fenton李玲芝.ppt

主要内容
概述
Fenton试剂的氧化机理
Fenton反应的影响因素
Fenton试剂类型
Fenton试剂在废水处理中的应用
Fenton试剂存在的问题及发展方向
1 概述
什么是Fenton试剂?
1894 在一项科学研究中发现,酸性水溶液中在H2O2与Fe2+共存的条件下可以有效的将酒石酸氧化,这项研究发现为人们分析还原性有机物和有机物的选择性氧化提供了一种新的方法。人们为了纪念这位伟大的科学家,将Fe2+ /H2O2 命名为Fenton试剂,使用这种试剂的反应称为Fenton反应。
1 概述
自20世纪60年代开始,Fenton试剂开始用于废水处理。
1964年Eisenhouser首次使用Fenton试剂处理苯酚及烷基苯废水,开创了Fenton试剂在环境污染物处理中应用的先例。
Fenton试剂在废水处理中主要用于去除COD、色度和泡沫等。
2 Fenton试剂的氧化机理
目前普遍为大家所接受的反应机理:H2O2 与Fe2+反应分解生成羟基自由基(·OH)和氢氧根离子(OH-),并引发连锁反应从而产生更多的其它自由基,然后利用这些自由基进攻有机质分子,从而破坏有机质分子并使其矿化直至转化为CO2、H2O等无机质。
2 Fenton试剂的氧化机理
氧化剂
反应式
标准电极电位/V
羟基自由基·OH
·OH+ H+ + e- = H2O

O3
O3 + 2H+ + 2e- = H2O + O2

H2O2
H2O2 + 2H+ + 2e- = 2H2O

MnO4-
MnO4- + 8H+ + 5e- = 4H2O + Mn2+

ClO2
ClO2 + 2e- = ClO2-

Cl2
Cl2 + 2e- = 2Cl-

表1 羟基自由基的标准电极电位与其他强氧化剂的比较
根据Fenton试剂反应机理可知,·OH是氧化有机物的有效因子,而[Fe2+]、[H2O2]、[OH-]决定了·OH的产量,因此影响Fenton试剂处理难降解有机废水的因素包括:
1. pH值
2. H2O2投加量及投加方式
3. 催化剂种类和投加量
4. 反应时间
5. 反应温度
3 Fenton反应的影响因素
pH值
按照经典的Fenton 试剂反应理论:
当pH的过高时不仅抑制值·OH的产生,而且使溶液中的Fe2+形成沉淀而失去催化能力;
当pH值过低时,Fe3+很难被还原为Fe2+,而使Fe2+的供给不足,不利于·OH的产生。
Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH- +·OH
Fe3+ + H2O2 Fe2+ + HO2 + H+
大量实验数据表明,Fenton反应系统的最佳pH值范围为3~5,该范围与有机物种类关系不大。
3 Fenton反应的影响因素
H2O2的投加量
由反应 Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH- +·OH
当H2O2浓度较低时,H2O2浓度增加,产生的·OH增加,所产生的·OH 全部参与了有机物的反应;
由反应·OH + H2O2 H2O + HO2 ·
HO2 · O2 + H+
2H2O2 O2 +2H2O
当H2O2浓度过高时,H2O2捕捉·OH,部分H2O2发生无效分解,释放出氧。
3 Fenton反应的影响因素
H2O2的投加方式
保持H2O2总投加量不变,将H2O2均匀地分批投加,可提高废水的处理效果。
其原因是: H2O2分批投加时,[H2O2]/[Fe2+]相对降低,即催化剂浓度相对提高,从而使H2O2的·OH产率增大,提高了H2O2利用率,进而提高了总的氧化效果。
3 影响Fenton反应的因素