fenton试剂在处理焦化废水中的应用

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1、Fenton试剂在处理焦化废水中的应用焦化废水是煤在高温干馏过程以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水。焦化废水中污染物组成复杂，含有挥发酚、许多难以生物降解的芳香族有机物、多环化合物和氧硫氮等杂环化合物，是一种典型的难处理高浓度有机工业废水。因此，焦化废水的处理一直是国内外废水处理领域的一大难题。目前国内各焦化企业大多采用生化法处理焦化废水，据国家冶金局统计，绝大多数焦化企业对焦化废水的处理效果不理想，达不到国家规定的排放标准[1]。Fenton试剂(即H202+Fe2+)通过H202和Fe2+作用产

2、生•OH，使其具有极强的氧化能力，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水的氧化处理。近年来随着环境科学的发展，Fenton试剂法在废水处理中的应用已成为研究热点之一[2]。1.Fenton试剂处理焦化废水的原理J．H．Fenton在1894年发现二价铁和H202组合能氧化多种有机物，其原因是H202能被Fe2+催化分解生成羟基自由基(∙OH)，并引发更多的其它自由基，反应如下[3]：Fe2++H202→Fe3++∙OH+OH-(1)Fe2++H202→Fe3++O

3、H-(2)Fe3++H202→Fe2++HO2∙+H+(3)HO2∙+H202→02+H20+∙OH(4)整个反应体系较复杂，但关键是Fe2+在反应中起激发和传递作用，使链反应能持续进行，直至H202耗尽。Fenton试剂对大部分有机物均具有较强的氧化降解能力。目前尽管Fenton试剂在废水处理领域得到比较广泛的研究和应用，但其作用机理人们至今并不十分清楚。然而，在酸性条件下Fenton试剂中的H202在Fe2+催化作用下分解产生的具有强氧化能力的羟基自由基OH∙，是Fenton试剂具备

4、强氧化降解能力的关键所在。在已知的氧化剂中，其氧化能力仅次于氟，许多难化学氧化和难生物降解的有毒有机污染物，可以用该催化氧化法降解去除。该方法具有氧化效率高和反应速度快的特点。Fenton试剂对有机物的催化氧化降解的过程可大致用下述方程式表述[4]：RH+∙OH→R∙+H20(5)R∙+Fe3+→R++Fe2+(6)R++02→ROO+→CO2+H2O(7)(1)式和(4)式中产生的羟基自由基∙OH的速度和数量是决定Fenton试剂氧化降解有机物快慢和效率的关键步骤。

5、羟基自由基∙OH的产生速度和产生量，受到诸多因素的影响，如pH值、Fe2+、H202以及反应时间和温度等。Fe2+催化H202分解产生的∙OH对有机物分子进攻氧化，最终使有机物矿化为H2O和CO2等无机物，从而去处废水中的有机物，使废水得到净化处理。2.影响Fenton试剂处理焦化废水的因素2.1pH值的影响Fenton试剂反应是在酸性条件下进行的。但是pH过低会影响Fe2+的催化再生，使整个催化反应受阻；而当pH较高时，不仅会抑制∙OH的产生，而且使溶液中的Fe2+和Fe3+离子形成氢氧化物沉淀，失去催化

6、能力；同时较高的pH会使H202产生无效分解，降低其利用率。许多研究结果表明：处理焦化废水的最合适pH在3～4之间，当pH为3时处理效果最好[5,6]。2.2[Fe2+]/[H2O2]的影响从Fenton反应机理来看,如果Fe2+的投加量小，不利于反应初始时∙OH的生成；但是如果Fe2+浓度过高，在初始时便与H202迅速反应产生大量的∙OH，部分∙OH未来得及与有机物反应便产生了以下副反应：2∙OH→H202，导致H202利用率下降。另外，由于在Fenton反应体系中存在以下反应：Fe2++H20

7、2→Fe3++∙OH+OH–Fe2++H202→Fe3++OH–Fe2+与∙OH作用使∙OH浓度降低，导致处理率下降。因此，Fenton反应体系存在一个比较合适的[Fe2+]/[H2O2]。实验结果证明，该比例在1∶10～1∶5之间时效果最好[5]。2.3H2O2浓度的影响Fenton试剂处理焦化废水的能力与H202的投加量有直接的关系。当H202投加量较小时，焦化废水COD的去除率随H202投加量增大而增加；当H202的投加量增达到一定值时，再增大H202的投加

8、量，焦化废水COD的去除率不再变化。也就是说，当H202投加量较大时，随着H202投加量的增加，Fenton试剂的氧化反应效率反而在下降[5,6]。这可能是因为在H202浓度较低时，增加H202投加量，生成的∙OH量增加，使得焦化废水COD去除率会迅速提高；而在H202投加量较大时，较高浓度的H202一方面会造成其自身分解反应加剧，另一方面H202本身能清除∙OH：H202+∙OH→HO2∙+H2O此外