Fenton氧化法在废水中的处理研究

Fenton氧化法在废水中的处理研究

闫剑飞

闫剑飞

（四川大学，四川成都610207）

摘要：随着工业迅速发展，传统的废水预处理和深度处理技术难以满足污染物降解和去除的要求，而Fenton氧化法作为一种高级氧化技术具有强氧化性，对废水处理处理有较好效果。本文介绍了Fenton氧化技术与光催化、电化学、微波、超声波等技术联用发展起来的类Fenton氧化技术及其应用。

关键词：Fenton氧化法，类Fenton法

1前言

20世纪80年代发展起来的高级氧化技术能通过氧化剂、催化剂、电、光及超声等技术相结合而产生活性极强的自由基（如·OH），再将水体中大分子难降解有机物降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至可以直接矿化为CO2，H2O[1]。高级氧化技术已经成为国内外水领域研究热点，主要Fenton氧化法、臭氧氧化法、电催化氧化法、光化学氧化法、超声氧化法和湿式氧化等[2]。其中芬顿氧化法是发现最早、研究成果最多的高级氧化法，较其他高级氧化技术有设备简单，操作方便，反应快速，效率高，温度和压力条件缓和及无二次污染等特点，近年在环境污染物处理领域引起了越来越多的关注[3-4]。

2Fenton氧化技术与各种催化技术的联合使用

2.1光—Fenton法

光—Fenton法是Fenton试剂在光照（可见光或紫外光）照射下，利用光激发化学反应产生更多·OH，并不断提高Fe2+循环效率，即通过光催化和Fe2+协同对H2O2分解产生·OH，从而提高污染物降解效率。光—Fenton法降解有机物基本原理[5,6]如下：

H2O2+hv→2(·OH)(1)

Fe(OH)2++hv→Fe2++·OH(2)

光—Fenton存在的主要缺点是光能利用率不高，能耗较大，处理设备费用较高，目前可以通过加入光敏半导体材料和草酸盐或柠檬酸盐来提高光能利用率。加入光敏半导材料可以扩大能够吸收的光谱宽度，从而提高光能利用率

2.2电—Fenton法

电—Fenton法的主要分为阳极牺牲法和阴极还原法：（1）阳极牺牲法一般是利水分子在阳极被氧化产生少量用平板铁或铁网作为阳极，通过铁质阳极溶解得到Fe2+的方法，如反应式（3）；（2）阴极还原法一般是H2O在阳极被氧化，产生少部分·OH和H+，同时在酸性介质中，阴极不断将O2还原为，如反应式（4）（5），或者Fe2+由Fe3+在阴极表面还原得到，反应式如（6），一般Fe3+借助Fe(OH)3或者Fe2(SO4)3产生。

Fe－2e－→Fe2+(3)

H2O－e－→·OH+H+(4)

O2+2H++2e－→H2O2(5)

Fe3++e－→Fe2+(6)

2.2微波—Fenton法

随着对微波辐射的研究，发现微波具有强化化学反应和传递过程的作用，因此近年来微波辐射越来越多地被应用于化学反应活化能降低和矿化预处理等方面。微波—Fenton法正是利用微波辐射能降低反应活化能的作用，通过与Fe2+协同催化分解H2O2来提高反应速率，减少Fenton试剂用量，提高对污染物的矿化程度，同时通过微波辐射还促进了水中胶体絮凝，加快了Fenton反应进程，缩短了反应时间[4,7]。

2.3超声波—Fenton法

超声氧化法是利用频率范围为16kHz-1MHz的超声波辐射溶液，使溶液产生超声空化，在溶液中形成局部高温高压和生成局部高浓度氧化物·OH和H2O2，并可形成超临界水，快速降解有机污染物[8]。单独超声氧化技术能够去除水中的某些有机污染物，但其单独处理成本高，且对亲水性难挥发的有机物处理效果较差，对TOC的去除不彻底，因此与Fenton技术联用，可以降低处理成本和改善处理效果[9]。

3结语

国内外大量的研究成果表明，Fenton试剂作为一种强氧化剂，具有高活性，反应速率快，条件温和和适用范围广，无二次污染等特点，能够有效地降解有机污染物的浓度并能大幅提高污水的生物降解性能，可作为污水预处理工艺与生化处理系统相结合，具有较好的应用前景。

参考文献：

[1]魏令勇,郭绍辉,阎光绪.高级氧化法提高难降解有机污水生物降解性能的研究进展[J].水处理技术,2011,(1):14-19.

[2]方景礼.废水处理的实用高级氧化技术第一部分──各类高级氧化技术的原理、特性和优缺点[J].电镀与涂饰,2014,(8):350-355.

[3]赵昌爽,张建昆.芬顿氧化技术在废水处理中的进展研究[J].环境科学与管理,2014,(5):83-87.

[4]孙艳慧,张卿,季常青.Fenton试剂在有机废水处理中的应用[J].净水技术,2014,(1):25-29.

[5]Babuponnusami,A.&Muthukumar,K..AreviewonFentonandimprovementstotheFentonprocessforwastewatertreatment[J].JournalofEnvironmentalChemicalEngineering2,2013,2,(1):557-572.

[6]赵二劳,王璐.光助芬顿氧化法降解染料废水的应用研究综述[J].上海环境科学,2009,05:209-211+221.

[7]齐旭东,李志会.制药废水微波辅助类芬顿预处理技术的影响因子优化[J].北京工业大学学报,2013,(12):1898-1904.

[8]王萍辉.超声空化影响因素[J].河北理工学院学报,2003,04:154-161.

[9]江传春,肖蓉蓉,杨平.高级氧化技术在水处理中的研究进展[J].水处理技术,2011,(7):12-16.

作者简介：闫剑飞（1990.12-），男，甘肃省庆阳市人，四川省成都市双流县四川大学环境工程专业研究生