电芬顿法处理电镀废水1电芬顿法简介 高级氧化技术的概念最早是由Glaze等人在1987年提出的，以产生羟基自由基(OH)为标志。近年来发展起来的以Fenton反应为基础的高级氧化技术(AdvancedOxidationProcesses，AOPs)，主要包括Fenton法和类Fenton法。传统的芬顿反应不能实现铁的循环、pH范围狭小（最佳2.03.5）、铁离子本身也捕获自由基，双氧水利用率不高，限制了其在水处理中的应运。由于羟基自由基的寿命短暂，常在外界条件的辅助作用下，如紫外线、电场等条件，强化其处理效果，拓宽在水处理中的应运，主要有光芬顿法、电芬顿法、光电芬顿、紫外-芬顿等。其中电Fenton法，不仅具有电化学法的所有性质，而且可利用羟自由基的强氧化作用，逐渐成为Fenton试剂的主要发展方向，也是电化学技术的主流方向。2芬顿法原理 1894年，法国科学家FentonHJH发现亚铁离子与过氧化氢在酸性条件，能有效降解酒石酸。随着有机污染的加剧，这种方法为有机废水的处理提供了新的途径，具有划时代的意义。为了纪念FentonHJH的卓越贡献，将Fe2+/H2O2命名为Fenton试剂，这种反应称为Fenton反应。Fenton试剂能有效的无选择的氧化有机物，具有极强的氧化性。但对芬顿反应的机理不甚了解，科学工作者提出多种可能的设想。美国人用二甲亚飒(DMPO)作为自由基的捕获剂，用核磁共振的方法，捕获到自由基的信号，提出了自由基和氧化剂碎片机理。而后，walling和Norman及Jefcoate等人的研究也证实了这一结论。DavidR.等总结归纳了前人有关Fenton反应的机理(见表1-1)。目前普遍为大家接受的反应机制：过氧化氢与亚铁离子反应生成自由基(.OH)和氢氧根离子(OH-)，其中自由基具有很高的氧化电极电位(见表1.2)，因此，芬顿试剂在水处理中主要利用自由基的强氧化性。除了亚铁离子可以实现Fenton反应以外，其他的过渡金属离子(如Cu2+等)也可以将过氧化氢催化分解为自由基和氢氧根离子。 电芬顿技术是在Fenton试剂的基础上发展起来的电化学处理技术之一。电-Fenton法(EF)可以分为两种形式。一种是可溶性亚铁盐与在微酸性溶液阴极上生成的H2O2发生Fenton反应，电化学与Fenton很好的结合起来，这种方法所用的电极多为石墨、碳毡等等；另一种方法是牺牲阳极法，金属电极作为阳极溶解出亚Fe2+，与外援加入的H2O2进行Fenton反应，其反应机理如下： 电芬顿反应对污染物的去除机理也非常复杂，目前普遍认同的也是基于羟基自由基的强氧化作用。由于电芬顿的形式不一，其产生羟基自由基的方式也不一样，但在对污染物的降解中，研究者普遍认为同Fenton试剂的作用类似，主要是阴阳极作用产生的自由基的强氧化作用氧化分解、消除污染物。3电芬顿法的特点 电-Fenton技术相对于传统的Fenton技术具有如下优点： (1)用石墨、碳毡等作为电化学反应的阴极，在酸性条件下，将通入阴极的氧化转化成双氧水，所以双氧水不用外援投加，降低了处理成本，也减小双氧水在运输过程中的危险。 (2)通入电解液中的氧气只有一部分转化为双氧水，其它以气体形式释放出，对电解液起到搅拌的作用，使电解液混合均匀，对极化现象起到预防作用。 (3)电化学反应能提供持续Fe2+，极板溶解直接产生或Fe3+得到电子被还原为Fe2+，使得Fe2+可以循环使用；芬顿法需要投加铁盐，成本高，产生污泥量多，处理后出水色度较高、阴离子含量高，电芬顿不存在这个问题； (4)电芬顿降解污染物，除了自由基的氧化作用，还有电混凝、电氧化、电还原、电气浮等过程，或这几种过程的联合协同作用。4电芬顿法在水处理中的应用 HuangYH等使用电-Fenton方法处理石油化工废水，实验结果显示表明，使用牺牲铁阳极提供Fe2+与外援加入的H2O2组成的电-Fenton法对废水COD有较高的去除效果，并与O3、O3/H2O2、次氯酸钠及传统Fenton法的处理效果进行比较，电芬顿去除效果明显好于其他几种方法。BrillasE等采用电芬顿法降解苯胺。CristinaFlox等采用以Pt作阳极的电芬顿和光电芬顿处理靛蓝染料废水，使用BDD作阳极的电芬顿和使用Fe2+和Cu2+联合催化以Pt为阳极的光电芬顿，都能使靛蓝染料完全矿化。MarcoPanizza等采用阴极产生双氧水的电芬顿降解合成染料，考察了各种因素对降解效果的影响。ZhouMH等采用电芬顿法处理甲基红，用PTFE作为阴极，考察了电解质Na2SO4的浓度、pH、亚铁离子浓度和污染物浓度对甲基红去除的影响，结果发现，甲基红的降解分两个阶段，第二阶段比第一阶段降解速率慢。ZhangH等采用电芬顿去除垃圾填埋场COD，考察了反应时间、极板间距、电流密度、H2O2/Fe2+的摩尔比对降解的影响,结果表明电芬顿能有效降解垃圾渗滤液中有机物，比普通芬顿不仅具有高效性，而且更经济。BrillasE等等采用阳极氧化、电芬顿和光电芬顿对除草剂3,6二氯2甲氧基苯甲酸进行了研究。ZhaoX等采用电混凝及电芬顿技术降解线路板废水。ZhaoX等采用电混凝及电芬顿技术去除砷，用DSA和铁板作为极板，DSA极板上砷被氧化，然后通过混凝沉淀去除，研究了共存离子对砷去除的影响，发现Ca、Mg离子促进砷的去除，Cl-、CO32-、PO43-等离子抑制砷的去除。BoyeB等使用阳极氧化、电芬顿、光电芬顿等方法降解除草剂2,4,5-T。PanizzaM等采用电芬顿法降解萘磺酸和蒽醌磺酸的有机工业废水。廉雨等采用电芬顿氧化法处理酸性橙模拟废水，电芬顿氧化法能够高效地分解酸性橙分子结构中偶氮键和萘环，提高废水的可生化性。