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助催化剂强化电芬顿技术去除水中难降解有机物的研究进展

2021-09-07郑豪程松沈晨于伟华刘福强

土木与环境工程学报 2021年6期
关键词:催化剂

郑豪,程松,沈晨,于伟华,刘福强,

(1. 南京大学 环境学院;污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京 210023;2. 南京环保产业创新中心有限公司,南京 211106)

化工、医药、农药等行业生产过程中产生大量含多环芳烃、卤代烃、杂环类化合物、农药、抗生素等难降解有机物的工业废水,通常具有高毒性、高盐分等特征,已成为工业水处理领域的难点[1-2]。

对于工业废水中难降解有机物,通常采用氧化法、物化法等技术处理。近年来,高级氧化技术因作用效率高、适用范围广等优势而获得快速发展,其中以羟基自由基(HO·)为主导的芬顿氧化技术受到持续关注,但因H2O2利用率低、Fe2+用量大以及大量铁泥后续处置难等问题,限制了其进一步应用推广[3]。

电芬顿技术将电化学与芬顿技术相结合,主要优势包括:可原位生成H2O2,降低H2O2在运输、存储等过程的安全风险,缓解了一次性投加H2O2导致的自分解问题;阴极提供电子,将Fe3+有效还原为Fe2+,大幅减少铁泥产量;实现阳极氧化、电吸附等协同作用,显著提高有机物去除效率[4-6]。

笔者基于电芬顿原理、局限性以及强化方法,着重分析助催化剂强化电芬顿技术的原理、特性并展望了改良方向。

1 电芬顿及其强化方法

1.1 电芬顿原理

电芬顿技术以Fe2+和电化学产生的H2O2作为芬顿试剂的来源[7],通过Fe2+与H2O2发生芬顿反应生成HO·,从而实现污染物的高效降解,如式(1)~式(5)所示。

(1)

(2)

(3)

Intermediate products

(4)

CO2+H2O+Inorganic ions

(5)

电芬顿可以分为均相电芬顿和非均相电芬顿两大类。其中,均相电芬顿中Fe2+与H2O2在溶液中发生均相反应产生活性氧物种,而非均相电芬顿则以铁活性物种或将其负载至载体作为铁源催化剂,在其表面发生非均相反应并产生自由基。……

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