Fenton法处理污水

前言
　　法国科学家Henry John Horstman Fenton，发现采用用Fe2+/H2O2体系能够有效的氧化多种有机物，后人为了纪念塔，将亚铁盐和过氧化氢的组合称为Fenton试剂。它能够用来氧化降解污染物或者废水，因其反应条件的温和、方便的操作和高效的处理等优点，在有毒、有害、难生物降解等有机废水的处理中得到了广泛的应用。
一、Fenton试剂作用机理及其特点
　　（一）Fenton试剂作用机理
　　Fenton试剂的作用机理历来有很多的争议，现在大多数学者普遍接受的是Fenton试剂羟基自由基·OH的生成，也就是说·OH生成的越多，Fenton试剂的氧化能力就越强。羟基自由基·OH是一种氧化能力极强的自由基，还具有亲电加成性能，可以将大多数的有机物氧化分解成小分子物质。整个体系的反应非常的复杂，主要是Fe2+在反应中的激发和传递作用，使反应链能够持续的进行反应，直到将H2O2耗尽才会停止反应。另外，在研究中发现，有些现象难以用羟基自由基的反应机理进行解释，进一步的研究发现，Fenton试剂在反应中会产生絮凝物，可以将反应的结果进行优化，使Fenton试剂在应用中具有更好的效果。
　　1964年Hugh R Eisenhauer首次使用Fenton试剂处理苯酚及烷基苯废水，开创了Fenton试剂在废水处理领域的先河，从此之后，国内外的学者对Fenton试剂的研究不断的增多，成果也不断的出现。
　　（二）Fenton技术的优点
　　Fenton试剂在运用中具有方面快捷的特点，其优点主要包括以下几个方面：
　　1.设备简单，能量的消耗比较小，运行成本也不高。
　　2. Fenton试剂反应条件温和，反应启动快，在常温下就能够进行反应，安全稳定。
　　3. Fenton试剂具有非常强的氧化性，在反应的过程中可以污染物进行彻底的分解，而且氧化后的剩余物能够自行分解，不需要特殊的处理就能够处理残余物。同时，铁离子水解产生的铁的氢氧化物是很好的絮凝剂，可以对养护结果进行优化。
　　4. Fenton试剂的运行过程不需要特别的维护，操作简单易行，反应稳定安全。
二、类Fenton法
　　近年来对Fenton反应的研究，改进了其反应的条件，主要的方法包括利用不同的小分子物质促进Fenton的反应；利用可见光辐射进行协同催化，提高Fenton试剂反应的速率；与其他如电化学、超声等手段协同进行提高反应的效率。由于这些改进的技术的反应原理和Fenton试剂的反应与那里相似，而且主要采用的是Fenton试剂中充分的氧化作用，因此，将这类氧化技术统称为类Fenton试剂法，归入Fenton试剂的反应研究中。
铁炭一Fenton法
　　铁屑微电解法的反应是基于化学原理，利用铸铁中微量的碳化铁和纯铁之间存在的氧化还原电势差，在铸铁屑内形成许多细微的原电池，纯铁作为原电池的阳极，碳化铁作为原电池的阴极，在酸性条件下，将铁碳混合物投入到电解质溶液中进行电极的反应，生成Fe2+，与Fenton试剂中的H2O2反应生成具有极强的氧化能力的羟基自由基·OH；水中的溶解氧也可以通过电解生成H2O2，在与水中的Fe2+反应生成羟基自由基。由此可见，铁屑微电解主要是通过加快羟基自由基的生成来加快Fenton试剂的反应速率，从而加快其污水处理的速度和效率。
　　2. 光一Fenton法
　　光助氧化技术是近年来发展起来的新技术，一般讲紫外光辐射和氧化剂或者是催化剂结合使用。这一方法具有利用率高、分解速度快的特点。因为在反应中，Fe2+可以再生，降低了Fe2+的用量并保持了过氧化氢的高利用率；而且紫外光和Fe2+对H2O2的催化分解具有协调作用，极大的加快了其分解的速率，远大于紫外光催化过氧化氢或者是Fe2+分解速率的相加之和。
　　针对针对同相Fenton氧化法中必须在酸性条件下进行以及H2O2的利用率不高等缺点，有学者制备了负载型固相催化剂并将其应用到photo-Fenton光催化降解有机物中。以以硅胶作为载体的异相Fenton试剂，在可见光辐射下能有效的催化降解燃料酸性桃红，反应的脱色率达到了百分之百，极大了增强了Fenton试剂对污水的处理能力。而且负载还可以增强催化剂的稳定性，催化剂通过简单的过滤就可以重复使用，避免了铁离子的二次污染。
　　3. 电一Fenton法
　　电一Fenton法的实质是把用电化学法产生的Fe2+和H2O2作为Fenton试剂的来源，产生的H2O2机制较为完善，反应的速率更高。电一Fenton法中有机物降解的因素还有阳极氧化和电吸附等，与传统的Fenton法相比，具有很高 的反应速率和较好的效果。
4. 超声波—Fenton法
　　超声波是指频率高于20 kHz的一种高频机械波，由一系列疏密相间的纵波构成，通过液体介质向外传播。超声波的波长较短，能力较短，具有高级氧化、热解和超临界氧化等一系列的功能，其对有机物的讲解电力来源是超声空化。在声能足够高时，可以在液相分子间形成空化核，空化核发热爆炸可以为一般条件下难以实现的化学反应提高一个极端的物理环境，这种环境足以使有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解或自由基反应等。
三、Fenton法及类Fenton法在废水处理中的应用类型
　　1.处理燃料废水。
　　燃料废水的充分复杂，色度深，而且大多数的污染物含有有毒成分又难以降解，在处理中具有很大困难。脱色处理尤其是处理的难题，研究表明，光-Fenton试剂对不同型染料废水具有明显的的脱色效果，针对不同色度的具有不同的脱色效果，对代表性的燃料废水的处理都有教好的效果。
　　2. 含酚废水的处理
　　含酚废水是一种具有严重危害性的工业废水，高浓度的酚会引起急性中毒甚至是死亡；低浓度的酚会引起慢性积累性中毒。有研究者利用Fenton试剂对几种类型的酚类物质进行处理实验，表明Fenton试剂在去除酚类物质时反应非常快，具有很高的处理效率。
四、结束语
　　综上所述，Fenton试剂具有极强的污水处理能力，且发展前景良好，在未来的研究中，可以利用多方面的条件改善其反应发生的速率和处理污水的效果。