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Fe2+ +H2O2 ——Fe3++ OH-+HO˙ ˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙(1)
Fe2+ + HO˙ ——Fe3++ OH- ˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙(2)
H2O ˙+Fe3+ —— Fe2+ +O2 +H+ ˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙(3)
HO˙+H2O2 ——H2O +HO2˙ ˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙(4)
Fe2+ +HO˙——Fe3+ +HO2- ˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙(5)
Fe3+ +H2O2—— Fe2+HO2 +H+ ˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙(6)
3、Fenton试剂类型
Fenton试剂自出现以来就引起了人们的广泛青睐和重视,并进行了广泛的研究,为进一步提高对有机物的氧化性能,以标准为基础,发展成了一系列机理相似的类Fenton试剂,如改性-Fenton试剂、光-Fenton试剂、电-Fenton试剂、配体-Fenton试剂等。
标准Fenton试剂
标准Fenton试剂是由Fenton试剂Fe2+和H2O2组成的混合体系,它通过催化分解H2O2 产生HO˙来攻击有机物分子夺取氢,将大分子有机物降解成小分子有机物或CO2和H2O,或无机物。
反应过程中,溶液的pH值、反应温度、H2O浓度和Fe3+的浓度是影响氧化效率的主要因素,一般情况下,pH值3~5为Fenton试剂氧化的最佳条件,pH值的改变将影响溶液中铁的形态的分布,改变催化能力。降解速率随反应温度的升高而加快,但去除效率并不明显。
在反应过程中,Fenton试剂存在一个最佳的H2O2和Fe2+投加量比,过量的H2O2 会与HO˙发生反应(4);过量的Fe2+会与HO˙发生反应(5),生成的Fe3+又可能引发反应(6)。
改性-Fenton试剂
利用Fe(Ⅲ)盐溶液、可溶性铁以及铁的氧化矿物(如赤铁矿、针铁矿等)同样可使H2O2催化分解产生HO˙,达到降解有机物的目的,这类改性Fenton试剂,因其铁的来源较为广泛,且处理效果比标准下cnt门n试剂处理效果更为理想,所以得到广泛应用。使用Fe(Ⅲ)替代Fe(Ⅱ)与H2O2组合产生的HO˙反应式基本为:
Fe3+ +H2O2 ——[Fe (HO2)]2+ +H+
[Fe ( HO2 )]2+ —— Fe2++HO2˙
Fe2++H2O2 ——Fe3+ +OH-+HO˙
为简单起见,上述反应中铁的络合体中都省去了H2O 。当pH>2时,还可能存在如下反应:
Fe3++OH-——[Fe(OH)]2+
[Fe (OH)]2++H2O2——[Fe(HO)(HO)2)]2++H+
[Fe(HO)(HO2)]2+—— Fe2++HO2 ˙ +OH-
光-Fenton试剂
在Fenton试剂处理有机物的过程中光照(紫外光或可见光)可以提高有机物的降解效果,如当用紫外光照射Fenton试剂,处理部分有机废水时,COD去除率可提高10%以上。这种紫外光或可见光照下的Fenton试剂体系,称为光-Fenton试剂。在光照射条件下,除某些有机物能直接分解外,铁的羟基络合物(PH值为3~5左右,Fe3+主要以[Fe(OH)]2+形式存在)有较好的吸光性能,并吸光分解,产生更多HO˙,同时能加强Fe3+的还原,提高Fe2+的浓度有利于H2O2催化分解,从而提高污染物的处理效果,反应式如下:
4Fe(HO)2++hv——Fe2+ +HO˙+HO2˙+ H2O
Fe2++H2O2 ——Fe3+ +HO˙+HO-
Fe3+ + H2O2 ——[Fe (OH)]2+ +H+
[Fe (OH)]2+——Fe2++ HO2˙
配体-Fenton试剂
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