Fenton试剂在有机废水处理中的研究影响

    摘要:文章阐述了用Fenton试剂处理难降解污染物的现状和进展，简单介绍了其应用及原理。利用Fenton试剂去除水体中难降解、稳定性强且毒性大的有机污染物。

    1894年,化学家Fenton首次发现有机物在(H2O2)与Fe2+组成的混合溶液中能被迅速氧化，并把这种体系称为标准Fenton试剂，可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，氧化效果十分明显[1]。Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到的一种强氧化剂，特别适用于某些难治理的或对生物有毒性的工业废水的处理。

    1.Fenton试剂降解有机物的机理

    Fenton试剂之所以具有非常高的氧化能力，是因为在Fe2+离子的催化作用下H2O2的分解活化能低(34.9kJ/mol)，能够分解产生羟基自基OH·。同其它一些氧化剂相比，羟基自由基具有更高的氧化电极电位，因而具有很强的氧化性能[2]。

    2.Fenton试剂的影响因素

    Fenton试剂处理难降解有机废水的影响因素根据上述Fenton试剂反应的机理可知,OH·是氧化有机物的有效因子,而[Fe2+]、[H2O2]、[OH]决定了OH·的产量,因而决定了与有机物反应的程度。影响Fenton试剂处理难降解难氧化有机废水的因素包括pH值、H2O2投加量、催化剂投加量和反应温度[3]等。

    2.1pH值

    Fenton试剂是在pH是酸性条件下发生作用的,在中性和碱性环境中,Fe2+不能催化H2O2产生OH·。按照经典的Fenton试剂反应理论,pH值升高不仅抑制了OH·的产生,而且使溶液中的Fe2+以氢氧化物的形式沉淀而失去催化能力。当pH值过低时,溶液中的H+浓度过高,Fe3+不能顺利地被还原为Fe2+,催化反应受阻。即pH值的变化直接影响到Fe2+、Fe3+的络合平衡体系,从而影响Fenton试剂的氧化能力。一般废水pH在3左右，降解率较高。

    2.2H2O2投加量

    采用Fenton试剂处理废水的有效性和经济性主要取决于H2O2的投加量。一般地,随着H2O2用量的增加,有机物降解率先增大,而后出现下降。

    2.3催化剂投加量

    FeSO4·7H2O是催化H2O2分解生成羟基自由基(OH·)最常用的催化剂。与H2O2相同,一般情况下,随着Fe2+用量的增加,废水COD的去除率先增大,而后呈下降趋势。其原因是:在Fe2+浓度较低时,Fe2+的浓度增加,单位量H2O2产生的OH·增加,所产生的OH·全部参与了与有机物的反应;当Fe2+的浓度过高时,部分H2O2发生无效分解,释放出O2。

    2.4反应温度

    对于一般的化学反应，随着反应温度的升高，反应物分子平均动能增大，反应速率加快。对于Fenton反应系统，温度升高，OH·的活性增大，有利于OH·与废水中有机物的反应，可提高废水COD的去除率；当温度过高时，会促使H2O2分解为O2和H2O，不利于OH·的生成，反而会降低废水COD的去除率。