2 Fenton试剂的影响因素
根据上述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、 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。
2. 1 溶液pH值
溶液pH值对Fenton试剂的影响较大,按照经 典的Fenton试剂反应理论, pH值过高或过低都不 利于OH·的产生。当pH值过高时,会抑制反应式 (1)的进行,使生成OH·的数量减少;当pH值过低 时,由式(3)可见, Fe3+很难被还原为Fe2+,从而使 式(1)中Fe2+的供给不足,也不利于OH·的产生。 研究表明, Fenton反应的pH值范围在3~5之间, 效果最佳[6]。
2. 2 反应温度
对于一般的化学反应,随着反应温度的升高,反 应物分子平均动能增大,反应速率加快。对于 Fenton反应系统,温度升高,OH·的活性增大,有利 于OH·与废水中有机物的反应,可提高废水COD 的去除率;当温度过高时,会促使H2O2分解为O2 和H2O,不利于OH·的生成,反而会降低废水COD 的去除率。陈传好[7]等人发现Fe2+-H2O2处理洗 胶废水的最佳温度为85℃。
2. 3 H2O2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[8-9]。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OH·产率增大,提高了 H2O2的利用率,进而提高了总的氧化效果。
2. 4 催化剂种类和浓度
能催化H2O2分解生成OH·的催化剂很多, Fe2+(Fe3+、铁粉、铁屑)、Fe2+/TiO2、Cu2+、Mn2+、 Ag+、活性炭等均有一定的催化能力[10-17],不同催 化剂存在下H2O2对难降解有机物的氧化效果不 同,不同催化剂同时使用时能产生良好的协同催化 作用。
FeSO4·7H2O是催化H2O2分解生成羟基自由 基最常用的催化剂。一般情况下,随着Fe2+用量的 增加,废水COD的去除率先增大,而后呈下降趋势。 其原因是:在Fe2+浓度较低时,随着Fe2+的浓度增 加,单位量H2O2产生的OH·增加,所产生的OH· 全部参与了与有机物的反应;当Fe2+的浓度过高 时,会迅速产生大量的活性OH·,OH·同基质的反 应相对较慢,使未消耗的游离OH·积聚,这些OH· 彼此相互反应生成水,导致部分H2O2无效分解。 研究表明,催化剂的投加量与H2O2投加量之比与 处理的有机物种类有关[6]。