芬顿反应各类处理技术.doc

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1、芬顿反应各类处理技术一、芬顿反应的各类处理技术1、均相Fenton技术普通Fenton法存在两个致命的缺点:一是不能充分矿化有机物；二是H2O2利用率不高，致使成本很高。针对上述这些问题，人们把紫外线、电化学甚至超声波引入到Fenton反应体系中。（1）UV/Fenton法UV/Fenton法实际是Fe2+/H2O2与UV/H2O2两种系统的结合，该体系中紫外线和亚铁离子对H2O2的催化分解存在协同效应，可以部分降解。在氧化剂投加量相同的条件下处理难降解有机物，该体系的处理效果明显优于普通Fenton法。该法存在

2、主要问题是太阳能利用率高，能耗大，设备费用高，一般只适用中低浓度的有机废水。随着对Fenton法的进一步研究，人们把草酸盐引入UV/Fenton体系中，并发现草酸盐的加入可有效提高体系对紫外线和可见光的利用效果，原因在于Fe3+与C2O32-可产生3种稳定的具有光化学活性草酸铁络合物。研究表明该系统在一定程度上提高了对太阳能的利用率、节约了H2O2的用量、加快了反应速度并可用于处理高浓度有机废水。但仍然存在自动产生H2O2机制不完善、对可见光利用率低且穿透力不强等缺点。（2）电-Fenton法电-Fenton法的

3、实质是把电化学产生Fe2+和H2O2作为Fenton试剂的持续来源，由于H2O2的成本远高于Fe2+，所以自动产生H2O2的机制引入Fenton体系更具有实际应用意义。阴极电Fenton的基本原理是把氧气喷到电解池的阴极上，使之还原成H2O2，再与加入的Fe2+发生Fenton反应。该体系中氧气可通过曝气的方式加入，也可以通过H2O在阳极的氧化产生，阴极通常采用石墨等惰性材料。该体系不添加H2O2，有机物降解彻底，不易产生中间有毒物质；但电流效率低、H2O2产量低，不适合处理高浓度有机废水，还容易受到PH的严重影

4、响，PH控制不当会引发多种副反应。牺牲阳极法通过铁阳极氧化产生Fe2+与外加的H2O2构成Fenton试剂，改法可处理高浓度有机废水，但产泥量大，阴极未充分发挥作用，需外加H2O2，能耗大，成本较高。此外还有超声波Fenton，光/电Fenton等类Fenton技术，然而这些体系仍然存在和普通Fenton法类似的问题，如反应体系要求PH较低（一般2～3左右），在水处理中需要人为调节废水的PH，同时均相体系中的铁离子的存在是溶液带有颜色。随着反应结束PH升高，又会形成很难处理和再生的含铁污泥，引起二次污染。2、非均

5、相Fenton技术非均相Fenton反应是将铁离子固定在一定载体上的一类反应体系，在对废水进行处理时，首先将有机分子吸附到催化剂表面，在铁离子和H2O2的作用下发生分解反应，降解后的产物脱附返回到溶液中。非均相Fenton反应及包流量均相Fenton法的优点，又放宽了对溶液PH的要求，扩大了可处理废水的范围，还避免了铁离子可能造成的二次污染问题。目前，关于非均相Fenton反应的研究热点大多集中在催化剂载体的选择上，主要有有机材料、无机材料、铁氧化物、复合金属等。3、有机载体Fe/H2O2体系Nafion膜是一种

6、由全氟磺酸阴离子聚合物构成的阳离子交换膜，具有耐热、耐腐蚀和强度大等优点，用Nafion膜固定效果好且催化氧化效率很高。研究人员围绕Nafion进行一系列的研究，已将该体系的PH提高到10.2，且催化剂能够重复使用，催化活性也没有降低。这一发现对处理废水有着重要意义，但昂贵的膜材料限制了其在水处理领域的推广。SAIER是一种强酸性离子交换树脂，与Nafion性质类似但价格较便宜。研究表明该离子交换树脂完全可以替代Nafion膜作为载体，但是树脂能否经受住·OH的氧化腐蚀，是悬着和使用树脂是必须注意的问题。此外一些

7、高分子有机化合物如：海藻酸钠、胶原纤维得过也可以作为固定载体，相关研究报道均取得了类似较好的处理效果，但高分子载体在活性自由基下的化学稳定性还值得进一步探讨。4、无机载体Fe/H2O2体系氧化铝、分子筛都具有良好的吸附性和离子交换性，是常见的催化剂载体，通过离子交换作用可以将铁离子替换而固在分子表面催化分解Fe/H2O2，是一类新型催化材料，相关研究报道也取得了较好的效果