基于磁性纳米粒子类芬顿催化剂的合成研究文献综述
2020-04-28 20:27:03
近年来随着工业的发展,产生的各种有机物的种类和数量日益增多,由此产生的高浓度、高毒性的废水难以采用传统的物理化学方法或生物降解等方法进行有效的处理,因此生物难降解废水的处理技术成为环境科学与技术的热点。
Fenton氧化法作为一种高效、实用的高级氧化技术(advanced oxidation process, AOPs),因其具有操作简单、对环境友好、处理后生物降解性能得到提高等优点而被广泛应用于印染、石化和医药等行业废水的处理过程中。
按照催化剂的物相,可将Fenton催化氧化法分为均相Fenton和异相Fenton法,前者以游离的Fe2 为催化剂,后者以含铁的固体材料为催化剂。
对于均相Fenton,科学家提出了两种机理来解释Fenton试剂的强氧化性,一种是1934 年由Haber和Weiss首次提出的羟基自由基(#8226;OH) 机理,他们指出Fe2 在反应过程中起催化作用,Fe2 /Fe3 的电子转移催化分解H2O2产生强氧化性的#8226;OH,它的氧化电位高达2.80V,仅低于氧化性最高的氟(3.03V)。
另一种机理是由Bray和Gorin首先提出并被不断完善的高价铁氧中间体机理,他们认为反应过程中产生的氧化性很强的中间产物是FeO2 或FeO3 ,而不是#8226;OH。
均相Fenton反应过程需要50#8212;80ppm的铁离子浓度,远高于欧盟指导委员会对于水体中铁离子浓度不能超过2 ppm的规定,此外反应后会产生大量的铁污泥,因此反应需要的最佳pH值3左右,需要预先调节废水的 pH 值,从而增加了水处理的运行成本。
为了解决上述问题提出了异相Fenton催化氧化,与典型的均相Fenton反应不同的是,异相Fenton反应是在固体催化剂表面与H2O2反应生成强氧化性的物种,然后将吸附在催化剂表面的有机污染物分子氧化降解。
绝大多数异相Fenton催化剂用完之后能够从反应体系中分离并重复利用,这不仅解决了传统均相Fenton反应过程中产生大量铁污泥的问题,减少二次污染的产生,还降低了处理的成本。
异相Fenton法的另一个优点在于它能够实现在接近中性条件下催化降解污染物,这也成为近几年来异相Fenton反应研究的热点。
铁基异相 Fenton 法能够有效地提高H2 O2的利用率,减小处理成本。