电 Fenton 法降解废水中有机物1、电 Fent on 法的类型与机理 1.1 EF-Fenton 法 该法又称阴极电解 Fenton 法,其基本原理是 O2 在阴极还原为H2O2,并与 Fe2+发生 Fenton 反应生成 OH·,OH·继而将有机物氧化为CO2 和 H2O,或者小分子有机物。 O2+2e+2H+→H2O2 (1) H2O2+Fe2+→Fe3++OH-+OH· (2) OH·+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) 该法中 Fe2+一般通过外部添加,反应开始后 Fe2+会被快速氧化为Fe3+,但 Fe3+在直流电场的作用下迁移至阴极表面,并被重新还原为Fe2+,而 H2O2 可在阴极连续产生,这样就保证了 Fenton 反应持续发生。EF-Fenton 法中阳极通常为不溶性阳极材料,如石墨、钛基氧化物电极或其他贵金属材料,阴极通常为石墨、活性炭纤维等。当电化学反应器的阳极采纳不溶性阳极材料时,阳极表面就可以产生 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 法中不但可通过 Fenton 反应产生 OH·,阳极亦可产生 OH·,这即是 EF-Fenton 法可高效降解有机物的原因。1.2 EF-Feox 法 又称牺牲阳极法,以铁作为阳极材料,电解时铁被氧化溶解生成Fe2+,与外部添加的 H2O2 或 O2 在阴极还原产生的 H2O2 发生 Fenton 反应生成 OH·。在 EF-Fenton 法和 EF-Feox 法中,反应过程结束后,水中的铁离子必须被去除。一般通过调节 pH 值使铁离子形成沉淀。铁离子沉淀过程可起到絮凝去除以胶体形式存在的有机物及部分大分子有机物的作用。该法中由于阳极材料的溶解,因此需要常常更换阳极材料;H2O2 由外部添加,故试剂费用较高。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,避开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...
