Fenton试剂法的氧化机理和影响因素.doc

Fenton试剂法的氧化机理和影响因素 简介: Fenton试剂法是目前应用较多的一种催化氧化法。能氧化许多有机分子且系统不需要高温高压，对大数醇类、酮类、酯类等有较好的氧化效果，苯酚、氯酚、氯苯等也能被氧化。 1894年，化学家Fenton首次发现有机物在(H202)与Fe2+组成的混合溶液中能被迅速氧化，并把这种体系称为标准Fenton试剂。在催化剂作用下，过氧化氢能产生两种活泼的氢氧自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化。可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，氧化效果十分明显。接下来我们将从Fenton试剂法的氧化机理和影响因素两个方面做具体阐述，以便于更好的运用到今后的学习和工作当中去。1. Fenton试剂法的氧化的机理为：Fe2+ + H2O2Fe3+ + OH- + OH (1) Fe2+ + OHFe3+ + OH- (2) Fe3+ + H2O2Fe2+ +HO2 + H+ (3) HO2 + H2O2O2 + H2O + OH (4) RH + OHR + H2O (5) R + Fe3+R+ + Fe2+ (6)R + O2ROO+CO2 + H2O (7)Fe2+与 H2O2反应很快，生成OH，其氧化能力仅次于氟，另外OH自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能力具有很强的加成反应特性。在反应过程中同时有Fe3+生成， Fe3+可以与H2O2反应生成Fe2+，生成的 Fe2+ 再与H2O2反应生成OH，可见在反应过程中Fe2+是很好的催化剂。生成的OH 可以进一步与有机物RH 反应生成有机自由基R，R进一步氧化，使有机物结构发生碳链断裂，最终氧化成为 CO2和 H2O。2.Fenton试剂法的影响因素： 根据Fenton试剂反应的机理可知，OH是氧化有机物的有效因子，而Fe2+、H2O2、OH-决定了OH的产量，因而决定了与有机物反应的程度。影响该系统的因素包括溶液pH值、Fenton试剂的配比、反应温度、H2O2投加量及投加方式、催化剂种类、催化剂与H2O2投加量之比等。（1）溶液的pH值 Fe2+在溶液中的存在形式受制于溶液的pH值，在中性和碱性环境中，Fe2+不能催化H2O2产生OH 。普遍认为，当pH值在2一4时，处理效果较好。（2）Fenton试剂的配比(Fe2+:H202） 在 Fenton反应中，Fe2+起到催化H202产生自由基的作用，在无Fe2+条件下，H2O2难于分解产生自由基 ，当Fe2+浓度很低时，反应速度很慢，自由基的产生量小，使整个过程受到限制;当Fe2+浓度过高时，会被氧化成Fe3+，造成色度增加。（3) 反应温度 温度对Fenton试剂处理废水的影响较为复杂。适当的温度可以激活OH自由基，温度升高OH自由基的活性增大，COD去除率提高，但也会使H202分解,不利于OH的生成。经研究表明最佳温度在30左右。（4） H2O2的投加方式 保持H2O2总投加量不变，分批投加，可提高废水的处理效果。因为分批投加(H202)/(Fe2+)的比值相对较低，从而使OH的产率增加，提高了H2O2的利用率，提高了总的氧化效果。（5）反应时间 Fenton 试剂处理有机废水时，反应开始阶段COD的去除率随时间的延长而增大。一定时间后，COD的去除率接近最大值，而后基本稳定。Fenton试剂处理难降解废水的反应时间与催化剂、废水pH值及所含有机物种类有关。 此外，Fenton试剂是否配用催化剂和絮凝剂对处理效果也有影响。Fenton试剂反应最常用的催化剂是FeSO4.7H20，其他的催化剂如Fe+/Ti02,Cu2+,Mn2+，活性炭等均有一定的催化能力，可以根据污染物的种类确定不同的催化剂。优点：Fenton试剂是一种常用的高级氧化技术，相对其他氧化剂而言，具有操作过程简单、反应易得、费用便宜、无需复杂设备且对环境友好性等优点。应用：Fenton试剂氧化法在废水处理中的应用研究是环境科学研究的主要方向之一，是化学氧化法处理废水的主要方法。但目前的应用仍仅限于普通的Fenton试剂氧化法。 Fenton试剂氧化法在工业废水处理中的应用研究利用Fenton试剂催化氧化法对一工厂的染化废水进行了预处理, 处理后废水的可生化性大大提高,为进一步的生化处理提供了必要的条件。并利用脱氨-催化氧化活性炭吸附的综合工艺对某一苯胺类生产的综合废水进行了处理,经联合工艺处理后,苯胺类物质及COD含量均达到了国家排放标准,比传统的单纯利用活性炭吸附处理节约了费用,为此类废水的处理提供了切实可靠的处理工艺。参考文献: 1. 刘