電芬頓法在廢水處理的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2024-07-11

隨著高級(jí)氧化技術(shù)的不斷發(fā)展，其在難降解污染物的處理上發(fā)揮了重要的作用。它是利用活性強(qiáng)的氧化分解水中的有機(jī)污染物，像˙OH具有很高的氧化能力，降解氧化水中的污染物，使其轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。Fenton法就是高級(jí)氧化技術(shù)的一種，它是利用Fe2+和H2O2反應(yīng)，生成強(qiáng)氧化性的˙OH，由于˙OH具有很高的氧化電位和無選擇性，因此其可以降解氧化多種有機(jī)污染物。

基于傳統(tǒng)Fenton試劑的作用機(jī)理，electro-Fenton也是由H2O2和Fe2+反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的˙OH。其中H2O2的電化學(xué)產(chǎn)生是通過在陰極充氧或曝氣的條件下，發(fā)生氧氣的還原生成的，而Fe2+也可以通過陰極的還原反應(yīng)得到。

在酸性條件下，通過充氧或曝氣的方法，氧氣在陰極會(huì)發(fā)生2e還原反應(yīng)，如式(1)所示，產(chǎn)生H2O2。

在此過程中，氧氣首先溶解在溶液中，然后在溶液中遷移到陰極表面，在那還原成H2O2[1]。而在堿性溶液中，氧氣發(fā)生反應(yīng)如式(2)所示，生成HO2-。

Agladze[2]等通過檢測(cè)氣體擴(kuò)散電極孔中堿性介質(zhì)，認(rèn)為氧氣還原反應(yīng)總是通過途徑(2)產(chǎn)生HO2-和OH-。

EnricBrillas等在此基礎(chǔ)上，提出在酸性介質(zhì)下，HO2-的質(zhì)子化生成了H2O2。

當(dāng)然H2O2的產(chǎn)生和穩(wěn)定性也受到其他因素的影響，包括電解池的構(gòu)造、陰極性質(zhì)和操作條件等。

O2+2H++2e→H2O2(1)

O2+H2O+2e→HO2-+OH-(2)

在electro-Fenton中，溶液中的Fe3+可通過反應(yīng)(3)在陰極還原成Fe2+。

圖1說明了在設(shè)想的催化循環(huán)中，EF處理的有機(jī)污染物結(jié)構(gòu)圖[1]。

Qiang[3]等指出Fe2+再生將受到電極電勢(shì)和面積、PH、溫度和催化劑量的影響。

Oturan[4]等通過分別用0.2mm的Fe2+和Fe3+作催化劑，在Pt/碳?xì)肿麟姌O，60mA的不分離電解池條件下降級(jí)孔雀綠，結(jié)果表明二者具有相同的降解速率。

這說明在三維碳制材料下，F(xiàn)e2+和Fe3+均可作為催化劑的來源。

Fe3++e→Fe2+(3)

Electro-Fenton有其自身的優(yōu)勢(shì)[1]：電化學(xué)產(chǎn)生H2O2，可避免其在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和操作的危險(xiǎn);控制降解速率實(shí)現(xiàn)機(jī)理研究的可能性;由于陰極持續(xù)的Fe2+再生提高了有機(jī)污染物的降解速率，這也減小了污泥;在較好條件下，可實(shí)現(xiàn)低花費(fèi)小的全部礦化的可行性。

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