环保工艺之——Fenton法在水处理中的应用（二）

3 电Fenton法

Fenton法比普通Fenton法提高了对有机物的矿化程度,但仍存在光量子效率低和自动产生H2O2机制不完善的缺点。电Fenton法利用电化学法产生的H2O2和Fe2+作为Fenton试剂的持续来源,与光Fenton法相比具有以下优点:一是自动产生H2O2的机制较完善;二是导致有机物降解的因素较多(除羟基自由基的氧化作用外,还有阳极氧化、电吸附等)。由于H2O2的成本远高于Fe2+,所以通过电化学法将自动产生H2O2的机制引入 Fenton体系具有很大的实际应用意义,可以说电Fenton法是Fenton法发展的一个方向。

1. EF-Fenton法：

   该法又称阴极电解Fenton法,其基本原理是将O2喷射到电解池阴极上产生H2O2,并与 Fe2+发生Fenton反应。电解Fenton体系中的O2可通过曝气的方式加入,也可通过H2O在阳极氧化产生。该法不用外加H2O2,有机物降解彻底,且不易产生中间有毒有害物质,其缺点在于所用阴极材料(主要为石墨、活性炭纤维和玻璃炭棒)在酸性条件下产生的电流小,H2O2产量不高。

2. EF-Feox法：又称牺牲阳极法,通过阳极氧化产生的Fe2+与加入的H2O2进行Fenton反应。由阳极溶解出的Fe2+和Fe3+可水解成Fe(OH)2和Fe(OH)3,对水中的有机物具有很强的混凝作用,其去除效果好于EF-Fenton法,但需外加 H2O2,能耗较大,成本高。

3.  FSR法、EF-Fere法FSR法即Fenton污泥循环系统,又称Fe3+循环法。该系统包括一个Fenton反应器和一个将Fe(OH)3转化成Fe2+的电池,可以加速Fe3+向Fe2+的转化,提高·OH产率,但pH必须小于1。EF-Fere法是FSR法的改进,去掉了Fenton反应器,直接在电池装置中发生Fenton反应,其pH操作范围(小于2.5)和电流效率均大于FSR法。

   Fenton试剂催化及氧化机理： Fenton试剂的催化机理虽然Fenton试剂问世已有百年，但其作用机理直不甚明了。目前公认的是Fenton试剂通过催化分解产生径基自由基 (HO·)进攻有机物分子，并使其氧化为CO2,H20等无机物质。这是Herber Weiss于1934年提出的。在此体系中，HO· 实际上是氧化剂反应中间体:由于Fenton试剂在许多体系中确有羟基化作用，所以Hnrber Weiss机理得到普遍承认，有时人们把反应(I)称为Fenton 反应。上述机理被提出的同时，其他非HO·作为中间休的反应机理也被提出。他们认为，反应中间体不是HO·，而是以高价铁形式存在的复合物:两种机理相伴相存，直至现在。

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