电fenton技术
Fenton法的类型及特点
Fenton法的类型及特点1 普通Fenton法H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生·OH,其氧化电位达到2.8V,是除元素氟外最强的无机氧化剂,它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子。
同时,Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀,去除大量有机物。
可见,Fenton试剂在水处理中具有氧化和混凝两种作用。
Fenton试剂在黑暗中就能降解有机物,节省了设备投资,缺点是H2O2的利用率不高,不能充分矿化有机物。
研究表明,利用Fe3+、Mn2+等均相催化剂和铁粉、石墨、铁、锰的氧化矿物等非均相催化剂同样可使H2O2分解产生·OH,因其反应基本过程与Fenton 试剂类似而称之为类Fenton体系。
如用Fe3+代替Fe2+,由于Fe2+是即时产生的,减少了·OH被Fe2+还原的机会,可提高·OH的利用效率。
若在Fenton体系中加入某些络合剂(如C2O2-4、EDTA等),可增加对有机物的去除率。
2 光Fenton法2.1 UV/Fenton法当有光辐射(如紫外光、可见光)时,Fenton试剂氧化性能有很大的改善。
UV/Fenton法也叫光助Fenton法,是普通Fenton法与UV/H2O2两种系统的复合,与该两种系统相比,其优点在于降低了Fe2+用量, 提高了H2O2的利用率。
这是由于Fe3+和紫外线对H2O2的催化分解存在协同效应。
该法存在的主要问题是太阳能利用率仍然不高,能耗较大,处理设备费用较高。
2.2 UV-vis/草酸铁络合物/H2O2法当有机物浓度高时,被Fe3+络合物所吸收的光量子数很少,且需较长的辐照时间,H2O2的投加量也随之增加,·OH易被高浓度的H2O2所清除。
因而,UV/Fenton法一般只适宜于处理中低浓度的有机废水。
当在UV/Fenton体系中引入光化学活性较高的物质(如含Fe3+的草酸盐和柠檬酸盐络合物)时,可有效提高对紫外线和可见光的利用效果。
电-Fenton法降解苯酚溶液研究
71电-Fenton法降解苯酚溶液研究文_吴玉柱 杭州杭新固体废物处置有限公司摘要：随着工业的发展，水污染问题越来越受到人们的关注。
其中含酚废水由于容易在水中积累并转移，对水环境构成极大地威胁。
本文采用的电-Fenton 法阳极材料为铁片，阴极惰性材料为铜片，降解1g/L 的苯酚溶液。
实验考察了电流密度、外加H 2O 2的量、初始苯酚溶液浓度、pH 对苯酚降解率和COD 去除率的影响。
介绍了降解苯酚的主要方法，通过实验确定了实验的最佳条件，在最佳条件下，苯酚去除率高达95%，COD 去除率达78%。
关键词：电-Fenton;苯酚;水污染Degradation of Phenol Solution by Electro-Fenton MethodWu Yu-zhu[ Abstract ] With the development of industry, water pollution has attracted more and more attention. Among them, phenolic wastewater is easy to accumulate and transfer in water, which poses a great threat to the water environment. In this paper, the electro-Fenton method was used to degrade phenol solution of 1g/L with iron sheet as anode material and copper sheet as cathode inert material. The effects of current density, the amount of added hydrogen peroxide, initial concentration of phenol solution, pH on phenol degradation rate and COD removal rate were investigated. Firstly, the main methods of phenol degradation were introduced. The optimum conditions were determined by experiments. Under the optimum conditions, the removal rate of phenol and COD reached 95% and 78% respectively.[ Key words ] electro-Fenton; phenol含酚废水主要来自石油化工厂、树脂厂、塑料厂、合成纤维厂、炼油厂和焦化厂等化工企业，它是主要水体污染物之一。
腐殖酸分子结构对电-Fenton性能的影响探究
腐殖酸分子结构对电-Fenton性能的影响探究腐殖酸（Fulvic Acid, FA）是一种具有丰富官能团和分子结构复杂的天然有机质，广泛存在于土壤、沉积物和水体中。
腐殖酸的分子结构和性质对其在环境修复和污染物降解中的应用具有重要影响。
电-Fenton技术是一种有效的高级氧化技术，可以通过产生羟基自由基来降解废水中的有机污染物。
本文将探讨腐殖酸分子结构对电-Fenton性能的影响，以期为电-Fenton技术的进一步优化提供理论指导。
腐殖酸的分子大小和形状也对电-Fenton性能产生影响。
研究表明，较小尺寸的腐殖酸分子更易于与活性氧自由基发生反应，从而促进电-Fenton过程中的反应速率。
腐殖酸分子具有较大的表面活性，可以提高其在电-Fenton过程中的分散性和稳定性，进一步提高其对有机污染物的降解效率。
腐殖酸分子结构对电-Fenton性能的影响主要包括官能团丰富性、分子大小和形状、表面电荷和亲水性等方面。
为了更好地利用腐殖酸提高电-Fenton技术的降解效率，可以通过调控腐殖酸分子结构和性质来进行优化。
可以通过对腐殖酸进行功能修饰，增加其官能团的数量和活性，提高其对活性氧自由基的生成效率和稳定性；可以通过调控腐殖酸的分子大小和形状，提高其在电-Fenton过程中的活性氧自由基生成效率和对有机污染物的吸附性能；可以通过调控腐殖酸的表面电荷和亲水性，提高其在电-Fenton过程中的稳定性和分散性，进一步提高其对有机污染物的降解效率。
通过对腐殖酸分子结构对电-Fenton性能的影响进行探究，可以为电-Fenton技术的进一步优化和应用提供理论指导，为环境污染物的有效降解和环境修复提供技术支持。
希望通过本文的研究，可以为腐殖酸在电-Fenton技术中的应用提供新思路和新方法，为环境保护事业做出更大的贡献。
新型生物电Fenton法降解偶氮染料：铁复合碳毡阴极研究
新型生物 电 Ｆ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ法 降解偶氮染料 ：铁 复合碳毡 阴极研究
王跃强 ，胡 勇杰 ，李进 ，杜潮 ，徐 荣险 ，雷发懋
１ ． 广 东省 生态环 境 与土壤 研究 所 ，广东 广 州 ５ １ ０ ６ ５ ０ ；２ ． 广 东产 品质 量监 督检 验研 究院 ，广 东 广州 ５ １ ０ ３ ３ ０
生态环境学报 ２ ０ １ ３ ， ２ ２ （ ５ ） ： ８ ２ ６ － ８ ３ １
Ｅｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ
ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗｗ ． ｊ ｅ ｅ ｓ ｃ ｉ ． ｔ ｏ ｍ Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｅ ｄ ｉ ｔ ｏ ｒ ＠ｊ ｅ ｅ ｓ ｃ ｉ ． ｔ ｏ ｍ
Ｆ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ 反应的进行 。当ｐ Ｈｆ ｌ ｔ ３ ． ０ 提高 至５ ． ０ 时， Ｆ ｅ ＠Ｆ ｅ ２ Ｏ ３ ／ Ｃ Ｆ 阴极脱色率 降低 至４ ７ ． １ ％。阴极室染料脱 色与 阳极 室废 水Ｔ Ｏ Ｃ ￣ Ｉ Ｊ
减呈 线性相关 ，说 明阳极 生物氧化是 驱动 阴极 生物 电Ｆ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ 反应 的原动力 。本研究提供 了一种能 自我维持 、无需外源 电力 的生 物电Ｆ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ 系统 ，为印染废水脱色提供了崭新 的途径 。 关键词 ：铁复合碳毡 ；生物 电Ｆ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ 系统 ；金橙Ｉ 号 ；脱色 降解
电芬顿总结
电芬顿总结含油废水:油污水是一个组成、极性、相态都非常复杂的有机混合体。
根据胶体化学理论,按污水中油珠粒径大小及稳定性,通常把油分为浮油、分散油、乳化油、溶解油4类。
近年来发展起来的以Fenton反应为基础的高级氧化技术(Advanced oxidation Processes ,AoPs),是处理有机废水发展最快的技术之一,不仅可以用于浓度非常高的有毒难降解有机污水处理,而且具有能耗小,处理成本低等特点。
这些技术包括Fenton法和类Fenton法(UV-Fenton法、Ultrasonic-Fenton 法和Electro-Fenton法等)。
传统的芬顿反应通过加入过氧化氢达到氧化有机、无机污染物的目的，这样做反应速率低,氧化氢使用效率低下,加入金属盐(如铁盐)、臭氧或者紫外线等外界条件都能大大提高其效率,其中电Fenton因较其他方法具有自动产生H2O2的机制、H2O2利用率高、有机物降解因素较多(除轻自由基的氧化作用外,还有阳极氧化，电吸附)等优点,在Fenton系统中具有较高的发展应用趋势。
高级氧化技术(Advanced oxidation processes ,AOPs),又被称为是深度氧化技术。
该技术利用物理(包括光、声、电等)和化学过程产生高活性、氧化性强的羟基自由基(·OH),实现对污染物的矿化和降解。
现有的高级氧化技术包括电化学氧化法、化学氧化法、光化学催化氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法以及液相脉冲放电法等主要的实验方法。
因为其在污水处理中适用范围比较广泛,产生大量强氧化性(2.80V)的羟基自由基(·OH),处理污水迅速且比较彻底,不易产生二次污染,处理过程容易控制等的特点,高级氧化技术显示出比较好的应用前景。
但是在技术处理方面,高氧化技术对反应条件要求比较荀刻,实验选择性比较差,而且成本相比其他降解方式较高,使其具有较高的局限性。
目前,该技术多用于处理含有高毒性且难降解的有机物废水,包括印染、农药、制药等行业。
新型非均相电-Fenton技术深度处理焦化废水
第*’卷第"期’(""年"月环!!境!!科!!学+,-./0,1+,23456.+,6+-7;B *’$,7B "C D 8B$’(""新型非均相电.8%()+(技术深度处理焦化废水李海涛"$’$李玉平’"$张安洋*$曹宏斌’$李鑫钢"$张懿’""‘天津大学化工学院$天津!*((($’’’‘中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室$北京!"(("#(’*‘鞍山钢铁股份有限公司化工总厂$鞍山!""F(((#摘要!分别采用高效氧气还原阴极W 3b P [=和形稳性阳极.L 0’E />0’E 2A 0’P 2A 做为阴(阳极$填充非均相催化剂$研究一种阴(阳极同时催化氧化的电化学过程$并应用于焦化废水生化出水深度处理B 采用在石墨毡上电聚合蒽醌制备W 3b P [=电极$并用循环伏安进行了表征B 结果表明$蒽醌在电极表面具有很好的可逆性$并对电催化还原氧气生成过氧化氢"]’0’#表现很高的电催化活性’隔膜电解槽中W 3b P [=做阴极$在h (‘$-"相对饱和甘汞电极#和O]%下电解%:后$]’0’浓度为"*‘)G G 7;P 4$电流效率o )(jB 采用浸渍法制备了非均相催化剂=@E 6>P Z *)($通过结晶紫褪色反应和羟自由基探针化合物"对氯苯甲酸#氧化反应验证=@E 6>P Z *)(催化]’0’产生了羟基自由基")0]#’使用=@E 6>P Z *)(催化次氯酸钠氧化处理焦化废水$60X 去除率达到’%j $远高于没有催化剂时的""jB 利用组装的电催化反应器对焦化废水进行处理$60X 去除率达到F#‘Fj $远高于传统的双极氧化过程"’#‘&j #$其中阴极与阳极催化过程对60X 去除的贡献率分别为’%‘(j 和’*‘FjB 在优化条件下"初始60Xq "#’G V P 4(S q "(3)G h ’(O]F g )#电解":后$焦化废水60X 去除率o )(jB 反应途径可能为!氧气在W 3b P [=电极上高效电催化还原为]’0’$再经=@E 6>P Z *)(催化分解产生)0]$从而将有机污染物氧化分解’氯离子在.L 0’E />0’E 2A 0’P 2A 电极氧化产生6;’或次氯酸$并在=@E 6>P Z *)(催化作用下将有机污染物氧化或有机物在阳极直接氧化降解B 关键词!焦化废水’电芬顿’高级氧化’深度处理’非均相催化剂中图分类号!_$&F!文献标识码!3!文章编号!(’)(E **(""’(""#("E ("$"E (&收稿日期#’("(E ("E ""’修订日期#’("(E (FE "%基金项目#国家高技术研究发展计划"&%*#项目"’(($33(%\*’$#’国家自然科学基金项目"’(%($(’*#’国家水体污染控制与治理科技重大专项"’((&\_($’($E ((*$’((&\_($(&E ((F #作者简介#李海涛""#&(g #$男$博士研究生$主要研究方向为电催化处理难降解有机废水$+E G D A ;!;A :D A 9D 7"(*#(FK"’%‘M 7G"通讯联系人$+E G D A ;!<O;A K:7G @B A O@B D M B M 8<*\F(7%*D &%F)6%()+1-+‘’(9EF,)%I F)%&I ’)0F =+\%4:%)%&+9%(%+#,/4%7)&+.8%()+(D %70(+4+9H4.]D A E 9D 7"$’$4.Z >E OA 8V ’$\]3,[38E <D 8V *$630]78V E RA 8’$4._A 8E V D 8V "$\]3,[Z A’""‘5M :77;7S 6:@G A M D ;+8V A 8@@L A 8V e 2@M :87;7V <$2A D 8H A 8Y 8A T @L N A 9<$2A D 8H A 8!*((($’$6:A 8D ’’‘^@<4D R7L D 97L <7S [L @@8W L 7M @N N e +8V A 8@@L A 8V $.8N 9A 9>9@7S W L 7M @N N +8V A 8@@L A 8V $6:A 8@N @3M D ?@G <7S 5M A @8M @N $U @A H A 8V !"(("#($6:A 8D ’*‘6:@G A M D ;W ;D 89$38V D 8V 59@@;67B49?B$38N :D 8!""F((($6:A 8D #<3,)&F7)!387T @;@;@M 9L 7E M D 9D ;<9A M L @D M 97L $Q A 9:7J <V @8E L @?>M 9A 78M D 9:7?@"W 3b P [=#$?A G @8N A 78D ;;<N 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=@8978技术*)g &+$即通过阴极还原溶解氧产生过氧化氢与外加或铁阳极生成亚铁离子发生芬顿反应产生羟自由基$从而提高对有机物的去除效率B 主要的电E =@8978阴极包括36=(碳电极(/-6和空气扩散电极等*#g "*+B 电E =@8978技术处理废水的O]在’g F 范围内效果较好*"F g "$+$而在近中性条件下铁离子容易生成沉淀而失去催化作用$处理效果变差’而且后续中和处理产生大量铁泥$处理工艺变复杂$增大处理成本B 为了实现催化剂重复使用和扩宽芬顿反应对O]应用范围$有报道*"&$"#+将铁离子等过渡金属固定到载体上制备非均相催化剂$通过类芬顿"=@8978E ;A I@#反应催化过氧化氢产生羟自由基降解水中污染物’然而非均相芬顿反应需要不断外加过氧化氢$增大操作的复杂性$而且过氧化氢利用效率较低B 于秀娟等*’(+在棉布隔膜电解槽中$使用2A P .L 0’P />0’阳极和自制的碳P 聚四氟乙烯"6P W 2=+#充氧阴极产生过氧化氢$在阴(阳极室同时电催化氧化降解煤气废水取得了较好的效果$不过这种扩散电极在水中容易粉化使得寿命较短$过氧化氢需要催化分解才能取得较高羟基自由基产率B aD 8V 等*’"+采用2A P &E W R0’和不锈钢分别作阳极和阴极$18E 58E 5R P ’E 3;’0*做催化剂电催化降解氯苯模拟废水$主要依靠阳极氧化和催化剂催化作用对污染物去除$由于没有涉及阴极产过氧化氢$过氧化氢产率较低$阴极氧化作用需要进一步提高B本研究将阴极电生成过氧化氢和非均相催化剂催化过氧化氢氧化有机物的’个过程进行耦合$并结合阳极产氯气"焦化废水中含一定浓氯离子#与非均相催化剂催化氯氧化有机物的过程$开发了一种新型非均相电E =@8978技术$应用于焦化废水生化出水的深度处理B 通过电极和催化剂研制$组装电催化反应器$考察了新型电催化技术的工艺条件影响因素$并探讨了电催化反应过程氧化剂"过氧化氢(羟自由基等#的产生机制B JK 材料与方法JL J !实验材料石墨毡电极"北京卡博赛科技有限公司#’钛基氧化铱钌电极".L 0’E />0’E 2A 0’P 2A $北京恒力钛工贸有限公司#’,D E Z 型分子筛"颗径为"‘%g ’‘)G G $南京南大表面和界面化学工程技术研究中心有限责任公司#’’E 乙基蒽醌"’E +3b $上海西域机电系统有限公司#’双十二烷基二甲基溴化铵"X X 3U $#&j $美国3;?L A M :公司#’,D S A 78"")质子交换膜"美国杜邦公司#’其他常用化学药品购于北京化学试剂公司B 试验用水来自1A ;A O7L @公司的1A ;A E b 系统制备的超纯水B实验焦化废水取自首钢焦化厂经过蒸氨(脱酚(除油之后的焦化废水$经过本实验室生物脱氮P 除碳f 混凝沉淀处理B 废水中60X 为")(g ’)(G V P 4$O]%g &$电导率为$g "F G 5)M G h "B JL MK W 3b P [=电极制备将基体多孔石墨毡电极"[=#进行羧基化处理"在浓硝酸中%(m 下加热’:$纯净水洗至中性#$进行吸附蒽醌"’E +3b #和X X 3U 后$采用恒电位电化学聚合$将蒽醌稳定固载到电极表面$形成了稳定的非均相催化电极"W 3b P [=#B JL NK 非均相催化剂的制备选用分子筛和氧化铝等作为催化剂载体$分别选用浸渍法制备一系列固载铁和铜的催化剂"=@P 3;’0*$=@P Z $=@E 6>P Z *)(#B JL OK 催化反应器组装利用研制的高效空气还原电极W 3b P [=")M G r )M Gr (‘)M G #和固定化催化剂=@E 6>P Z *)($并采用.L 0’E />0’E 2A 0’P 2A 做阳极")M G r )M G r (‘"M G #$进行组装电催化耦合反应器$结构如图"所示BJL PK 仪器与分析方法循环伏安测试采取德国\D :8@L 公司.1%@电化’$""期李海涛等!新型非均相电E =@8978技术深度处理焦化废水"B 直流电源$’BW 3b P [=阴极$*B.L 0’E />0’E 2A 0’P 2A 阳极$FB=@E 6>P Z *)(催化剂$)B 电解槽外壳$%B 微孔曝气管$$B 恒温水槽图JK 电催化耦合反应器结构示意=A V B "!59L >M 9>L @?A D V L D G 7S @;@M 9L 7E M D 9D ;<9A M L @D M 97L学综合测试仪*采用三电极体系$其中饱和甘汞电极"56+#为参比电极$铂电极为对电极$[=或W 3b P [=为工作电极$电极表观面积相同$所有记录电位值均以56+为参比+’[6E 15采用美国安捷伦公司%&#(,E )#$)6气质联用仪’]W 46采用美国安捷伦公司""((高效液相色谱仪’过氧化氢分析采用草酸钛钾分光光度法*"*+和60X 测定采用快速消解分光光度法*]C P 2*##E ’(($+均在双波束紫外可见分光光度仪"Y-E ’(((型$美国4D R2@M :公司#上进行$206测定采用岛津公司206E -6W ]分析仪B MK 结果与分析ML JK 高效氧气还原电极W 3b P [=研制ML JL J !W 3b P [=催化性能研究W 3b P [=电极在不同O]缓冲溶液中的循环伏安曲线如图’所示B 由图’可以看出$随O]增大氧化还原峰电位均发生正移$说明电极表面的电化学反应发生的同时伴随质子的参与B O]在*g $范围内有!B (<"B OD JB OM#E ’式中$B OD 和B OM 分别为氧化峰和还原峰的峰电位值$对O]作图得到斜率为h F#G -P O]$接近,@L 8N 9斜率h )#G -P O]"’)m #B 氧化还原峰高及峰面积具有良好的对称性$S OD P S OM &""式中$S OD 和S OM 分别为氧化峰和还原峰的峰电流值#$说明蒽醌在电极表面发生的氧化还原反应是个准可逆过程B 以上研究表明$W 3b P [=电极的可逆性非常好$容易在电极上实现催化循环$可能具有较好的催化活性B扫描速率为)(G -P N $测试前通*(G A 8,’除氧图MK2<G[@8电极在不同$:磷酸盐缓冲溶液中的循环伏安曲线=A V B ’!6-M >L T @7S W 3b P [=@;@M 9L 7?@A 8?A S S @L @89O]O:7N O:D 9@R>S S @L N 7;>9A 78NML JL M !W 3b P [=对氧气电还原为过氧化氢的催化活性研究图*中给出了多孔石墨毡电极[=和负载媒介物的催化电极W 3b P [=电极在饱和氧气溶液中的循环伏安曲线B 从图*可以看出$W 3b P [=电极的氧气还原为过氧化氢的峰"D #响应电流比[=电极的氧气还原为过氧化氢的峰"S #大了数倍$显示了非常好的催化活性B 同时$W 3b P [=电极上过氧化氢继续还原为水的峰"M #比[=电极上"V #更加明显$说明在W 3b P [=电极上可能产生了更多的过氧化氢$同时峰电位为h (‘#%-$比[=电极上峰"V #负移了%(G -$说明W 3b P [=电极上过氧化氢的稳定好$不易深度还原为水$从而保持较高的过氧化氢产率B 从图中可看出$W 3b P [=电极上反扫的氧化峰"@$过氧化氢氧化为氧气#的峰电流远高于多孔碳电极[=$也说明了W3b P [=电极上的过氧化氢产率高B 催化机制可能如反应""#和"’#!W 3b f’@hf’])*f W 3b ]’""#0’fW 3b ])*’W 3b f]’0’"’#ML JL N !电合成过氧化氢工艺条件优化研究首先将电极W 3b P [=置于隔膜体系的阴极室$在(‘"G 7;P 4磷酸盐缓冲液"O]%#中恒电位B M D 9q h (‘$-下电解%:$测定溶液中]’0’浓度达到"*‘)G G 7;P 4$电流效率"6+#o )(jB 为了进一步将W 3b P [=应用到实际水处理过程中$考察了无隔膜体系中O]和阴极电势对]’0’浓度的影响B 不同O]的影响结果见表"B 可以看出$B M D 9qh(‘$-时$*$"环!!境!!科!!学*’卷扫描速率为)(G-P N$O]%$测试前通*(G A80’图NK氧气在多孔碳电极@8和2<G[@8电极上的循环伏安曲线=A V B*!6-M>L T@7S0’78[=D8?W3b P[=@;@M9L7?@ A8O:7N O:D9@R>S S@L N7;>9A78N在O]*g$范围内$偏酸性条件下]’0’产量较高$这是由于电化学生成]’0’的反应需要质子参与B但O]*g)范围内$随着O]降低$]’0’生成的浓度增加不显著$这可能是由于]’0’在酸性条件下更容易发生分解反应$虽然酸性条件有利于]’0’在电极上生成"图’也可以看出酸性条件下峰电流较高#$但由于酸性条件下]’0’不稳定性$容易在阳极氧化发生分解反应或在阴极发生还原为水的反应$致使O]p)后$在无隔膜电化学反应器中]’0’浓度增大不显著B表JK无隔膜体系中$:对2<G[@8电极上电生成:M CM浓度影响"#2D R;@"!+S S@M97S O]78@;@M9L7E V@8@L D9@?M78M@89L D9A7878W3b P[=M D9:7?@A8G@G RL D8@;@N N L@D M97LO]*F)%$ &P G G7;)4h"’‘"*"‘#F"‘&’"‘F)"‘($ "#电解质(‘"G7;P4W U5$阴极电势h(‘$-$空气流量(‘)4P G A8$反应时间":$温度"’’i’#m!!无隔膜体系中不同阴极电位对电化学生成]’0’浓度的影响如图F所示B可以看出$在电解时间*(G A8内$阴极电位从h(‘’-降低到h(‘&-时$]’0’的浓度不断增大$当阴极电位为h"‘(-时$]’0’浓度反而降低$当电解时间延长至":$不同电位下生成]’0’浓度由高到低顺序为!h(‘%oh(‘&-oh"‘(-o h(‘F-o h(‘’-$随着阴极电位降低$两极电势差增大$阴极能够提高更多的电子参与反应$但是过低的阴极电位将使]’0’容易在阳极氧化发生分解反应或在阴极发生还原为水的反应从而降低了产率$合适的阴极电位在h(‘%gh(‘&-$这与图*循环伏安曲线蒽醌还原电位的结果相吻合B说明蒽醌作为催化剂能够在电极上实现催化作用促进]’’生成B电解质为(‘"G7;P4W U5$O])$空气流量(‘)4P G A8图OK无隔膜体系中阴极电位对2<G[@8电极上电生成:MCM浓度影响=A V B F!+S S@M97S M D9:7?A M O79@89A D;78@;@M9L7E V@8@L D9@?]’’M78M@89L D9A7878W3b P[=M D9:7?@A8>8?A T A?@?L@D M97L结合表"和图F$考虑实际焦化废水处理$合适的工艺条件为!BM D9qh(‘$-和O])$此时电解":后的过氧化氢浓度到达到"‘&G G7;P4$远高于文献报道*’’$’*+的(‘"g(‘F G G7;P4$说明W3b P[=电极的催化活性较高BML MK高效非均相催化剂=@E6>P Z*)(研制ML ML J!=@E6>P Z*)(对]’’氧化有机物的催化性能固定化催化剂催化]’’分解产生)0]$)0]产率体现了催化活性B采用结晶紫作为显色剂*’F+$在)&(8G处用分光光度法即时测定非均相=@8978反应产生的)0]B实验结果如表’所示B由表’可见$=@’f与]’’组成的=@8978过程的)0]产率最高$以后催化活性从高到低依次是=@E6>P Z*)(和=@E Z$而没有催化剂时$]’’氧化能力较弱$难以使结晶紫褪色B=@E6>P Z*)(非均相催化剂表现出很高的催化活性$仅次于=@8978过程$说明了非均相的类=@8978过程可能产生了较高的)0]B为了进一步证明=@E6>P Z*)(催化过氧化氢能产生)0]$选用对氯苯甲酸"K6U3#做探针化合物*’)+捕获反应中产生的)0]$结果发现在只有催化剂或过氧化氢存在下$反应":后$K6U3去除率均F$""期李海涛等!新型非均相电E=@8978技术深度处理焦化废水在)j以内$说明催化剂吸附和过氧化氢氧化均不能去除K6U3$但催化剂和氧化剂同时加入后$相同条件下K6U3去除率高达F)‘%jB说明非均相反应产生一定浓度的)0]B表MK不同催化剂对催化:M CM去除结晶紫对比"#2D R;@’!+S S@M97S M D9D;<N9N19<O@N78M L<N9D;T A7;@9L@G7T D;催化剂类型无催化剂=@’f""G G7;P4#=@E Z")V P4#=@E6>PZ*)(")V P4#结晶紫去除率P j"‘)’#)‘F))‘%$&‘%"#过氧化氢浓度为"(G G7;P4$结晶紫溶液浓度为(‘FG G7;P4$O] *$反应时间为":$温度为"’’i’#m!!利用焦化废水作为处理对象$评价不同载体对催化剂的催化活性$如表*所示B可见$利用分子筛作为载体的催化活性优于氧化铝载体$其中=@E6>P Z*)(的催化活性最高B表NK不同催化剂对焦化废水-C5去除的催化性能"#2D R;@*!+S S@M97S M D9D;<N9N19<O@N7860XL@G7T D;7S M7I@Q D N9@Q D9@L 催化剂种类=@P3;’0*=@P Z=@E6>P Z*)(焦化废水60X去除率P j*F‘$)"‘’%&‘F"#焦化废水60X为’)(G V P4$过氧化氢初始浓度为"(G G7;P4$催化剂用量为)V P4$O])$温度为"’’i’#m$反应时间为":ML ML M!=@E6>P Z*)(对氯和氯氧化物氧化有机物的催化性能由于电解过程同时存在阴阳极反应$理想的过程是催化剂对阴阳极降解有机物均有催化作用B由于焦化废水中存在"V P4氯离子$电解过程阳极将产生氯气和氯氧化物$于是考察催化剂对氯氧化物的催化作用B实验如下!取’((G4焦化废水调节O]q )后$加入)V P4的=@E6>P Z*)(和"((G V P4的次氯酸钠$密闭进行振荡反应’:$同时做没有催化剂的对比实验B结果表明$没有催化剂时的60X去除率只有""j$加入=@E6>P Z*)(催化剂后60X去除率提高至’%jB由此可见$高效催化剂=@E6>P Z*)(对氯气催化氧化焦化废水中有机物同样显示良好的催化活性BML NK电催化反应器对焦化废水深度处理研究利用研制的高效空气还原电极W3b P[=作为阴极$网状.L0’E/>0’E2A0’P2A电极作为阳极$填充固定化催化剂=@E6>P Z*)($组装了耦合电催化反应器$进行焦化废水深度处理研究BML NL J!工艺条件研究""#O]影响在电芬顿反应中$一般最佳的O]在*‘(左右$由于受到反应体系O]的限制$使其难于在大规模的废水处理过程中得到应用B本体系采用负载型催化剂和原位生成过氧化氢和氯气催化氧化降解焦化废水$如图)能够在较宽的O]范围内实现对焦化废水60X高效去除$60X去除率在F(j g)(j之间$出水60Xp"((G V P4B处理后的焦化废水O]在)‘$g$‘&之间$更有利于作为中水回用或进行下一步生化深度处理B初始60X浓度为")(G V P4$空气流量为(‘)4P G A8$阴极电势为h(‘$-"T N B56+#$催化剂为=@E6>P Z*)($反应时间为":图PK初始$:对焦化废水中-C5去除率和出水$:的影响=A V B)!+S S@M97S A8A9A D;O]7860XL@G7T D;L D9@D8?S A8D;O]7S M7IA8V Q D N9@Q D9@L"’#电流密度影响电流密度的高低影响到反应装置单位体积的处理能力$但是过高的电流密度会导致两电极间的槽电压过高$而过低的阴极电位和过高的阳极电位会产生析氢(析氧等副反应发生$从而降低电流效率B 从图%中可以看出$电流密度为"(G3)M G h’时$电流效率最高达F%‘#j$60X去除率为F#‘$j’而随着电流密度增大至)(G3)M G h’$尽管60X去除率增大至%$j$但是电流效率降至")j以下B所以选用"(G3)M G h’为最佳电流密度$此时阴极的电位在h(‘)g h(‘&-之间$与阴极电生成]’’电位范围吻合BML NL M!处理效果的分析在优化条件下"O])g%$电流密度为"( G3)M G h’$空气流量为(‘)4P G A8时$反应时间":#对初始60X为"#’G V P4的焦化废水进行电催化处理$60X去除率达)(j以上$206去除率为’)j g *(jB处理前后进出水分别使用]W46和[6E15进行分析$结果分别见图$和图&B经过电催化处理后$]W46和[6E15图谱中有机物的峰均大幅度降)$"环!!境!!科!!学*’卷初始60X 浓度为’’%G V P 4$空气流量为(‘)4P G A 8$初始O])$催化剂为=@E 6>P Z *)($反应时间为":图!K 电流密度对焦化废水-C 5去除率和电流效率影响=A V B %!+S S @M 97S M >L L @89?@8N A 9<7860XL @G 7T D ;L D 9@7S M 7IA 8V Q D N 9@Q D 9@L D 8?M >L L @89@S S A M A @8M <低$同时有部分新峰产生B 由于60X 去除率低于206去除率$说明电解过程中部分有机物降解为一些中间产物$并没有完全矿化B 图QK 电催化处理前后的焦化废水的:2_-图=A V B $!]W 46D 8D ;<N A N 7S M 7IA 8V Q D N 9@Q D 9@L R@S 7L @D 8?D S 9@L @;@M 9L 7E M D 9D ;<N A N 9L @D 9G @89ML NL N !焦化废水处理机制前述研究已经表明$=@E 6>P Z *)(对过氧化氢分解表现良好催化活性$同时对氯气和氯氧化物进行高效催化氧化有机物同样显示良好的催化活性B 在优化试验条件下$催化剂和空气对电催化反应中60X 去除效果影响如表*所示B在没有催化剂的情况下$通空气条件下60X 去除率为’#‘&j $这就是传统的双电极氧化过程’通图SK 电催化处理前后的焦化废水的@-.X"图=A V B &![6E 15D 8D ;<N A N 7S M 7IA 8V Q D N 9@Q D 9@L R@S 7L @D 8?D S 9@L @;@M 9L 7E M D 9D ;<N A N 9L @D 9G @89入氮气时60X 去除率降低为""‘’j $因为通氮气的情况下$在阴极不能生成]’0’$主要靠阳极氧化作用去除有机物B 而通空气条件时$可实现阴阳极同时氧化作用$60X 去除率提高B 在加入催化剂后$通空气时60X 去除率为F #‘F j $通入氮气时表NK 催化剂和空气对电催化反应去除焦化废水-C 5影响"#2D R;@*!+S S @M 97S M D 9D ;<N 9N D 8?D A L 7860XL @G 7T D ;7SM 7I@Q D N 9@Q D 9@L A 8@;@M 9L 7E M D 9D ;<N A N L @D M 97L实验条件3./f 6D 9B ,’f 6D 9B 3A L ,’60X 去除率P jF#‘F’*‘F’#‘&""‘’"#实验条件!添加催化剂$通入饱和空气或氮气分别记为!3A L f 6D 9B 和,’f 6D 9B ’不添加催化剂$通入饱和空气或氮气分别记为!3A L 和,’%$""期李海涛等!新型非均相电E =@8978技术深度处理焦化废水60X 去除率为’*‘Fj $通入氮气阴极不能产生过氧化氢$说明阳极催化氧化对60X 去除的贡献率为’*‘Fj $则阴极催化过程对60X 去除的贡献率为’%‘(j ’相对没有催化剂的情况$60X 去除率均有所提高$说明非均相催化剂阴极产生过氧化氢和阳极产生的氯气均有较好的催化作用B NK 讨论负载聚蒽醌的多孔石墨毡电极W 3b P [=相对没有催化剂的石墨毡电极$在近中性条件下"O])g $#提高了电生成]’0’的产率和电流效率B 单独的[=电极$氧气在电极表面直接还原为]’0’$电流密度小$]’0’产率低’而’E +3b 存在情况下$电流密度增大$’E +3b 在含有溶解氧的水溶液中$能在电极上实现催化循环反应产生]’0’$同时生成的]’0’能较容易离开电极进入水溶液$不易发生进一步还原为水的反应$从而提高]’0’产率和电流效率B非均相催化剂=@E 6>P Z *)(对]’0’和氯及其氧化物表现出较高的催化活性B首先分子筛为载体的催化剂由于其微孔结构$对有机物和氧化剂均有一定的吸附作用B 吸附在催化剂表面的]’0’能够发生催化分解反应$产生氧化能力更强的)0]$从而降解吸附在催化剂表面或水溶液中的有机物B 推测氯及其氧化物也能够发生类似的催化反应$可能产生)0]或氯氧自由基降解有机物B可能的催化机制如下!阴极!W 3b f’@hf’])*f W 3b ]’!!!!"W 3b P [=电极#0’f W 3b ])*’W 3b f ]’0’阳极!’6;h h’@)*h 6;’或6;0h 等氯氧化合物!!!!!!!!!"X 53电极#溶液!]’0’))*****=@E 6>P Z *)()0]f 0]h 6;’或6;0h等氯氧化合物)*****=@E 6>P Z *)()0]或6;0))0]或6;0)f )*)*有机物降解产物60’f ]’0’OK 结论""#W 3b P [=电极可逆性较好$对氧气电还原为]’0’具有较高的催化活性$中性条件下电生成]’0’浓度为"*‘)G G 7;P 4$电流效率o )(jB "’#催化剂=@E 6>P Z *)(既能够催化]’0’产生羟基自由基氧化有机物$又能够催化氯气及氧化物氧化有机物B"*#在电催化反应器中$W 3b P [=为阴极和2A P 2A 0’E .L 0’E />0’为阳极在两极同时生成氧化剂"]’0’和氯气#$并通过固载催化剂=@E 6>P Z *)(的催化作用$提高对焦化废水生化出水中有机物去除效率’优化条件下$60X 去除率o )(jB参考文献#*"+!卢永$申世峰$严莲荷$等B 焦化废水生化处理研究新进展*C +B 环境工程$’((#$MQ "F #!"*E "%‘*’+!于开宁$王程$李艳B 焦化废水深度处理研究进展*C +B 工业水处理$’((#$MT "##!""E "F‘**+!王爱民$曲久辉$姜桂兰B 电化学方法降解酸性红U 研究*C +B环境科学$’((*$MO "’#!"(&E """‘*F +!曲久辉$刘会娟B 水处理电化学原理与技术*1+B 北京!科学出版社$’(($‘’"E *’‘*)+!]>D 8VZ ]$6:7>5$W @L 8V 1[$-.)(B 6D N @N 9>?<789:@RA 7@S S ;>@897S O@9L 7M :@G A M D ;Q D N 9@Q D 9@L R<@;@M 9L 7E =@8978G @9:7?*C +B aD 9@L 5M A 2@M :87;$"###$NT ""(#!"F)E "F#‘*%+!4A 85]$6:D 8V66B 2L @D 9G @897S ;D 8?S A ;;;@D M :D 9@R<M 7G RA 8@?@;@M 9L 7h=@89787J A ?D 9A 78D 8?N @d>@8M A 8VRD 9M :L @D M 97L G @9:7?*C +B aD 9@L /@N $’((($NO ""$#!F’F*E F’F#‘*$+!09>L D 813$W @A L 79@8C $6:D L 9L A 8W $-.)(B 67G O;@9@?@N 9L >M 9A 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电Fenton法降解甲基橙的机理研究
电Fenton法降解甲基橙的机理研究汤茜;王艳华;迟赫【摘要】本文采用紫外—可见光谱和高效液相色谱对电Fenton法降解模拟偶氮染料甲基橙的降解过程及其机理进行了试验研究,结果表明:电Fenton法降解甲基橙存在偶氮式降解和醌式降解两个复杂的降解历程,甲基橙偶氮基团的未成对电子先与反应体相中的·OH结合,分解为多种芳香类物质,接着·OH进一步进攻苯环大π键,生成对苯二酚、苯醌等小分子物质,甚至最终氧化成CO2和H2O.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2011(018)005【总页数】5页(P37-41)【关键词】电Fenton法;甲基橙;紫外-可见光谱;高效液相色谱;降解机理【作者】汤茜;王艳华;迟赫【作者单位】吉林师范大学环境工程学院,吉林四平136000;中交第一公路勘察设计研究院有限公司,西安710086;吉林师范大学环境工程学院,吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】X703.120世纪80年代以来，高级氧化技术引起了世界各国环境科技界的广泛重视。
它的特点是通过物理或化学手段产生氧化能力很强的活性自由基，这些自由基能够有效分解有机污染物，甚至彻底地将有机污染物氧化分解为二氧化碳、水和矿物盐等无害无机物，不会产生新的污染［1，2］。
电Fenton法作为高级氧化技术之一，可用于降解染料废水，但目前对其氧化降解过程及降解机理的研究缺乏详细的报道［3，5］。
为此，笔者以甲基橙溶液作为研究对象，通过试验对电Fenton法解解甲基橙的降解过程进行了定性分析，以探讨其降解机理。
1.1 试验试剂与仪器试验试剂有：甲基橙（分析纯，上海试剂三厂）；硫酸亚铁（FeSO4·7 H2O）（分析纯，沈阳市新化试剂厂）；无水硫酸钠（分析纯，沈阳市华东试剂厂）；浓硫酸（分析纯，葫芦岛市化学试剂厂）；氢氧化钠（分析纯，沈阳化学试剂厂）；甲醇（色谱纯，天津四友生物医学技术有限公司）。
电Fenton法在污水处理中的应用与发展
电Fenton法在污水处理中的应用与发展发布时间：2021-06-30T14:50:57.633Z 来源：《城镇建设》2021年第4卷6期作者： 1 刘诺亚 2夏薇薇[导读] 电Fenton法是一项利用自身体系产生的强氧化性自由基来降解污染物的高级氧化技术，近年来有了很大的技术提升和应用发展。
1 刘诺亚 2夏薇薇1中国中元国际工程有限公司北京 1000892重庆市自来水有限公司和尚山水厂重庆 400050摘要：电Fenton法是一项利用自身体系产生的强氧化性自由基来降解污染物的高级氧化技术，近年来有了很大的技术提升和应用发展。
综述了电Fenton法的基本原理、阴极产H2O2原理和发展电极材料的关键点。
重点介绍了电Fenton法在难降解废水中的国内外最新应用成果，均有良好的处理效果；以及该法与其他技术的联用情况，具有较高的应用价值。
最后提出了电Fenton法今后的研究方向。
关键词：电Fenton法；阴极材料；污水处理；联合技术近年来，我国的环境污染问题日益严峻，市政污水、工业和农业废水均趋于污染物浓度高、成分复杂化和难降解化，传统的生物处理法已难以达到国家颁布的污水排放新标准。
高级氧化法在污水处理方面具有高效、快速、无二次污染等优势，在各领域的应用十分广泛。
其中电Fenton法是利用电能和催化剂等条件来产生氧化活性极强的的羟基自由基（·OH），通过对污染物进行一系列氧化、电子转移和断键等反应，达到降解和矿化有机物的目的[1]。
随着科学技术的进步，电Fenton技术在污水处理中有了很大的更新和发展。
在应用的广度方面，电Fenton法被广泛用于医药废水、垃圾渗滤液、工业废水、农药类等多种难生物降解有机污染物，同时可与多种新型高级氧化技术联合，提升电Fenton法的催化降解效果。
在应用的深度方面，电极材料、电Fenton反应器的研发，促使该技术的运行条件愈发节能、经济和环保，可实际操作性更高。
电芬顿技术
电芬
工作原理
芬顿(Fen to n )试剂法是氧化处理难降解有机污染物的有效方法，Fenton试剂(Fe2+/ H2O2)体系反应原理是H2O2在Fe2+ 的催化作用下生成具有极高氧化电位的羟基自由基( ？0H)，? OH氧化降解废水中的有机污染物。
电芬顿法是利用电化学法产生Fe2+和H2O2作为芬顿试剂的持续来源，两者产生后立即作用生成具有高度活性的羟基自由基，使有机物得到降解。
设备优势
体系中通过电解可持续产生高活性Fe2+和H2O2，克服了传统芬顿法中有机物的降解速率不均衡，先快后慢的现象，保证反应均衡，持续高效；
设备反应体系中，除羟基自由基的氧化作用外，还有阳极氧化、阴极还原，电吸附、电气浮、电凝聚等多种作用，处理效率比传统芬顿法高；
与传统芬顿法相比，不需要现场加入大量药剂(只需要适量加
入H2O2)，节省了药剂费用；
占地面积小，废水停留时间短，处理过程快，条件要求不苛刻；设备相对简单，电解过程需控制的参数只有电流和电压，易于实现自动控制；
处理过程清洁，不产生二次污染。
应用范围
适用于高浓度有机废水前处理，可直接降解COD和将高分子结构有机物降解为易生物降解的小分子有机物，提高BOD/COD比，易于和其它方法结合，实现废水的综合治理。
适用于有机废水生化后深度处理，可将不可生化的有机物直接氧化成二氧化碳和水，达到深度处理达标排放的目的。
适用于化工、制药、农药、染料、精细化工等行业的多种高浓
度、高色度、毒性大、难生化降解的有机废水。
电-Fenton及类电-Fenton技术处理水中有机污染物
㊁Ｃｏ２ ＋
（２）
Ｓ２ Ｏ８ ２ － 或 ＨＳＯ５ － ） 量含有机污染物 （ 如杀虫剂㊁ 染料㊁ 药物和个人护理品等 ） 的废水㊂ 这些有机污染物大 多对人体有不同程度的危害且难以用传统的生物法 降解㊂ 因此，需要寻找更高效的技术手段处理此类 污染物㊂ ＡＯＴｓ） 主要利用化学㊁ 光化学和电化学等方法产生 具有强氧化能力的羟基自由基 （㊃ＯＨ， Ｅ０ ＝ ２������ ８０ Ｖ ／
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ． ｐｒｏｇｃｈｅｍ． ａｃ． ｃｎ㊀ ㊀ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ２０１５， ２７（８） ： １１２３
１１３２
Ｒｅｖｉｅｗ
化学进展
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ㊀ ｅｌｅｃｔｒｏ⁃Ｆｅｎｔｏｎ； ｅｌｅｃｔｒｏ⁃Ｆｅｎｔｏｎ⁃ｌｉｋｅ； ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｒａｄｉｃａｌｓ； ｓｕｌｆａｔｅ ｒａｄｉｃａｌｓ； ｏｒｇａｎｉｃ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ 广泛㊂ Ｆｅ
㊀ ∗国家高技术研究发展计划（ Ｎｏ． ２００８ＡＡ０６Ｚ３３２） ㊁ 武汉市科技局 科技攻关计划 （ Ｎｏ． ２０１０６０７２３３１３） 和中央高校基本科研业务费专项资 Ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｗａｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｉｇｈ⁃Ｔｅｃｈ Ｒ＆Ｄ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ （ Ｎｏ． ２００８ＡＡ０６Ｚ３３２） ， Ｗｕｈａｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｕｒｅａｕ ｔｈｒｏｕｇｈ ∗ ∗Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ㊀ ｅ⁃ｍａｉｌ：ｅｅｎｇ＠ ｗｈｕ． ｅｄｕ． ｃｎ Ｔｈｅ Ｇｏｎｇｇｕａｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ （ Ｎｏ． ２０１０６０７２３３１３） ， ａｎｄ ｔｈｅ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｕｎｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ （ Ｎｏ． ２０１２２０５０２０２０７） ．
Fenton法氧化技术培训ppt
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Barbeni等采用芬顿试剂氧化水溶液中的二氯酚和三氯酚，去除效果显著。Topuduri等采用紫外光和氧化相结合方式处理污染的地下水，结果证明99%以上的有机化合物能被破坏直至矿化。陈路平采用紫外协同芬顿试剂氧化分解二级出水残留抗生素，UV/Fenton法深度处理废水中抗生素的最佳工况条件为双氧水28.00mmol/L，铁离子2.44mmol/L，3个15w紫外灯照射强度，酸性条件pH3.6，反应时间56min时，抗生素去除率可以达到86.89％。
1.2 Fenton的反应过程
优点：1.亚铁盐和过氧化氢二者皆具有水溶性，反应快且成本较低。2.过氧化氢会自行分解成H2O与O2，而其不会对环境境造成二次危害。3.由于进行催化反应时可不需要引入光线，故反应器的设计较有UV光系统简单，且成本较低。4.以Fenton法处理废水的有机物(如酚、氯酚)方面都很成功而且价格不贵。5.能处理微生物难以分解的有机毒物。
Fenton法 （Fenton process)
目录
CONTENTS
01
芬顿法介绍及特点
02
芬顿法的影响因素
03
类芬顿法介绍
04
芬顿类技术应用
1.1 Fenton反应介绍Fenton法是1894年芬顿在研究酒石酸分解时发现：加入亚铁离子可加強过氧化氢氧化能力，可氧化许多种有机物。此后经多人实验证实，于是便将此二种试剂合称为Fenton试剂。 Fenton反应是以亚铁离子作为催化剂来催化过氧化氢，使其产生羟基自由基，进行有机物的氧化，羟基自由基具有很强的氧化能力，可与大部分的芳香族有机物进行反应，同时亚铁离子氧化成铁离子(Fe3+)，铁离子又会与双氧水反应，并还原成亚铁离子(Fe2+)。
陈在旭等用UV/Fenton反应光催化降解染料直接黑38。在一定的时间段内检测水溶液直接黑38的UV吸光度、总有机碳(TOC)浓度的变化,确定了直接黑38废水的降解速度.以单因素实验方法确定了pH值、[Fe2+]、[H2O2比例及其初始浓度对降解速度的影响.实验结果表明,在pH为3,染料浓度为30mg/L,[Fe2+],[H2O2]比例1∶100,[Fe2+]=0.12mmol/L,[H2O2]=12mmol/L条件下,UV/Fenton方法能在50min内使染料脱色率达90%,使TOC的去除率达到57%.实验证明了photo-Fenton法对于含有偶氮染料废水的脱色与矿化具有很好的应用前景。
电芬顿反应原理研究进展
电芬顿反应原理研究进展电芬顿反应原理研究进展引言电芬顿反应是一种基于光催化的高效降解有机污染物的方法。
它通过光生电子-空穴对的形成和利用，产生活性氧自由基，从而使有机污染物氧化降解。
该方法在环境保护和水处理领域具有广阔的应用前景。
本文将对电芬顿反应的原理及研究进展进行探讨。
一、电芬顿反应的原理电芬顿反应是一种发生在溶液中的光催化反应，其基本过程包括光吸收、电荷分离、电子转移和物质转化。
具体来说，电芬顿反应是通过光吸引剂吸收光子能量，将其转化为外部电子和空穴对，再使形成的有机污染物与活性氧自由基发生氧化反应，最终降解为无机物。
电芬顿反应的核心是光生电子-空穴对的形成和利用。
当光吸引剂吸收光子能量时，分子内的电子从基态跃迁到激发态，形成带有正电荷的空穴和带有负电荷的电子。
由于光吸引剂通常是半导体材料，电荷分离迅速发生，形成电子-空穴对。
接下来，电子-空穴对会分别转移到溶液中的其他物质上。
电子会转移给负性较强的物质，如氧分子或有机污染物，从而产生活性氧自由基。
空穴则会与水中的氢离子结合，形成氢离子和氧气。
随后，由于活性氧自由基的强氧化性，有机污染物会被其氧化降解为无机物。
此外，为了提高电芬顿反应的效率，通常将催化剂引入反应体系中。
催化剂可以促进电荷分离、增加光吸收剂的利用率，从而提高反应速率和效果。
二、电芬顿反应的研究进展目前，电芬顿反应在有机污染物降解和废水处理领域已经得到了广泛的应用。
许多研究的重点是提高反应的效率和稳定性，减少能源消耗。
以下是电芬顿反应在不同方面的研究进展。
1. 催化剂的研究催化剂对电芬顿反应的效果起着至关重要的作用。
目前，研究者们主要关注的是催化剂的选择和设计。
常见的催化剂包括金属氧化物、半导体纳米材料和有机催化剂等。
研究发现，掺杂剂的引入可以调控材料的电子结构和光吸收特性，从而提高反应的效率。
2. 光催化剂的研究光催化剂是电芬顿反应中吸收光能的关键。
当前，研究者们致力于设计具有高光吸收、高电荷分离效率和稳定性的光催化剂材料。
电芬顿降解污染物研究进展
电芬顿降解污染物研究进展摘要：水对生命至关重要，随着现代工业技术的发展，大量工业废水进入水体。
工业废水中存在着大量有毒，有害，难降解有机污染物，这些污染物将给人类生存环境及人体健康造成极大危害。
对其进行有效降解，长期以来一直是研究的热点。
电芬顿（Electro-Fenton）技术具有简单方便，高效环保等优点，可以广泛应用于污水处理领域。
关键词：有机污染物；电芬顿；降解1引言水是人类生存和发展不可或缺的资源，但随着社会工业化进程的加快，经济社会得到快速发展的同时，工业废水的排放量也不断加大，导致水污染日益加重。
工业废水中含有大量有毒、有害、难降解的有机污染物，如酚类、多氯联苯、芳香胺类、石油类污染物等[1]。
研发高效低成本的有机废水处理技术是当前的热门话题，也是实现可持续发展目标的社会需要。
多年来，国内外学者为此已发展出物理吸附，膜分离法，及高级氧化法等多种方法解决这一难题。
但是，多数方案仍存在局限性。
芬顿法是高级氧化法（AOPs）之一，通过离子催化过氧化氢产生羟基自由基，羟基自由基反应并氧化污染物，由于该试剂无毒性，对环境安全无害，已被报道为降解大量有害和有机污染物的有效技术[2]。
传统的芬顿法存在操作成本较高，耗时较长，Fe2+难以回收等问题。
电芬顿（E-Fenton）技术是克服这些问题的一个很好的选择，在外部电场的帮助下，与污染物的氧化还原反应速度得到显著提高。
2电芬顿研究进展2.1电芬顿技术原理在酸性介质中，在电场的作用下，O2在阴极失去电子被还原为H2O2，然后H2O2与溶液中的Fe2+或者是由铁阳极氧化产生的Fe2+构成Fenton试剂，生成羟基自由基（∙OH）和Fe3+。
由于羟基自由基具有强氧化性，所以可对有机物进行氧化降解，Fe3+又继续在阴极还原为Fe2+，以此构成一个循环过程，如式（1.1-1.4）所示。
Fe-2e-→Fe2+（1.1）O2+2H++2e-→H2O2（1.2）Fe2++H2O2→[Fe(OH)2]2+→Fe3++∙OH+OH- （1.3）Fe3++e-→Fe2+ （1.4）2.2电芬顿技术分类(1)阴极电芬顿法（E-Fenton-H2O2），是H2O2由反应过程中阴极曝气所产生，Fe2+由外部加入，然后在阴极上可连续获得的方法。
Fenton法与电Fenton法在水处理中的应用与现状
收稿日期：2020-05-11作者简介：郭晓莹（1997-），女，在读研究生，主要从事污水处理新技术研究。
Fenton 法与电Fenton 法在水处理中的应用与现状郭晓莹（沈阳建筑大学 市政与环境工程学院，辽宁 沈阳 110168）摘要：以Fenton 反应为研究对象，对电芬顿方法展开论述，围绕Fenton 反应的高级氧化原理，阐释了电芬顿方法的作用机理、反应过程中的影响因素以及利用该方法在污水处理中的应用。
Fenton 反应具备可以有效去除污水中的有机物、不产生二次污染、快速便捷等优点。
其中，最为关键的羟基自由基（·OH）是芬顿反应的核心。
电Fenton 法基于Fenton 反应基础上进行了一系列的改进，是一种电催化氧化水处理技术。
可应用于印染废水、含油废水、焦炭废水及其他废水处理。
文中介绍了Fenton 的基本原理以及电Fenton 法，探讨了电Fenton 技术的研究进展和未来前景，并对今后的发展作出了展望。
关键词：Fenton；电Fenton；水处理应用中图分类号：O65；X52 文献标志码：B 文章编号：1673-0402（2021）02-0077-03对于有机污染物的复杂组成而有毒且难以分解的有机废水，常规生化处理的去除效果很差，废水的质量难以达到当地或国家的排放标准[1-4]。
过去几年，由于人口增长、城市发展、工业化和自然水资源的不可持续利用，水质严重恶化。
新出现的污染物，如溶剂、表面活性剂、医药和个人护理产品以及杀虫剂，是现有污染物中日益受到关注的问题[5]。
在新的水处理技术中，高级氧化工艺已成为处理含有不可生物降解或生物降解性差的有毒有机化合物废水的一种有用的替代方法。
电化学高级氧化方法是一种很有前途的氧化技术，具有操作成本低等显著优点，是目前最强大、最环保的新兴技术之一[6]。
1 Fenton 法传统Fenton 工艺法，主要用于污水处理中降解COD 的主要部分。
Fenton试剂的实质是H 2O 2在酸性条件下与Fe 2+反应生成·OH。
电芬顿技术研究进展
温度的影响
根据反应动力学原理，随着温度的增加，反应速度加 快。但对于电Fenton反应这样的复杂体系，温度升高，不 仅加速正反应，也加速副反应。因此，温度对电Fenton试 剂处理废水的影响复杂。适当的温度可以激活· OH，但是温 度过高，也会使H2O2分解成为H2O和O2。废水的种类不同，所 具有的最佳温度也不一样。
4.电芬顿技术应用进展
电芬顿技术处理垃圾渗滤液
采用光电芬顿法可以有效的深度处理垃圾渗滤液，实验表明 在电流强度为015 A、pH为3、Fe2+为1 mmol/L、纯氧通入量为250 mL /min条件下处理360min,色度完全去除, TOC 和COD 去除率分 别达到78.19% 和62.18% ,说明该方法具有较好的实际应用价值。 同时，垃圾渗滤液中的难降解大分子有机物经过360min处理 后，大分子物质被降解为小分子物质，垃圾渗滤液的可生化性明 显提高。
电流密度的影响
理论上说，单位面积内通过电流量的增大是有限制 的，因为电解槽内电极的面积是一定的，因此通过的 电流增大时，电极的极化增大，随之发生的是阴、阳 极上的副反应，如当阳极电流密度增大时，除了铁的 溶解外，将伴随着氧气的析出，阴极电流密度增大时 将伴随着氢气的析出。在阴极随着氢气的析出，溶液 的pH值上升，这一结果显然对生成过氧化氢及其随后 的生成羟基自由基的反应是不利的。
阴极： 阳极： Fe3++e-=Fe2+ 2H2O-4e-=O2+4H+ 2H20+2e-=H2+2OH-
(4) 电芬顿-铁氧化-H2O2法
Fe2+由Fe在阳极氧化产生，H2O2由O2在阴极还原产生。以平板铁或铁网为阳极， 多孔碳电极(或炭棒)为阴极，在阴极通以氧气或空气。通电时，在阴阳极上将 进行相同电化学当量的电化学反应，因为阳极上从Fe→Fe2+和阴极上从 O2→H2O2的反应均为二电子反应，因此，理论上在相同的时间内电解槽内将生 成相同摩尔数的Fe2+和H2O2，从而使得随后进行的生成芬顿试剂的化学反应得 以实现。反应中生成的三价铁离子将与溶液中的氢氧根离子结合生成絮状的 Fe(OH)3，Fe(0H)3将包裹有机物共沉积，经过滤后从滤渣中除去。为了减少阴 阳极生成的Fe2+和H2O2在溶液中传输过程的浓差极化，可对电解槽中的溶液进 行搅拌。
电芬顿技术研究进展ppt-课件
Fe2+ +H2O2 → Fe3+ + ·OH+OH-
芬顿试剂能有效氧化去除难降解有机物,其实质是H2O2 在Fe2+的 催化作用下生成羟基自由基(·OH )。羟基自由基·OH 具有强氧化 性和很强的亲电加成性能, 可将大多数有机物氧化分解成小分子物 质。
Fenton 法类型
传统Fenton法 -Fenton 法 微波-Fenton法
电-Fenton 法
电-类Fenton法
光-芬顿法
在紫外光条件下，H202会分解，反应式为：
H202+hv→2HO ·
该反应的发生，降低了Fe2+的用量，减少了Fe2+的二次 污染，同时也保持了H202较高的利用率。同时紫外光和 Fe2+对H2O2的催化分解存在协同效应，即紫外光和Fe2+ 共存时H202的分解速率远大于Fe2+或紫外光时H2O2分解 速率的简单加和。
顿反应器和一个Fe(OH)3还原为Fe2+的电 解装置合并成一个反应器。Fe3+借助于
Fe2(SO4)3或Fe(0H)3污泥产生。每次投加 一定量原水，循环泵回流以保证电解槽
内的混合效果；初期运行时，加入浓
Fe2(SO4)3溶液与废水相混合，以满足初 期Fe3+浓度的要求；H2O2通过进料泵连续 投加。反应过程中形成的Fe(OH)3 经过 絮凝和pH调节后可重新使用，系统产生
电解槽内的电极反应如下：
阳极反应：
阴极反应：
Fe-2e-=Fe2+
2H2O-4e-=O2+4H+ 溶液中的反应：
零价铁为铁源的电-Fenton氧化体系的研究的开题报告
零价铁为铁源的电-Fenton氧化体系的研究的开题报
告
题目：以零价铁为铁源的电-Fenton氧化体系的研究
引言：环境污染已经成为全球面临的严重问题之一。
其中，水污染是影响人类健康和生物多样性的主要因素之一。
因此，治理水污染已成为重要的研究领域之一。
电化学氧化技术，特别是Fenton和电-Fenton 氧化技术是广泛应用于水处理的有效方式之一。
零价铁是一种重要的水处理材料。
然而，单独使用零价铁不能有效地去除污染物。
而在Fenton和电-Fenton氧化体系中，零价铁的作用是生成具有高活性的Fe(II)离子。
因此，研究以零价铁为铁源的电-Fenton 氧化体系具有重要意义。
研究目的：本研究旨在探索以零价铁为铁源的电-Fenton氧化体系的机理和适用条件。
研究内容及方法：本研究将以零价铁为铁源，采用电-Fenton氧化体系处理水相有机物。
具体实验条件为：以污染物降解率和COD去除率为评价指标，研究一定范围内的零价铁用量、过氧化氢用量和pH值对电-Fenton氧化体系的影响。
研究意义：本研究将探索以零价铁为铁源的电-Fenton氧化体系的机理和适用条件，为水处理提供有效的技术手段。
同时，也将探索零价铁的应用领域，为零价铁的进一步研究和开发提供新思路。
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电fenton技术
1、电fenton法的类型与机理1.1ef-fenton法
这种方法也称为阴极电解芬顿法。
其基本原理是O2在阴极还原为H2O2，Fenton与
Fe2+反应生成Oh，然后将有机物氧化为CO2和H2O，或小分子有机物。
o2+2e+2h+→h2o2（1）
h2o2+fe2+→fe3++oh-+oh(2)
哦+有机物→ CO2+H2O+小分子有机物（3）
反应(1)中的o2可以通过外界曝气的方式引入至电解反应器的阴极,也可利用阳极依
据反应式(4)或(5)析出的o2。
2h2o→o2+4h++4e(酸性介质)(4)4oh-→o2+2h2o+4e(碱性介质)(5)
在这种方法中，通常在外部添加Fe2+。
反应开始后，Fe2+会迅速氧化为Fe3+，但在
直流电场的作用下，Fe3+会迁移到阴极表面并还原为Fe2+，而H2O2可以在阴极持续产生，从而保证Fenton反应的持续发生。
在EF-Fenton工艺中，阳极通常是不溶性阳极材料，
如石墨、钛基氧化物电极或其他贵金属材料，而阴极通常是石墨、活性炭纤维等。
当电化
学反应器的阳极采用不溶性阳极材料时，阳极表面会生成oh。
反应式如下：
2h2o-2e→2oh+2h+(酸性介质)(6)oh--e→2oh(碱性介质)(7)
因此，在EF-Fenton工艺中，不仅可以通过Fenton反应生成Oh，还可以通过阳极生
成Oh
生oh,这即是ef-fenton法可高效降解有机物的原因。
1.2ef-feox法
也被称为牺牲阳极法，铁被用作阳极材料。
在电解过程中，铁被氧化溶解形成Fe2+，Fenton反应与外部添加的H2O2或O2阴极还原生成的H2O2发生，形成oh。
在EF-Fenton
和EF-FeOx工艺中，反应过程结束后必须去除水中的铁离子。
通常，铁离子是通过调节pH 值来沉淀的。
铁离子沉淀过程可以絮凝并去除胶体形式的有机物和一些大分子有机物。
在
这种方法中，由于阳极材料的溶解，需要频繁更换阳极材料；H2O2是外部添加的，因此试剂成本较高。
1.3 FSR法
fsr法即fenton污泥循环系统,又称fe3+循环法。
该系统包括一个传统的fenton反
应器和一个将fe3+转化为fe2+的电化学反应器。
在fenton反应器内fe2+转化为fe3+,在
电化学反应器内fe3+被还原为fe2+,然后重新进入fenton反应器再次利用。
该工艺可以
实现铁盐的循环使用,避免了大量含铁污泥的处置问题。
另外,ef-fenton法和ef-feox法
同样也可通过增加一个电化学反应器的方式实现铁离子的循环。
利用上述各种电fenton
法处理含有颗粒物或胶体物时,由于铁盐的存在,水中胶体脱稳,且少量铁盐形成沉淀起到
絮凝作用,造成部分胶体态有机物和颗粒态有机物被吸附或网捕。
电解产生的气体(h2、
cl2、o2等)与吸附有机物的沉淀结合,在浮力作用下,上升到液面,从而将部分胶体态有机
物和颗粒态有机物从水中清除。
2、与其他高级氧化技术的特点比较
湿式空气氧化（WAO）是利用氧气或空气作为氧化剂，在高温（150~350℃）和高压（0.5~20MPa）下氧化水中溶解或悬浮的有机物或还原的无机物，从而去除污染物。
超临
界水氧化技术具有反应速度快、氧化效率高的特点，但超临界技术的发展并不完善，对反
应条件和设备的要求太高。
与湿式氧化和超临界氧化相比，电芬顿法可在室温常压下进行，且有机物的盐度较高；光化学（催化）氧化是氧化剂在光辐射下产生具有强氧化能力的自
由基，并通过这些强氧化自由基氧化污染物的过程。
根据氧化剂的不同，光氧化可分为
UV/H2O2、UV/O3、UV/H2O2/O3等体系。
光化学（催化）氧化技术具有操作简单、反应条件温和的特点，但也存在光能利用率低、催化剂价格昂贵的缺点；与普通Femon法相比，电Femon法虽然增加了能耗，但提高了有机氧化效率，节省了试剂成本；与普通电化学氧化
法相比，由于铁盐的引入，Femon电氧化法的电导率得到了提高。
因此，不仅大大提高了
有机物的降解效率，而且节约了电耗。
随着高性能电催化材料和电化学反应器的不断发展
以及工艺研究的不断完善，电-费蒙法在有机化合物的降解中具有良好的应用前景。