据此，获得了高能自由基的机理和氧化剂生成的原理。生成的（·OH）具有高电极电位，并且具有强氧化性，可以氧化一些难以被一般氧化剂氧化的物质。它不仅氧化和破坏共轭结构，也可以将有机分子转化为二氧化碳和水。因此，在污水处理方面应用广泛。芬顿氧化法的特征在于其超强的氧化性，可对降解的物质深度氧化。有机污染物RH最初与系统中的羟基（·OH）相互作用并形成自由基（R·），经过进一步的反应加以氧化，从而能够产生二氧化碳和水。最后，污染物中的有机物得以降解。一、芬顿氧化法的研究与应用现状（一）芬顿氧化法处理焦化废水焦化废水是一种典型的有毒和耐高温的有机废水，废水中含有的有机污染物很复杂，不能通过传统的生化处理工艺有效去除[1]（47）。芬顿接触氧化及其组合工艺越来越多地用于焦化废水的处理。李品君等使用活性炭吸附结合芬顿试剂处理焦化废水，研究了芬顿氧化阶段H2O2用量，Fe2+用量，初始pH值，反应时间和温度，以及吸附剂用量与吸附相之间的pH值。结果表明，用活性炭吸附结合芬顿氧化法处理污水的效果令人满意，COD、氨氮和色度的去除率分别为0.97、0.86和0.97。谢成等人通过对此类废水进行专业的研究，对焦化废水用芬顿法先行反应，并对实验结果中各类有毒物质，难以降解的有机物质的浓度进行着重分析。其结果为，芬顿氧化预处理不仅可以获得较高的COD和挥发酚去除率，而且更容易氧化难以氧化成可生物降解的醇类、醛类、酮类和有机酸的有机污染物。（二）芬顿氧化法处理印染废水印染废水具有很多难以被处理的特点：它的成分过于复杂，不利于分析；含有各类有机物，且含量高，非常不利于处理；色度偏高，亦不利于处理；毒性强，难以被去除；可生化性差，不利于生化处理[2]（1）。然而，芬顿氧化反应可以产生大量强氧化性的（·OH），将印染废水中难以通过生化处理的物质氧化为易于被生化处理的物质，同时，将广泛存在于印染废水中的发色基团、助色基团拆解，从而被大量运用在印染废水的处理方面。杨林等[3]（270）研究者使用铁碳微电解，再结合芬顿氧化法，对靛蓝布匹染色废水中的色度与COD进行了研究。微电解产生的Fe2+和[H]具有很强的还原能力，可以有效地分解废水中有机污染物。其研究结果显示：若铁与碳的质量比在2：1时，反应pH值为3的条件下进行90min的反应，可去除0.49的22——COD，0.8的色度，BOD/COD值由原本的0.248进一步上升至0.436，可生物降解性得到提升。在pH为5和H2O2用量为0.3％的60分钟反应后，微电解流出物的COD去除率为84.1％，色度去除率为90％，BOD/COD值为0.525。（三）芬顿氧化法处理农药废水农药废水中含有非常高浓度的有毒物质，以及大量无法通过生物降解的有机物。农药废水的特点如下：有毒物质多，且浓度大；污染物种类繁多，成分复杂；色度高；难以通过生化处理得到降解[4]（92）。傅学峰等主要研究了在各种不同的浓度下，H2O2添加量，Fe2+添加量以及Cu2+添加量对农药废水中苯酚的剔除效率，以及对废水中所含COD的降低之间的关系。其结果显示为，当苯酚浓度为250mg/L时，最适pH为3.0，H2O2浓度为297.5mg/L，Fe2+浓度为140mg/L，苯酚去除率最高为94.5％；在这些条件下，当Cu2+浓度为40mg/L时，苯酚的最大去除率为97.7％。Md.MokhlesurRahman研究了除草剂oxaloin，结果表明，当Fe3+和H2O2