改性石墨电极为双室电芬顿电极对甲基橙降解的研究文献综述
2020-05-17 21:38:12
1.课题背景 1.1目前现状和芬顿法发展历史 电芬顿技术是近年来在水处理技术中发展起来的一种新型电化学高级氧化技术,由于其可以在原位产生芬顿试剂,因此受到越来越多的关注。
1964年Eisenhauer 首次烧基苯废水的处理研究[1]。
近些年,随着科学技术的发展,将芬顿法和其他技术结合,用于废水处理的研究也越来越多。
近些年发展起来的电芬顿法优势是一种经济、环保型的废水处理方法,解决了 Photo/Fenton法中光量子效率低和自动生成H2O2的机制不完善等缺点[2]。
超声芬顿试剂偶合法(US-Fenton法)也在废水处理中得到了广泛的应用[3]。
1.2芬顿法的原理[4] 芬顿反应一般都是在酸性条件下进行,反应的最佳PH值条件是PH值为2-4芬顿反应是由 Fe2 和 H2O2 之间的催化氧化反应,催化生成羟基自由基(-OH),反应过程中的 Fe2 是作为反应的催化剂,与 H2O2 经过反应产生羟基自由基(-OH),主要起到氧化作用。
芬顿反应的作用原理如下: H2O2 Fe2 H →Fe3 #183;OH H2O (1) EF 法反应还原溶解氧生成 H2O2,如离子反应式 (2)、(3)所示,反应得到的 H2O2 继续与 Fe2 发生芬顿反应,可以产生#183;OH。
O2 2H 2e-→H2O2 (2) Fe3 e-→Fe2 (3) 2.电芬顿的优点 与传统的化学芬顿法相比,电芬顿法具有独特的优点:①电芬顿法可以实现原位生产 H2O2,有效避免试剂在运输、储存或者处理方面的风险;②由于电芬顿系统内可以实现H2O2的原位生产和 Fe2 的阴极还原,因此反应过程中不需要或者只需投加少量的化学试剂,能够保证反应的持续性,大幅降低了处理成本;③处理过程清洁,Fe3 可以有效还原为Fe2 ,减少污泥产量,并且几乎不存在二次污染情况;④处理设备相对简单,电化学操作过程的主要参数为电流或电压,易于实现自动化程序控制;⑤在电芬顿系统中,除了主要的羟基自由基的氧化作用外,还有阳极氧化,电吸附等电化学过程协同,处理效率比传统芬顿法高;⑥占地面积小,处理周期短;⑦易于和其它处理方法相结合,便于综合治理过程。
3.电芬顿体系中的阴极材料 过氧化氢的电化学合成,也被称为”电化学过氧化”过程[5],是一种间接的电化学氧化反应,由于在较低电位条件下即可诱发这类阴极氧还原过程,近些年来受到广泛的关注。
在电解池中,向阴极附近鼓曝纯 O2或者空气,在溶液介质中,O2以溶解氧形式存在并传递至阴极表面,通过两电子的氧还原反应(E0=0.695V/SHE)连续的产生 H2O2,如式(2)所示。