芬顿文献小结2d7ba9a9647d27284a735177

1.芬顿法和类芬顿法对水中污染物的去除研究芬顿技术应用在水处理的优点：芬顿体系所产生的中间态活性物种羟基自由基（OH）跟其他氧化剂相比，具有更高的氧化电极电位（E=2.80V）。即更强的氧化能力，试剂没有毒性，均相体系没有质量传输的阻碍，操作简单，投资小。芬顿体系的反应原理：芬顿体系反应分两部分：一、芬顿反应：二价铁与过氧化氢产生羟基自由基进而氧化降解有机物，该反应过程中产生的三价铁可以重新再生成二价铁。二、三价铁与过氧化氢引发的一些列反应被称为类芬顿反应。羟自由基具有以下重要性质[9-10]:(1)羟自由基是一种很强的氧化剂,其氧化电极电位(Ｅ)为2.80Ｖ,在已知的氧化剂中仅次于Ｆ2。(2)具有较高的电负性或电子亲和能(569.3ｋＪ),容易进攻高电子云密度点,同时羟自由基的进攻具有一定的选择性。(3)羟自由基还具有加成作用,当有碳碳双键存在时,除非被进攻的分子具有高度活泼的碳氢键,否则,将发生加成反应。芬顿体系的催化氧化和影响因素1.无机离子的影响：Fe3+与无机离子的络合后不能对过氧化氢发生催化分解反应；SO42-和CI-可能会捕获羟基自由基。这都降低了目标物的降解速率。2.有机物的影响：有机溶液和氧化产物（有机自由基R-,有机过氧自由基ROO-,醌，羟基化有机物，羧酸）都会影响芬顿反应的效率。3.光/芬顿：将紫外线引进芬顿反应后，形成UV/Fenton法。光照作用可以促进芬顿反应。UV/Fenton法的优势：可降低Fe2+/Fe3+的用量，H2O2的利用率较高；紫外光和亚铁离子对H2O2的分解有协同作用；可使有机物矿化程度更高；有机物在紫外线的照射下也可部分分解；缺点：利用太阳能的能力不足；处理设备费用高；能耗大。4.电/芬顿：自动产生H2O2的机制比较完善；H2O2利用率高；还有阳极氧化、电极吸附、电混凝作用等可以达到对有机物的降解。5.超声/芬顿：①超声热解或超声空化能够产生自由基，进而氧化降解有机物；②超声波可以促进H2O2的有效分解，从而提高H2O2的利用率；③超声波促进均相催化剂在溶液中的均匀分布④超声的机械效应可以起到搅拌和传质作用，促进反应物、生成物在溶液中的扩散，提升芬顿试剂法的氧化速度。6.超声/芬顿：微波诱导氧化的特点是处理速度快、氧化彻底、无二次污染、占地面积小、基建费用低等，故在水处理领域有广阔的应用前景。芬顿系统的有效pH值范围窄：最佳ph在2-4或2-3芬顿体系的有效应用需投加较大剂量试剂：过氧化氢的有效剂量分别从292增加至2042mg·L-1，硫酸亚铁的有效剂量从333增加至666mg·L-1课题目的及意义：芬顿体系发生氧化反应进而达到水中目标物降解的最佳pH值一般被认为是3左右，三价铁盐在水溶液中混凝的最佳pH值被认为是3.5~5.0，研究的目的主要是从两个视角扩展芬顿技术在水处理领域的应用-即扩展芬顿技术的应用pH值范围至中性附近。1）对氧化反应，加入促进试剂（铁离子的络合剂），进行初始pH值=7条件下均相类芬顿氧化的效果和理论研究；2）对混凝反应，考察初始pH值=7条件下芬顿沉淀反应对目标物的处理效率和反应的初步机理探讨，以及在实际水体应用的情况，同时与普通铁盐对比除污染物的效率。实验操作高铁酸钾制备实验孔雀石绿脱色实验孔雀石绿降解中间产物的GC-MS分析腐殖酸以及磷的沉淀实验生活污水二级处理出水的混凝实验水样的EPR测试（孔雀石绿水样的EPR测试、生活污水二级处理出水的EPR测试）分析测试方法（溶液中孔雀石绿浓度的检测、溶液中磷酸根浓度的检测、溶液中总铁和二价铁浓度的检测、溶液中氟离子浓度的检测、溶液中过氧化氢浓度的检测、反应过程中生成·OH的检测、TOC（TotalOrganicCarbon）的测定方法、含腐殖酸水样的分子量分布的检测、腐殖酸酸度的检测、水样紫外可见吸光光谱的检测、孔雀石绿降解中间产物的GC-MG测定方法）EDTA促进Fe3+/H2O2对水中MG脱色的影响因素研究各种因素对MG（孔雀石绿）脱色的影响EDTA投加对MG脱色的影响本章对EDTA促进Fe3+/H2O2降解水中孔雀石绿的效果进行了研究。.(2)随着EDTA、Fe3+、H2O2投量的增加和温度的升高，溶液中孔雀石绿的脱色效果显著增强。(3)Fe3+/H2O2和Fe3+-EDTA/H2O2两种处理方式在温度20oC、初始pH值7.0条件下对孔雀石绿的降解均遵循一级反应动力学模型。在非单一有机污染物存在的条件下，类芬顿反应得到了较好的促进，为其处理多组分的实际水体提供了很好的理论指导和支持。(4)经过计算得出Fe3+-EDTA/H2O2降解水中MG的经验动力学方程为：k=k0[Fe3+]0.5557[EDTA]0.6148[H2O2]0.209[OH-]0.7302.EDTA强化Fe3+/H2O2工艺对水中MG脱色的机理研究不同H2O2投加方式下Fe3+-EDTA/H2O2对MG的脱色在叔丁醇存在时Fe3+-EDTA/H2O2对MG的脱色MG脱色过程中的EPR(ElectronParamagneticresonance)检测溶液中剩余过氧化氢浓度的检测溶液中新生成二价铁浓度的检测K2FeO4/H2O2氧化降解MG的实验溶液的UV-vis光谱分析水样的TOC测试和中间产物分析反应过程中的活性物种分析本章对EDTA强化Fe3+/H2O2降解水中MG的机理进行了初步探讨和研究，得出如下结论：(1)总量相同等分多次投加过氧化氢并没有明显地提高孔雀石绿的脱色效率。在本体系中，类芬顿氧化反应并不遵循单一的羟基自由基作用机理，可能同时存在着活性的中间价态铁物种。(2)EDTA的存在增加了Fe3+离子在水中的溶解程度，强化了Fe3+离子对H2O2的催化分解反应，促进了羟基自由基和中间价态铁物种的产生，从而加速了目标反应物的降解。(3)EPR图谱证实叔丁醇有效地抑制了Fe3+-EDTA/H2O2降解MG过程中羟基自由基对MG的降解作用。在Fe3+-EDTA/H2O2降解MG过程中，用于产生羟基自由基的Fe3+浓度相对很少。(4)在Fe3+-EDTA/H2O2降解MG的过程中，叔丁醇的存在不能完全抑制MG的脱色反应。原因可能是叔丁醇与中间价态铁物种的反应速率要明显慢于叔丁醇与羟基自由基的反应速率、以及孔雀石绿与中间价态铁物种的反应速率。(5)由UV-vis光谱分析结果可知，在Fe3+-EDTA/H2O2降解MG的过程中，EDTA既是促进剂又是反应物。(6)在本反应体系中，H2O2和K2FeO4发生了协同氧化反应，EDTA对协同氧化反应的促进作用较小。在该协同氧化体系中，中间价态铁物种相对羟基自由基而言起着更主要的氧化作用，叔丁醇的投加没有完全抑制MG的脱色反应，叔丁醇对中间价态铁物种的捕获能力较弱。2.光助芬顿法处理苯酚废水的研究通过试验,本文确定了紫外光助芬顿法处理水中苯酚的最佳条件。采用紫外光助Fenton法处理浓度为10mg/L的苯酚废水,最佳条件为H2O2浓度为0.15mol/L;FeSO4浓度为0.015mol/L;pH=3.5左右。反应时间40min左右。并对其反应原理进行了初步探讨。3.Ｆｅｎｔｏｎ法深度处理制浆中段废水的工程应用介绍了采用Ｆｅｎｔｏｎ法深度处理制浆中段废水的工程实例,考察了各处理单元的最佳工艺参数及连续运行时的处理效果。工程运行结果表明,该方法工艺简单、占地面积小、运行费用低、运行稳定且废水处理效果好。在3个月稳定运行期间,出水ＣＯＤＣｒ100ｍｇ/Ｌ,色度30倍,符合《制浆造纸工业水污染物排放标准》(ＧＢ3544—2008),达到了节能减排,保护环境的目的。广西某蔗渣制浆企业年产9.8万ｔ制浆生产线，Ｆｅｎｔｏｎ法深度处理制浆中段废水的生化出水,工程建成后于2009年1月开始调试，Ｆｅｎｔｏｎ设备连续运行了3个月,系统运行稳定,处理效果良好。4.芬顿（Fenton）高级氧化技术在废水处理上的研究进展Fenton技术的研究现状自从Fenton试剂发现后，关于Fenton反应的应用研究便随之兴起。国内外很多学者已对Fenton处理废水技术做了大量的研究工作，包括Fenton试剂处理废水的反应机理、处理不同废水的工艺条件、类Fenton试剂的研究及协同厌氧、好氧、混凝等技术处理废水。近年来，很多学者在Fenton试剂反应机理方面对Fenton试剂产生强氧化能力和Fenton试剂在有机物中的反应进行了深入研究，并建立了不同的动力学模型，从而为Fenton技术的工业化应用提供坚实的理论依据。Fenton技术在废水处理中的应用可分为2个方面：①单独作为一种处理方法氧化有机废水；②与其他方法联用，如与混凝沉降法、活性炭、生物法等联用，以取得良好的效果。广西博世科环保科技有限公司研发了上流式Fenton氧化塔，该设备在一定的水力条件下，可形成载体流化床，同时催化剂在载体上覆膜，可大幅度提高氧化反应的效率，降低Fenton试剂的用量，东莞市水星科技环保有限公司代理台湾水美公司的第代Fenton技术流化床已成功在广东鼎丰纸业有限公司、海南金海浆纸有限公司、重庆理文造纸有限公司和安琪酵母（伊利）有限公司等企业得到工程应用Fenton技术应用的发展方向应该是如何进一步降低运行成本，解决实际应用中存在的问题。如开发高效的Fenton反应装置来提高反应效率，降低Fenton试剂的用量，改善普通Fenton法中药品消耗大的缺点，研究改性Fenton法，提高Fenton处理效率。5.Photocatalysiswithsolarenergyatapilot-plantscale:anoverviewSixtoMalato,JuliánBlanco,AlfonsoVidal,ChristophRichter.AppliedCatalysisB:Environmental37(2002)1–151.集中式集热器光催化工程，第一个在欧洲CIEMATA建立2.非集中式集热器光催化工程简单、廉价3.Compoundparabolicconcentrator(CPC）复合抛物面聚光有1，2的优点6.Heterogeneousphoto-Fentonoxidationwithpillaredclay-basedcatalystsforwastewatertreatment:AreviewJ.Herney-Ramirez,MiguelA.Vicente,LuisM.Madeira.AppliedCatalysisB:Environmental本文综述了使用异构photo-Fenton-like先进氧化废水处理,采用模拟废水或真正的数据流.特别注意了,主要操作条件对过程性能的影响,即光源的波长和功率、初始过氧化氢或母体化合物浓度、催化剂负载、pH值和温度。重点给出所使用的催化剂的类型及其合成条件(如热老化或酸处理)。讨论催化剂稳定性，可见光代替紫外光的可能性要保证固体负载的Fe不易流失，黏土负载能完全矿化且易分离photo-Fenton-based过程是受几个过程参数1.射线源的波长和功率的影响（波长大于350nm，很低不是光芬顿过程）有的文献报道波长不在这个范围，光的种类和功率也有影响comparedtoUV-A(UniluxPhilipslamps:15WUV-C,max=254nm,and40WUV-A,max=365nm,withirradiancesof6and16W/m2forUV-CandUV-A,respectively)后者更高效，Thiscanthusenhancethephoto-FentonprocessbutalsoinducethedirectphotolysisofbothH2O2toyieldHO•。2.H2O2的初始浓度浓度太高反而不利，H2O2+HO•→HO2•+H2O(8)HO2•+HO•→H2O+O2(9)最佳催化剂的量还没有文献证实3.最初母体化合物浓度影响污染物浓度太高也会影响反应效果，中间产物有些会捕获Fe离子或HO•4.PH影响最佳ph接近3低PH下[Fe(H2O)6]3+