芬顿的原理与应用

占节2014年第3期(总第102期)ENERGY AND ENERGY CONSERVATION2014年3月技术研究芬顿的原理与应用魏玉江(1.南京大学环境学院,江苏南京2100012.南京工大环境科技有限公司,江苏南京210000摘要:电芬顿作为一种新型电化学氧化技术,由于它在阴极和阳极都能产生羟基自由基(·OH)氧化降解水体中污染物,引起了学者们广泛的关注。针对含苯酚废水来源广、危害大、成分复杂的特点,采用Fenn技术对苯酚废水的处理效果进行了研究,考察了催化剂、氧化剂、粉煤灰的用量和pH值对芬顿试剂氧化苯酚的影响。关镳词:苯酚废水; Fenton试剂;粉煤灰;电芬顿;水处理技术;羟基自由基中图分类号:F4167文献标识码:A文章编号:20950802-(201403-0172-02Principle and Application of FentonWEI Yu-jiang12(1. School of the Environment, Nanjing University, Nanjing 210000, Jiangsu, China;2. NJUT Environment Technology Co, Ltd, Nanjing 210000, Jiangsu, China)Abstract: As a new electrochemical oxidation technology, because it can produce hydroxyl radicals ( OH) both at the cathodeand anode for the oxidative degradation of pollutants in water, electro-Fenton has caused scholars"widespread concern. In view ofthe characteristics of wide sources, great harm and complex composition of waste water containing phenol, the treatment effect ofwaste water containing phenol with Fenton technology is studied, and the effect of the use level of catalyst, oxidant and fly ash aswell as ph on the oxidation of phenol with Fenton reagent is studiedKey words: waste water containing phenol; Fenton reagent; fly ash; electro-Fenton; water treatment technology; hydroxyl基(·OH),主要起到氧化作用"。芬顿反应的作用原0引言理如下目前长江中下游地区化工厂数量较多,每个化工H,02+Fe2+H+Fe+OH+H20(1)厂都有污水产生,因此污水处理对于长江水源的保护EF法反应还原溶解氧生成H2O2,如离子反应式有着重要的作用。由于化工废水大多数具有高毒性,(2)、(3)所示,反应得到的HO2继续与Fe2发生很难被传统方法直接处理,所以需要进行预处理。芬顿反应,可以产生OH。Fenton作为一种很好的预处理方式,对于提高废水的O2+2H+2e→H2O(2)可生化性有着很好的作用,本文就对 Fenton处理废水Fe3+e→Fe2。进行浅谈2电芬顿技术在化工废水处理中的分析和发展1 Fenton的原理目前EF法研究方向的分析包括:协同氧化技术芬顿反应一般都是在酸性条件下进行,反应的最对电极材料的研制;催化剂的分析;电解池的结构佳pH值条件是pH值为2-4开发。芬顿反应是由Fe2和HAO2之间的催化氧化反应,21EF协同氧化技术催化生成羟基自由基(OH),反应过程中的Fe2是目前发展较好的是应用电和光协同反应。发展方作为反应的催化剂,与HO2经过反应产生羟基自由向可以把电流和紫外光外加在传统 Fenton法的基础上,经过两种反应作用加速反应,进而达到去除污染收稿日期:2014-02-21和快速深度中国煤化工作者简介:魏玉江,1985年生,男,江苏连云港人,2008年毕BarillasCNMHG对降解效果不同业于吉林大学环境与资源学駝环境工程专业,在读工程碩士,助的各种方法进打σ,住阡遝方面得到的结论可理工程师。1722014年第3期魏玉江:芬顿的原理与应用2014年3月以看出来,PEF法对于TOC的去除率要大于其它方变化规律、三维电极反应器内的粒子电极电位分布和法。主要原因是加入了可以使EF氧化加速的照射和颗粒的物理化学性质、有机物降解等规律有必要进行紫外光,使整个反应过程中的中间产物可以降解,可分析得出结论。以使污染物完全矿化为CO2,从而缩短反应时间并且目前较为常见的是一体式阴阳极电解系统大量应减少消耗H2O2的量。最近在EF系统中引入超声波用于分析中的电解池。或等离子的技术也出现在研究中。这两种技术都能使H2O2的产量及水体中污染物的降解效率有所提高。3EF技术在废水处理中的展望22电极材料从反应机理方面来看,分析者们对于芬顿反应的电极材料的分析一直都是电化学氧化的热点,比基本原理有共识,可是有机物的EF降解原理很复杂,如阴极材料的分析常见的有:碳-PTFE、多孔石墨、主要有复杂的催化原理以及电化学原理等多种机理活性炭纤维(ACF)等。阳极材料分析常见的是在认清其降解机理是EF法技术是实际用化突破的第对Pt和涂布硼砂的金刚碳或其它氧电位较高的惰性步。材料为主。分析阴电极时,由于吸附催化性能较好的石墨结语石墨-PTFE电极得到广泛应用叫。聚吡咯导电聚合物通过 Fenton处理过的废水,其可生化性得到了很的电极,提升HO2的生成量可以在pH为中性条件下大提高,同时,不同的 Fenton处理方法对于废水处理实现。乙酰壳多糖络合铁因为稳定性和催化性较好,有着各种不同的作用。研究出其各种不同芬顿方法的可以作为一种新颖的夹层电极,同时可以实现重复使反应机理和过程是研究的重点,对于废水处理有着重用。此外纳米材料在EF系统中的电极也有应用。要的作用23其余类型催化剂的分析参考文献:按照正常情况分析,过渡金属可能具有较高催化[1]王代芝,周珊,叶双凤,等电- -Fenton法处理间甲基苯酚废性能,包括Mn、V和部分过渡金属氧化物,整个反水[门]江苏化工,2005(3):42-45应过程容易得到再生,比较于Fe2’,代替催化剂本身[2] Neyens E, Bacyens JA review of classic Fentons peroxi-具有较好的催化效果。比较催化剂Fe2和Mn2得出dation as advanced oxidation echnique[J]Journal of Haz结论,初期Fe2的降解效果好,但在后期情况却相ardous Material, 2003(B98): 25-28.反同。主要是由于Mn更易转化为Mm2的原因,从而3]文军微波场强化 Fenton反应[D]广州:华南理工大学,保证后期大量的·OH从水溶液中产生。相似的情况例如Cu+Cu2体系相比较于FeFe体系的降解有机物4]雷乐威,何峰均相 Fenton氧化降解苯酚废水的反应机能力更高效,矿化速率更快且耗电量更高。理探讨[J化工学报,2003(1):1592-1597所以在对HO2具有催化作用的Fe以外,其余[5]陈胜兵,何少华,赉金生,等 Fenton试剂的氧化作用机理及其应用[J环境科学与技术,2004(3):105-107均相金属离子如Fe、Cn2、Mn2、Co2等均能与铁6] Sanchez-Sanchez,cM. Goethite as a more effective iron粉、石墨以及铁锰的氧化矿物同样具有相似的功能。dosage source for mineralization of organic pollutants by24电解池结构分析electro-Fenton process [J ].Electrochemistry Communications从目前对于 Fenton研究的总体分析来看,国内外2007,91):19-24对微电极产·OH的分析还很不透彻。对电场分布和(责任编辑:赵春梅)心心·.心心心心心·4∞心·心·∞·心··心··∞····心·心·心心心·(上接136页)壁,从而延长了石灰窑的使用时间,增加了麦尔兹石参考文献:灰窑的使用率和有效率。[1]刘海石,曹玉军,姚克雷,等.160kA中间下料预焙槽生产技术条件的优化[J]轻金属,2001(01):23-354结语[2]弗兰茨·司得勒,刘满春麦尔兹 MAERZ双筒并流蓄热式麦尔兹石灰窑在中国大部分钢铁厂已经应用了石灰窑与细粒石灰窑技术[J]耐火与石灰,2007(01):34-段时间,为了紧跟发达国家的钢铁工艺,其烧制石灰的工艺也在不断地改进,本文介绍的这几种改进工[3]胡学琼,中国煤化工为替代然料用子石灰窑煅艺,能够不断提高麦尔兹石灰窑烧制石灰的质量,对CNMHG: 34-39中国的冶炼行业有一定的促进作用(责任编辑:高志凤)