利用电化学方法产生芬顿试剂的探讨与建议

利用电化学法产生Fe2+和H2O2作为芬顿试剂的持续来源,两者生成后立即生成具有高度活性的羟基自由基,使有机物氧化成CO2和H2O.在此,详细阐述了各种电芬顿法的运行机理及其影响因素,简要介绍了电芬顿法在国内外的研究现状,并对其今后的发展趋势进行了展望.     

电芬顿法处理重金属络合物Ni-EDTA的研究

本文首先研究了电絮凝与电芬顿对Ni-EDTA去除效率对比,结果发现电絮凝对Ni-EDTA去除效率较低.通过电化学阳极溶解产生Fe2+,外加H2O2反应的阳极电芬顿过程可有效去除Ni-EDTA.详细考察Ni-EDTA初始浓度、电流密度、p H值及H2O2投加量对Ni-EDTA去除率的影响.结果表明,电芬顿方法处理Ni-EDTA络合物其初始浓度越低,去除效果越好.反应最佳p H值为3.5,H2O2投加量在一定条件下存在最优值,而络合物的去除率随着电流密度的增加而提高.对Ni-EDTA去除过程进行了分析.     

电芬顿反应原理研究进展

电芬顿法作为一种新型电化学氧化技术,因其强氧化能力以及环境友好的特性引起了国内外的广泛关注.电芬顿反应通过电极产生H2O2和（或）Fe2＋,进行一系列反应生成具有强氧化能力的羟基自由基·OH.为了提高电子传递速度,产生更多芬顿试剂,国内外学者研发出不同类型的电芬顿反应器.通过分析电芬顿反应中·OH浓度与有机物浓度间的关系,大多数学者在准一级反应动力学基础上确定了反应常数,然而,目前其应用仍只停留在实验室阶段,电芬顿技术的效率及机理仍需要进一步研究改进.     

纳米Fe3C/炭纤维非均相电芬顿降解二甲基砷的研究

针对结构稳定且难以靠常规方法去除的二甲基砷,制备新型负载Fe_3C纳米粒子的炭纤维催化剂,并对其非均相电芬顿降解二甲基砷进行了研究.结果表明,纳米Fe_3C/CF与阴极产生的H2O2发生电芬顿催化反应产生羟基自由基将二甲基砷降解为一甲基砷和As(V),As(V)可被同步吸附在Fe_3C/CF催化剂表面.通过考察电催化过程中初始p H、反应物初始浓度、电流强度和催化剂投加量等因素对催化氧化DMA效果的影响,表明在初始p H为3,二甲基砷初始浓度为5 mg·L~(-1),Fe_3C/CF投量为500 mg·L~(-1)的最佳条件下,经非均相电芬顿反应360 min后,二甲基砷去除率高达96%.     

类芬顿试剂液相氧化法脱硝的实验研究

以类芬顿试剂(H2O2/Fe3+/UV)液相氧化法脱硝,探讨了液相催化和类芬顿脱硝反应的机理及其关系.研究了H2O2浓度、[H2O2]/[Fe3+]、初始pH值、气体流量、紫外光和H2O2投加方式对NO去除率的影响.结果表明,脱硝效率随H2O2浓度增加而升高;H2O2浓度一定时,Fe3+浓度的增加有利于NO的脱除,[H2O2]/[Fe3+]=6时,脱硝效率最高;当初始pH值3时,pH值升高,脱硝效率下降,初始pH值为3时脱硝效果最好;NO去除率随气体流量的增加而下降;紫外光的照射能提高脱硝效率;分3次等量投加H2O2可以使脱硝效率维持在80%左右.     

光助非均相芬顿体系中羟基自由基的荧光光谱法测定与影响因素研究

以TiO2/Al2O3为载体制备了Fe2O3/TiO2/Al2O3催化剂,建立了三相流化床光助非均相芬顿反应体系.选取香豆素为羟基自由基捕获剂,采用荧光法检测光助非均相芬顿反应体系中产生的活性中间体,发现在体系中有高活性的羟基自由基生成.实验讨论了溶液的pH值、H2O2投加量、催化剂投加量、光强对光助非均相芬顿反应体系中羟基自由基生成量的影响.结果表明,以香豆素为羟基自由基捕获剂的实验方法可以较好地检测不同实验条件下光助非均相芬顿反应体系中产生的羟基自由基,且该光助非均相芬顿反应体系中羟基自由基的生成在30 min内符合零级反应动力学.溶液的pH值、H2O2投加量、催化剂投加量、光强均对反应体系中羟基自由基的生成存在一定的影响.     

芬顿-混凝法去除印染废水中的苯胺类化合物

研究了芬顿(Fenton)-混凝法对于印染企业废水处理厂二沉池出水中苯胺类化合物在化学需氧量(COD)达标前提下的处理效果。结果表明,芬顿-混凝法适用于该印染废水尾水中COD与苯胺类化合物的综合达标(GB 4287-2012)去除。Fe2+、H2O2加入量对COD和苯胺类化合物的去除影响较大:当Fe SO4·7H2O与H2O2加入量分别为750 mg/L与1 m L/L时,30 min内废水中COD去除率达到69.5%,苯胺去除率达到100%,均可达到表二间接排放标准;当Fe SO4·7H2O与H2O2加入量分别为1 000 mg/L与1 m L/L时,30 min内废水中COD去除率能够达到83.9%,苯胺去除率达到100%,均可达到表二直接排放标准。研究还表明,混凝反应阶段p H的回调使用石灰对污染物的去除具有促进作用。     

芬顿试剂和湿式过氧化氢氧化法处理乳化液废水研究

研究了常温下芬顿试剂氧化乳化液废水的特性,当进水COD为50540mg·L-1,常温下芬顿试剂氧化的最佳条件为H2O2/COD的质量浓度比为2.0,Fe2 /COD的质量浓度比为0.075时,其COD去除约91%;常温下芬顿试剂氧化乳化液废水时存在明显的诱导期,用表观一级模型分别解释了快速和慢速的反应过程.另外,进一步研究了以H2O2替代部分或全部空气即湿式过氧化氢氧化工艺的氧化能力,湿式双氧水氧化可显著降低亚铁投量(Fe2 投量为50mg·L-1),150℃时COD去除率为82.4%;以少量的双氧水(H2O2/COD=0.05)为引发剂,在120℃下COD去除率达52.0%,催化效果显著.     

Fenton氧化-混凝法预处理噻烷/噻唑制药废水的研究

采用Fenton氧化和混凝法对某制药厂的噻烷和噻唑生产废水进行预处理,结果表明噻烷废水宜采用先芬顿后混凝,而噻唑废水宜采用先混凝后芬顿。噻烷废水和噻唑废水H2O2投加量均为100 m L/L,反应时间均为6 h,最佳pH为2~3,FeSO4·7H2O与H2O2的最佳物质的量比分别为1∶5和1∶6,FeSO4·7H2O的投加量为49.06 g/L和40.88 g/L。噻唑废水预混凝处理的液态聚合氯化铝铁最佳投加量为40 m L/L;噻烷废水芬顿氧化后的混凝剂Ca(OH)2投加量为20 g/L,该药剂在混凝处理的同时调节系统的pH至7左右。2种组合技术对进水COD在15 000 mg/L左右的噻烷/噻唑制药废水的去除率均在85%以上。     

光助芬顿反应催化降解气体中甲苯

以甲苯作为挥发性有机污染物(VOCs)的代表,利用连续进气动态实验装置,研究光助芬顿反应降解气体中甲苯的作用.考察了芬顿试剂溶液初始p H、H2O2浓度、Fe2+浓度以及甲苯初始浓度对降解甲苯的影响,并利用在线质谱和色谱对产物进行了定性、定量分析.结果表明,紫外光照加快了羟基自由基的生成,显著提高了气体中甲苯的去除率;p H=3.0、H2O2浓度为20 mmol·L-1、Fe2+浓度为0.3 mmol·L-1的条件下,甲苯去除率最高;当甲苯初始浓度为260 mg·m-3时,去除率能够达到98%;光助芬顿反应催化降解气体中甲苯实验未检测到CO2之外的中间产物,CO2产率分析表明去除的甲苯全部转化为CO2.     

Degradation of acid fuchsine by a modified electro-Fenton system with magnetic stirring as oxygen supplying

The current modified electro-Fenton system was designed to develop a more convenient and e cient undivided system for practical wastewater treatment. The system adopted a cathode portion that employed magnetic stirring instead of common oxygen gas di usion or gas sparging to supply oxygen gas for the electrolyte solution. Key factors influencing the cathode fabrication and activity were investigated. The degradation of acid fuchsine with a self-made graphite-polytetrafluorethylene cathode was studied using a spectrophotometer. It was found that the cathode generated hydrogen peroxide with high current e ciency and the hydrogen peroxide yield of the cathode did not decay after 10 times reuse. With the Pt anode at a ferrous ion concentration of 0.5 mmol/L, a pH of 3, and using magnetic stirring, dye decolorization could be rapidly accomplished but the destruction of benzene rings and intermediates was fairly di cult. With a Fe anode, dye degradation was more complete.     

Removal of citrate and hypophosphite binary components using Fenton, photo-Fenton and electro-Fenton processes

Both citrate and hypophosphite in aqueous solution were degraded by advanced oxidation processes (Fe2+/H2O2, UV/Fe2+/H2O2, and electrolysis/ Fe2+/H2O2) in this study. Comparison of these techniques in oxidation efficiency was undertaken. It was found that Fenton process could not degrade completely citrate in the presence of hypophosphite since it caused a series inhibition. Therefore, UV light (photo-Fenton) or electron current (electro-Fenton) was applied to improve the degradation efficiency of the Fenton process. Results showed that both photo-Fenton and electro-Fenton processes could overcome the inhibition of hypophosphite, especially the electro-Fenton.     

O3/H2O2氧化工艺去除水中硝基苯的研究

以硝基苯为代表性有机污染物 ,对比了臭氧化和O3/H2 O2 高级氧化工艺对水中硝基苯的去除效果 .发现与臭氧化相比 ,O3/H2 O2 高级氧化工艺可以显著地提高水中硝基苯的去除效率 .无论在臭氧化还是在O3/H2 O2 高级氧化工艺中 ,水中硝基苯的降解都主要是由OH·完成的 .通过考察O3/H2 O2 高级氧化工艺去除水中硝基苯的影响因素发现 ,在O3和过H2 O2 投量相同的条件下 ,多次投加O3和催化剂H2 O2 对水中硝基苯的处理效果明显优于一次性投加 ;在本次试验条件下 ,O3/H2 O2 高级氧化工艺降解蒸馏水和自来水中硝基苯的最优H2 O2 与O3摩尔比均为 0 5 ,HCO- 3碱度水平 (以CaCO3计 )在低于 1 0 0mg/L范围内对去除硝基苯无显著影响     

辉光放电等离子体处理印染废水的实验研究

用辉光放电等离子体技术印染废水降解进行了研究,通过测定CODcr、BOD和pH值的变化初步探讨了降解机理。结果表明:在辉光放电降解印染废水的过程中,发现仅是采用辉光放电水处理技术时,因为过氧化氢的生成导致废水CODcr有一定的升高,而废水的BOD几乎没有变化,说明辉光放电对印染废水几乎没有降解效果;而在亚铁离子的加入后,印染废水出现明显的降解效果,当亚铁离子加入量为50 mg时,印染废水的CODcr和BOD的去除率分别为41.2%和46.2%,降解率得到了很大的提高。     

电化学方法降解酸性红B研究

研究了成对电氧化技术降解酸性红B染料废水过程.通过高效液相色谱(HPLC)对阴阳极室降解过程中的产物进行了检测,结合UV-Vis变化曲线及TOC、COD_Cr变化过程,发现阳极室脱色比较快,生成多种中间物质;阴极室中间产物很少且降解更完全.电解140min时阴极室中TOC和COD_Cr去除率分别达到71.70%和56.40%,而阳极室中去除率分别为25.15%和27.57%.实验结果表明,阴阳极室中生成氧化物质的氧化能力不同而使酸性红B在阴阳极室按不同的机理降解.     

O3/H2O2法灭活水中剑水蚤类浮游动物

为解决水源水中孳生的水蚤类浮游动物难以被常规的水处理工艺有效地去除,困扰水厂正常生产运行的问题,进行了O2氧化、H2O2氧化和O3／H2O2高级氧化对水体中剑水蚤类浮游动物灭活效果的试验研究．发现3种方法中,O3／H2O2联合时除蚤效果最佳,在蒸馏水中投量为031．0mg／L、H2O24mg／L时,接触30min达到100％的灭蚤率;单独O3氧化效果也较好,投加1．0mg／L的灭蚤率为80％;H2O2氧化效果不理想,投加4mg／L几乎无灭蚤效果。进而考察确定了03／H2O2灭活剑水蚤的最佳工艺条件为：先加O3后加H2O2,投加间隔时间30～60s为宜;并探讨了H2O2投量、水体pH值以及有机物含量对O3／H2O2系统灭活剑水蚤效果的影响。试验中发现H2O2投量在4～10mg／L之间效果无较大变化,有机物含量对灭蚤影响较大,pH值的影响则较小。最后对O3／H2O2预氧化与水处理混凝沉淀工艺的协同除蚤效能进行了考察。结果表明,O3／H2O2预氧化与水处理混凝沉淀工艺的协同作用将会进一步提高除蚤的效果。     

UV/H2O2降解水中硝基酚及影响因素

UV H2 O2 氧化对硝基酚实验表明 ,H2 O2 光解产生·OH自由基是对硝基酚降解的直接原因 ,12min内 2 5mg L的对硝基酚去除率达到98%以上。溶液中TOC变化与对硝基酚的去除并不同步 ,说明对硝基酚的降解中生成了一系列的中间产物 ,然后再达到完全矿化的。体系中H2 O2 浓度变化显示产生的中间产物对H2 O2 光解没有明显影响。研究中还对对硝基酚起始质量浓度、H2 O2 浓度及pH影响进行了考察。研究认为UV H2 O2 是对硝基酚脱毒的一种有效方法     

UV/H2O2降解水中硝基酚及影响因素

UV/H₂O₂氧化对硝基酚实验表明,H₂O₂光解产生·OH自由基是对硝基酚降解的直接原因,12min内25mg/L的对硝基酚去除率达到98%以上.溶液中TOC变化与对硝基酚的去除并不同步,说明对硝基酚的降解中生成了一系列的中间产物,然后再达到完全矿化的.体系中H₂O₂浓度变化显示产生的中间产物对H₂O₂光解没有明显影响.研究中还对对硝基酚起始质量浓度、H₂O₂浓度及pH影响进行了考察.研究认为UV/H₂O₂是对硝基酚脱毒的一种有效方法.      

紫外辐射H2O2与PMS氧化准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水

采用紫外（UV）活化双氧水（H₂O₂）和过一硫酸盐（PMS）产生活性氧物种降解准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中有机污染物.结果表明,紫外辐射双氧水（UV-H₂O₂）和紫外辐射过一硫酸盐（UV-PMS）体系对有机污染物的降解相比于单独体系效果显著.初始pH值和氧化剂投加量能够显著影响2种体系的降解效能,增加氧化剂投加量能够一定程度提高2种体系对渗滤液尾水中有机物的去除;2种体系均在酸性条件下效果较好,初始pH值的升高对2种体系过程有机物降解有抑制作用并且对UV-H₂O₂体系的抑制尤为显著.在最优条件下（初始pH值为3,氧化剂投量为0.084mol/L）,UV-H₂O₂与UV-PMS体系处理后出水COD去除率分别达到了72.09%和56.22%.另外,UV-H₂O₂体系中主要活性氧物种是羟基自由基,而UV-PMS体系中主要是由羟基自由基和硫酸根自由基的共同作用.紫外-可见光谱与三维荧光光谱表明两体系中均能降解渗滤液尾水中难降解芳香类有机物质,并且UV-PMS较UV-H₂O₂体系对腐殖质的反应速率更快,但是两种体系对渗滤液尾水中腐殖质的降解途径存在显著差异.研究结果可为光化学氧化处理垃圾渗滤液中难降解有机物提供参考.     

微电解-电/Fenton-曝气池工艺预处理高浓度亚麻废水

高浓度亚麻废水不宜直接进行生化处理。试验采用"Fe-C柱微电解-电/Fenton-曝气池"工艺对其进行预处理,即先采用Fe/C微电解,然后基于Fe2+的生成几乎同步引入电/Fenton反应,之后再调节流出液pH至碱性并鼓入空气以除去部分NH3-N。相应优化工艺条件为:Fe/C柱微电解时mFe/mC为2:1,废水停留时间为1.5 h;电/Fenton时双氧水(30%)滴加速度为0.025 mL/min;调节水样pH10并在空气流速为1.5 L/min的条件下空气吹脱1.5 h。采用该工艺预处理高浓度亚麻废水后,出水几乎为无色;固体悬浮物的去除率可达94.2%,NH3-N去除率可达71.4%,COD去除率可达51.8%,BOD5去除率可达28.3%,为后续生化深度处理创造了有利条件;BOD5/COD值由原来的0.12上升至0.19,废水的可生化性得到较明显的改善。电/Fenton反应的处理效果好于普通的Fenton反应,其原因可能是由于电/Fenton既有"原位"的均相/非均相Fenton反应发生,又有在微电解电场协助下的"电催化Fenton"反应发生。