芬顿氧化印染模拟废水的机理和实验方法研究(20190625160559)

芬顿氧化印染模拟废水的机理和实验方法研究(20190625160559)１引言纺织印染行业是我国用水量大、排放废水量也大的工业部门之一。据资料统计，我国每年污水排放量达３９０亿ｔ。其中工业废水占５１％，而纺织印染行业排放的废水量占总工业废水量的３５％，每年约有７０亿ｔ［１］。印染废水具有成分复杂、难降解有机污染物含量高、碱性大、色度高、水质变化大等特点，加之染料中的硝基和胺基化合物又具有较大的生物毒性［２－３］，难于处理。近年来，由于化学纤维织物的发展、仿真丝的兴起和印染后整理技术的进步，使人造丝皂化物、新型助剂等难生化降解的有机物大量进入印染废水，增加了废水处理的难度［４］。传统的废水处理工艺对该类印染废水的处理效率急剧下降，出水水质难以达到排放标准。与其他的化学氧化法相比，Ｆｅｎｔｏｎ（芬顿）试剂氧化法具有设备简单、反应条件温和、操作简便、效率高等优点，适用于印染废水的处理。２芬顿氧化机理Ｆｅｎｔｏｎ试剂是过氧化氢与亚铁离子结合形成的一种具有极强氧化能力的氧化剂，它对多种有机物而言都是一种有效的氧化剂［５］。由于过氧化氢在催化剂铁盐存在时，能生成羟基自由基（·ＯＨ），该羟基自由基比其他一些常用的强氧化剂具有更高的氧化电极电位（·ＯＨ＋Ｈ＋＋ｅ－＝Ｈ２Ｏ，Ｅ＝２．８Ｖ），其氧化性大约是氯的２倍，位于原子氧和氟之间。·ＯＨ是一种很强的氧化剂，因而Ｆｅｎｔｏｎ试剂也是一种很强的氧化剂。国外研究者Ｊｅｓｅｐｈ指出Ｆｅ２＋和Ｆｅ３＋都能与Ｈ２Ｏ２反应。Ｆｅｎｔｏｎ试剂反应过程如下［６］：Ｈ２Ｏ２＋Ｆｅ２＋→·ＯＨ＋Ｆｅ３＋＋ＯＨ－（１）Ｆｅ２＋＋·ＯＨ→Ｆｅ３＋＋ＯＨ－（２）产生·ＯＨ的反应步骤（１）控制了整个反应的速度，·ＯＨ通过反应方程（２）或与有机物反应而逐渐被消耗，Ｆｅ３＋能催化降解Ｈ２Ｏ２，使之变成Ｏ２和Ｈ２Ｏ。自由基链机理指出，对于单一的Ｆｅ３＋系统（即除水以外没有其他的络合物配位基），将产生·ＯＨ和ＯＨ－。除反应方程（１）（２）外，还有以下几个步骤：Ｈ２Ｏ２＋Ｆｅ３＋→Ｆｅ－ＯＯＨ２＋＋Ｈ＋（３）Ｆｅ－ＯＯＨ２＋→ＨＯＯ·＋Ｆｅ２＋（４）ＨＯ２－＋Ｆｅ２＋→Ｆｅ３＋＋ＨＯ２－（５）ＨＯ２－＋Ｆｅ３＋→Ｆｅ２＋＋Ｈ２Ｏ（６）·ＯＨ＋Ｈ２Ｏ２→ＨＯ２·＋Ｈ２Ｏ（７）当Ｈ２Ｏ２过量时，由于反应方程（４）的反应速度远比反应方程（１）的反应速度慢，所以［Ｆｅ２＋］浓度