高级氧化技术中羟基自由基产生的机理_常文贵

《高级氧化技术中羟基自由基产生的机理_常文贵》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2004年11月安庆师范学院学报(自然科学版)Nov.2004第10卷第4期JournalofAnqingTeachersCollege(NaturalScience)Vol.10NO.4





高级氧化技术中羟基自由基产生的机理12常文贵,张胜义(1皖西学院化学系,安徽六安237012;2安徽大学化学化工学院,安徽合肥230039)摘要:本文综述了羟基自由基(·OH)的特点和反应性质,以及O3/UV,O3/H2O2,H2O2/UV,UV/O3/H2O2,H2O2/Fe2+(Fenton'sreagent),H2O2/Fe2+/UV,电解Fenton法和非均相光催化氧化等

2、各种高级氧化技术(AOP)产生羟基自由基的机理。关键词:高级氧化技术(AOP);羟基自由基(·OH);水处理;有机污染物中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1007-4260(2004)04-0024-03高级氧化技术(AdvancedOxidationProcesses简称AOP)是在对传统水处理技术中经典化学氧化法改革的基础上而产生的一种新技术,是以产生羟基自由基(·OH)为标志。水处理高级氧化技术其本质是利用羟基自由基氧化降解水相中的各种污染物的化学反应。各种高级氧化技术(AOP)的共同点是反应过程中产生活性极高的羟基自由基(·OH),·OH具有以下特点:(1)

3、氧化能力强,羟基自由基(·OH)的标准电极电势(2.80V)仅次于F2(2.87V),是一种氧化能力极强的氧化剂;(2)反应速率常数大,羟基自由基(·OH)非常活泼,与大多数有机物反应的速率常数在106～1010mol-1.L.S-1[1];(3)选择性小,与反应物浓度无关;(4)寿命短,羟基自由基(·OH)寿命-4[2]极短,在不同的环境介质中,其存在时间有一定的差别,一般小于10s;(5)处理效率高,不产生二次污染。同时,羟基自由基(·OH)还具有杀灭细菌、防腐保鲜的功效。自由基中的一个未成对电子具有配对的倾向,所以大多数自由基都很活泼,反应性极强,容易生成稳定的分子。羟

4、基自由基(·OH)作为反应的中间产物,引发诱导产生链反应,·OH主要通过电子转移、亲电加成、脱氢反应等途径无选择地直接与各种有机化合物作用而将其降解为CO2、H2O和其它无害物质,且·OH氧化是一种物理化学过程,反应条件温和,比较容易控制,设备相对比较简单等优点,[1,3,4]是一种有效降解废水中有机污染物的方法。AOP法的关键是产生高度活性的羟基自由基(·OH),一般采用加氧化剂、催化剂或借助紫外光、超声波的作用等多种途径产生。按产生羟基自由基(·OH)的方式可分为均相、多相和有无辐射照射等多种。本文引用近几年较新的文献,介绍各种AOP法产生羟基自由基(·OH)的机理。1O

5、3/UV法:O3/UV是将臭氧(O3)与紫外辐射相结合的一种高级氧化技术。在紫外光的照射下,[5]臭氧分解产生活泼的羟基自由基(·OH)。其反应机理如下:O3+H2O+h
→O2+H2O2(1)H2O2+h
→2·OH(2)生成的羟基自由基(·OH)是比臭氧(O3)更强的氧化剂。2O3/H2O2法:O3/H2O2体系是将臭氧(O3)与过氧化氢(H2O2)组合的高级氧化技术(AOP),在饮用水处理中应用最广泛,其操作简单,只需要向臭氧反应器中加入过氧化氢即可。反应机理如下[6,7]:--HO3+OH→HO2+O2(3)2O2+·OH→HO2·+H2O(7)-+H+(4)-+·O

6、H→HO-H2O2→HO2HO22·+OH(8)---+H+(9)O3+HO2→·OH+O2+O2(5)HO2·→O2O3+·OH→HO2·+O2(6)RH+·OH→⋯→氧化产物(10)
收稿日期:2003-09-25

基金项目:皖西学院青年科研资助项目。


作者简介:常文贵(1968-),男,安徽叶集人,讲师,硕士,研究方向为电分析化学。第4期常文贵,张胜义:高级氧化技术中羟基自由基产生的机理·25·O3/H2O2法不需要UV使分子活化,在浊度较高的溶液中仍能良好运行,适用于浑浊的溶液体系。3UV/O3/H2O2法:UV/O3/H2O2法是紫外光、H2O2和O3结合的高

7、级氧化技术。在紫外光的照射[8]下,能够迅速产生羟基自由基(·OH),·OH的产生机理如下:H+---2O2+H2O→H3O+HO2(11)O3+O2→O3+O2(14)O--3+H2O2→O2+·OH+HO2·(12)O3+H2O→·OH+OH+O2(15)-→·OH+O-O3+HO22+O2(13)产生的·OH是引发有机物降解的中间产物,相应反应速率常数通常在108～1010-1.L.S-1,与UV/molO3过程相比,由于H2O2的加入对·OH的产生有协同作用,对有机污染物的降解率更高,反应速率也