关于Fenton试剂在有机废水处理中的研究
作者:佚名; 更新时间:2014-12-03
  
  【论文关键词】:难降解有机物;Fenton;羟基自由基
  【论文摘要】:文章阐述了用Fenton试剂处理难降解污染物的现状和进展,简单介绍了其应用及原理。利用Fenton试剂去除水体中难降解、稳定性强且毒性大的有机污染物。

  1894年, 化学家Fenton首次发现有机物在(H2O2)与Fe2+组成的混合溶液中能被迅速氧化,并把这种体系称为标准Fenton试剂,可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态,氧化效果十分明显[1]。Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到的一种强氧化剂,特别适用于某些难治理的或对生物有毒性的工业废水的处理。
  
  1. Fenton试剂降解有机物的机理
  
  Fenton试剂之所以具有非常高的氧化能力,是因为在Fe2+离子的催化作用下H2O2的分解活化能低(34.9 kJ/mol),能够分解产生羟基自基OH·。同其它一些氧化剂相比,羟基自由基具有更高的氧化电极电位,因而具有很强的氧化性能[2]。
  
  2. Fenton试剂的影响因素
  
  Fenton试剂处理难降解有机废水的影响因素根据上述Fenton试剂反应的机理可知, OH·是氧化有机物的有效因子,而[Fe2+]、[H2O2]、[OH]决定了OH·的产量,因而决定了与有机物反应的程度。影响Fenton试剂处理难降解难氧化有机废水的因素包括pH值、H2O2投加量、催化剂投加量和反应温度[3]等。
  2.1 pH值
  Fenton试剂是在pH是酸性条件下发生作用的,在中性和碱性环境中, Fe2+不能催化H2O2产生OH·。按照经典的Fenton试剂反应理论,pH值升高不仅抑制了OH·的产生, 而且使溶液中的Fe2+以氢氧化物的形式沉淀而失去催化能力。当pH值过低时, 溶液中的H+浓度过高, Fe3+不能顺利地被还原为Fe2+, 催化反应受阻。即pH值的变化直接影响到Fe2+、Fe3+的络合平衡体系, 从而影响Fenton试剂的氧化能力。一般废水pH在3左右,降解率较高。
  2.2 H2O2投加量
  采用Fenton试剂处理废水的有效性和经济性主要取决于H2O2的投加量。一般地,随着H2O2用量的增加, 有机物降解率先增大, 而后出现下降。
  2.3 催化剂投加量
  FeSO4·7H2O是催化H2O2分解生成羟基自由基(OH·)最常用的催化剂。与H2O2相同, 一般情况下, 随着Fe2+用量的增加, 废水COD的去除率先增大, 而后呈下降趋势。其原因是: 在Fe2+浓度较低时, Fe2+的浓度增加, 单位量H2O2产生的OH·增加, 所产生的OH·全部参与了与有机物的反应;当Fe2+的浓度过高时,部分H2O2发生无效分解,释放出O2。
  2.4 反应温度
  对于一般的化学反应,随着反应温度的升高,反应物分子平均动能增大,反应速率加快。对于Fenton反应系统,温度升高,OH·的活性增大,有利于OH·与废水中有机物的反应,可提高废水COD的去除率;当温度过高时,会促使H2O2分解为O2和H2O,不利于OH·的生成,反而会降低废水COD的去除率。
  
  3. Fenton试剂与其他方法的联用
  
  为进一步提高对有机物的去除效果,以标准Fenton试剂为基础,通过改变和耦合反应条件,改善反应机制,得到了一系列机理相似的类Fenton试剂,如光-Fenton试剂、电-Fenton试剂和混凝-Fenton试剂等。
  3.1 光Fenton法
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