芬頓試劑的反應(yīng)機(jī)理

Fenton技術(shù)使用的Fenton試劑由于含有Fe2和H2O2，具有很強(qiáng)的氧化能力，H2O2被硫酸亞鐵中的亞鐵離子催化分解生成羥基自由基(。OH)，更多的其他自由基被引發(fā)。反應(yīng)機(jī)理如下：

Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH

Fe3++H2O2→Fe2++HO2·+H+

Fe2++·OH→OH-+Fe3+

RH+·OH→R·+H2O

R·+Fe3+→R++Fe2+

R++O2→ROO+→…→CO2+H2O

芬頓試劑處理有機(jī)物的本質(zhì)是羥基自由基與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)。

芬頓試劑的分類

1.標(biāo)準(zhǔn)芬頓試劑

標(biāo)準(zhǔn)的芬頓試劑是由H2O2和Fe2組成的混合體系。它通過(guò)H2O2催化分解產(chǎn)生的OH攻擊有機(jī)分子捕獲氫氣，將大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物或礦化為二氧化碳、水等無(wú)機(jī)物。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是可以在黑暗中降解有機(jī)物，節(jié)省設(shè)備投資。主要缺點(diǎn)是：反應(yīng)速度慢，H2O2利用率低，有機(jī)物礦化不足，處理后的水可能會(huì)著色，難以應(yīng)用于飲用水處理。

2.光芬頓試劑

針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)芬頓法存在的過(guò)氧化氫利用率低、有機(jī)物礦化不足等缺點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)芬頓體系中引入光(紫外光或可見(jiàn)光)形成光-芬頓試劑。在光的照射下，反應(yīng)體系可以提高其處理效率和有機(jī)物的降解程度，減少Fe2的用量，保持H2O2的高利用率。光芬頓試劑對(duì)有機(jī)物氧化能力強(qiáng)，礦化度好，但缺點(diǎn)是處理成本高。隨著Fenton法研究的深入，將草酸鹽引入光-Fenton體系，發(fā)現(xiàn)草酸鹽的加入可以有效提高體系中紫外光和可見(jiàn)光的利用效果。

3.電芬頓試劑

電芬頓試劑在電解槽中通過(guò)電解反應(yīng)生成H2O2或Fe2，從而形成芬頓試劑，使廢水流入電解槽。由于電化學(xué)作用，改善了反應(yīng)機(jī)理，從而提高了試劑的處理效果。該方法集電化學(xué)反應(yīng)和芬頓氧化于一體，充分利用了它們的氧化能力。與光芬頓法相比，它具有完善的自動(dòng)生成H2O2的機(jī)制。導(dǎo)致有機(jī)物降解的因素有很多，如陽(yáng)極氧化、電吸附等。

芬頓試劑的影響因素

根據(jù)芬頓試劑的反應(yīng)機(jī)理可以看出，OH是氧化有機(jī)物的有效因素，而[Fe2]，[[H2O2]]和[OH-]決定了OH的產(chǎn)率，從而決定了與有機(jī)物的反應(yīng)程度。影響體系的因素包括溶液的pH值、反應(yīng)溫度、H2O2的用量和方式、催化劑的種類、催化劑與H2O2用量的比例等。