電-Fenton法處理難降解有機(jī)廢水技術(shù)的進(jìn)展

摘要：電-Fenton法是高級(jí)氧化技術(shù)的一種，體系中由電解產(chǎn)生H202在Fe2+催化作用下產(chǎn)生活潑的·OH（羥基自由基），引起一系列的反應(yīng)，加快還原性物質(zhì)的氧化，從而達(dá)到降解有機(jī)物的效果。文章主要介紹了電-Fenton反應(yīng)的機(jī)理以及其在處理難降解廢水中的應(yīng)用技術(shù)和發(fā)展?fàn)顩r。

關(guān)鍵詞：電-Fenton；廢水處理；難降解有機(jī)物；氧化技術(shù)

高級(jí)氧化技術(shù)是當(dāng)今最可能被工業(yè)化應(yīng)用的氧化工藝之一。它通過(guò)反應(yīng)中的-OH直接氧化降解污染物，-OH有極強(qiáng)的氧化能力，對(duì)于有機(jī)物降解和脫色卓有成效，去除率高，而自身還原為水。電-Fenton法自動(dòng)產(chǎn)生H2O2、Fe2+的機(jī)制比較完善，從而產(chǎn)生-OH，除羥自由基-OH的氧化作用外，還有陽(yáng)極氧化，電吸附等。

一、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外20世紀(jì)80年代中后期已廣泛開(kāi)展了用電-Fenton技術(shù) 處理難降解有機(jī)廢水的研究。A·Ventura等用水銀做陰極，多個(gè) 串聯(lián)的鉑片做陽(yáng)極，對(duì)難降解性有機(jī)除草劑莠去津進(jìn)行了研 究。試驗(yàn)結(jié)果表明：電-Fenton法比Fenton試劑法氧化的更快更 徹底。HsiaoY等利用石墨作陰極對(duì)酚和氯苯的氧化進(jìn)行了研 究，F(xiàn)e2+和H2O2的再生均在陰極上進(jìn)行，酚和氯苯的氧化率較普 通Fenton法大大提高。HuangYaohui等利用鐵片做陽(yáng)極產(chǎn)生的 Fe2+和用石墨做陰極產(chǎn)生H2O2的處理含六胺的石油化工廢水， COD去除率在80%以上。Enric Brillas等利用Pt作陽(yáng)極和一個(gè)充 碳一聚四氯乙烯作陰極（用于生產(chǎn)-OH）對(duì)2.4-D進(jìn)行了降解， 濃度較低時(shí)2.4-D的礦化程度達(dá)90%，若采用與光-Fenton法相 結(jié)合的方式2.4-D可完全礦化。

國(guó)內(nèi)鄭曦等以多孔石墨電極為陰極，對(duì)有機(jī)染料工業(yè)廢水 進(jìn)行降解脫色反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，COD的去除率大于80%，染 料的脫色率達(dá)100%。對(duì)酸性鉻藍(lán)的降解脫色研究中，以相同的 電解條件進(jìn)行試驗(yàn)，COD的去除率大于80%，酸性鉻藍(lán)的脫色 率達(dá)100%。對(duì)茜素紅的研究，結(jié)果表明：電解處理15min內(nèi)，電 解處理1h，COD的去除率達(dá)80%，脫色率達(dá)98%。楊志新用鈦基 鍍IrO2/Ta2O5做陽(yáng)極電極，石墨做陰極，恒電流0.3A，Na2SO4濃度 3g/L，F(xiàn)e2+濃度為1mmoL/L，曝氣量40mL/min，初始pH為5.3，在此 條件下對(duì)100ppm的4-硝基酚電解2h，COD去除率84%，4-硝基 酚的去除率達(dá)99%。

二、應(yīng)用

電-Fenton（EF）法在水處理中有著極為廣泛的應(yīng)用，在工 業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)廢水、生活污水方面都有文獻(xiàn)報(bào)道。下面主要介紹 該方法在處理生物難降解的有機(jī)染物上的應(yīng)用。

（一）染料廢水

全世界每年在生產(chǎn)過(guò)程中估計(jì)有10%～15%的染料隨著污 水流失排放，而且大量反應(yīng)產(chǎn)物都具有致癌性。EF法對(duì)這些污 染物可以進(jìn)行有效的脫色和降低生物毒副作用。MarcoPanizza 等研究了電-Fenton試劑對(duì)含萘磺酸和蒽醌磺酸的工業(yè)廢水的處理，COD去除率為87%，脫色率為89%。Wang等人報(bào)導(dǎo)采用EF 法礦化偶氮染料酸性大紅14，在電流0.36A、Fe2+=1mmol/L、pH=3 的條件下，經(jīng)過(guò)360min的電解，可去除70%的TOC，而脫色率達(dá) 到100%。趙少陵等采用活性炭纖維電極法處理實(shí)際數(shù)種印染 殘液，其脫色率高達(dá)95%～98%。EF法對(duì)偶氮染另外有報(bào)道EF 法對(duì)偶氮染料酸性大紅120和活性黑5也獲得類(lèi)似的成功的降 解。

（二）除草劑和殺蟲(chóng)劑

由于長(zhǎng)期和大量使用農(nóng)藥，特別使難降解有機(jī)農(nóng)藥對(duì)人和 動(dòng)物有毒副作用，農(nóng)藥廢水處理究具有極現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。楊 新萍處理含氯化苯和對(duì)鄰硝基氯化苯二種有機(jī)氯農(nóng)藥廢水， COD和色度去除率分別為27.6%和72.0%。而對(duì)鄰硝基氯化苯廢 水在pH=6.0時(shí)，COD和色度去除率分別為73.0%和93.8%。Ede- lahi等人采用EF法降解敵草隆，10min之內(nèi)，COD去除率達(dá)到 93%。Guivarch等人通過(guò)EF法處理含有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑的污水可達(dá) 80%以上的礦化率．吳進(jìn)華、李小明等報(bào)道用EF法處理含樂(lè)果 廢水，在常溫，PH=2、H2O2/Fe2+為10，恒流0.5A，120min，COD降 解率81.65%，樂(lè)果在20min去除率99.4%。

（三）垃圾滲濾液

土地填埋法是處理城市固體廢棄物的重要處理手段，由此 產(chǎn)生的垃圾滲濾液是最難處理的一種高濃度有機(jī)廢水。已有研 究人員嘗試采用EF法處理垃圾滲濾液，LinShengH.Lin.等用絮 凝－電Fenton－SBR工藝處理垃圾滲濾液可以達(dá)標(biāo)排放，經(jīng)絮 凝后，COD和色度去除率可以達(dá)到50%，而后的電-Fenton進(jìn)一 步提高了COD去除率，色度去除率達(dá)到100%。對(duì)NH3-N和磷的 去除也可以在30min內(nèi)完成。張道斌、張暉、周家勇采取多次連 續(xù)方式投加H2O2，可提高垃圾滲濾液COD去除率。H2O2/Fe2+在 12∶1、H2O2投加7ml、電流2A、極間距1.3cm、PH=3、處理75min， COD去除率達(dá)到80%。

（四）酚類(lèi)廢水

酚類(lèi)化合物是在芳香環(huán)上帶有一個(gè)或多個(gè)羥基的化合物， 廣泛存在于印染、塑膠、醫(yī)藥、煉油、煉焦等工業(yè)廢水中。 Zucheng wu同等以氟化樹(shù)脂修飾的B-PbO2陶瓷作陽(yáng)極、Ni-Ti合 0金作陰極，在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下，苯酚的去除率可達(dá)100%。在 S S·Chou等人的研究中顯示出EF法處理廢水含有高濃度的六 甲基四胺（hexamine），EF可以達(dá)到80%以上的COD去除率。根據(jù) A．Mehemet等人報(bào)道采用EF法處理1.0mmol/L對(duì)硝基苯（PNP） 酸性溶液，COD可以達(dá)到95%以上的去除率。在Enric Brillas等 人的試驗(yàn)中，在0.050moI/LNa2SO4、pH=3的條件下，處理10～ 30L1000mg/L的苯胺，可以達(dá)到61%的礦化率。陳玉峰用EF法對(duì) 鄰笨二酚的COD去除率200分鐘內(nèi)達(dá)到90%以上。白煒、陳學(xué)民 用EF法處理苯酚濃度150g/L，在PH=2，反應(yīng)時(shí)間60min，電壓 10V，Na2SO4濃度為30g/L，去除率達(dá)到82%。

三、電-Fenton法的展望

盡管電-Fenton法處理有毒有害難降解廢水的研究已開(kāi)展 接近30年，但有關(guān)這方面的研究報(bào)道主要還集中于可行性研 究，電-Fenton法的電流效率較低，這就限制了它的廣泛應(yīng)用。 要真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用還有很多工作要做，提高電極材料的催 化性能、電流效率、降低能耗是今后的主攻方向，隨著對(duì)新型電 極材料以及Fe2+離子有效再生的進(jìn)一步深入研究，電-Fenton法 最終會(huì)成為一種有效的、具有發(fā)展前途的水處理技術(shù)。來(lái)源：谷騰水網(wǎng) 作者: 謝拯，劉祥萱，梁劍濤，張澤洋