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高级氧化技术具有诸多优点,但也存在一些缺点:如·OH自由基产生率及利用率低、有机物矿化不完全、废水经长时间氧化处理后COD降到一定程度后难以进一步去除等。因此本文以苯酚为主要研究目标,分析了Fenton试剂高级氧化技术、微波辅助高级氧化技术以及电化学高级氧化技术对其降解效能,为提高高级氧化技术处理有机物的去除效能提供数据基础及理论依据。
通过测定Fenton试剂体系中·OH的含量,研究了不同操作条件对·OH的产生量的影响;并考察了不同底物为处理目标以及相同底物不同浓度时,有机物对Fenton试剂体系·OH利用率的情况;采用红外等测试手段初步探讨了Fenton试剂氧化苯酚过程中苯酚的降解途径。实验结果表明,溶液的pH值、Fe2+/H2O2比值以及H2O2加入量对Fenton试剂体系·OH产生量有很大影响,加入配体EDTA和催化剂MnO2,可提高·OH的生成量;底物的类型以及初始浓度对Fenton试剂·OH的利用率有很大的影响;由实验数据以及参考文献推断苯酚的降解过程分为三个阶段:第一阶段,苯酚被·OH进攻,苯环被打开,可能生成了苯醌类物质以及有机酸物质;第二阶段,生成的苯醌以及有机酸物质被进一步氧化,生成了含C=C双键的有机物;第三阶段,生成的含C=C双键的有机物被进一步氧化降解。
通过筛选微波催化剂,对微波辅助Fenton试剂高级氧化技术降解苯酚进行了研究。实验表明,活性炭经微波辐照后,对酸性有机物更有利于吸附,且微波与活性炭具有协同作用;将微波与Fenton技术联用,由于其协同作用,溶液中·OH的产生量增加,苯酚的去除率以及降解速率有所提高,但是降解路径相同。
研究了电Fenton体系对苯酚的降解效能,通过分析苯酚的降解率、降解速率以及反应活化能,比较电Fenton对传统Fenton体系的强化作用。实验发现,电极材料的催化活性直接影响电化学高级氧化技术对苯酚的去除效能;当电解电压、极板间距、电解质浓度不同时,电Fenton体系中·OH的产生量也不同,因此对苯酚的去除规律也不同;与传统Fenton试剂相比,电Fenton不但可以节省亚铁离子的投加量,还能由于电化学对Fenton试剂的强化作用,使得·OH产生量提高,苯酚的降解速率增大,反应活化能降低,但是没有改变苯酚降解路径。
微波以及电化学可以降低Fenton反应活化能,提高·OH产生率以及利用率,但是可能由于反应过程中产生了有机酸物质,这类物质很难被氧化,从而出现COD降解到一定程度很难被进一步去除的现象。