紡織印染行業(yè)中的廢水排放,不僅污染水資源,而且對(duì)生物體造成一定影響.隨著能源危機(jī)和環(huán)境的不斷惡化,紡織工業(yè)“十一五”發(fā)展綱要指出“,十一五”期間的降耗指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)分別為1t纖維耗水量需比2005年降低20%、單位產(chǎn)值的污水排放量需比2005年降低22%.紡織印染廢水主要來(lái)源于預(yù)處理、染色和整理等工序,其色度大,有機(jī)物含量高,可生化性差.[1]退漿和染色廢水化學(xué)需氧量(COD)高,生物需氧量(BOD)相對(duì)較低,高的COD/BOD值使廢水很難生物降解.因此,退漿和染色廢水的降解工藝引起了人們的廣泛關(guān)注.
高級(jí)氧化技術(shù)被逐漸應(yīng)用到廢水處理中,其中,Fenton法價(jià)格低廉、無(wú)毒,幾乎可使印染廢水完全脫色和去除COD,逐漸成為染料降解和脫色的主要方法.本文主要介紹Fenton法及其在紡織印染中的應(yīng)用.
1 Fenton反應(yīng)
1984年,H.J.HFenton發(fā)現(xiàn)Fe2+可通過(guò)H2O2促進(jìn)蘋(píng)果酸的氧化,揭開(kāi)了Fenton試劑的應(yīng)用序幕.過(guò)氧化氫與亞鐵離子的結(jié)合即為Fenton試劑.其實(shí)質(zhì)是H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反應(yīng)活性的羥基自由基·(OH)·,OH具有很強(qiáng)的氧化能力,可與大多數(shù)有機(jī)物和許多無(wú)機(jī)溶液以高速率常數(shù)反應(yīng).[2]501其中,Fe2+起催化作用,而H2O2起氧化作用.可用反應(yīng)式(Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH)表示.[3]1269
Fe3+能催化分解H2O2,H2O2與Fe3+的反應(yīng)(也稱(chēng)為類(lèi)Fenton反應(yīng))主要產(chǎn)生活性自由基HO2·,其反應(yīng)式為[4]1226:Fe3++H2O2→Fe2++H++HO2·.
雖然Fe3+比Fe2+價(jià)格便宜,Fe3+有利于廢水的降解,但是對(duì)H2O2的分解速率和有機(jī)物氧化速率不如Fe2+,所以關(guān)于Fe3+的報(bào)道并不多.[5]
Fenton法處理廢水時(shí)間長(zhǎng)、H2O2利用率較低.為提高對(duì)有機(jī)物的去除效果,以標(biāo)準(zhǔn)Fenton試劑為基礎(chǔ),將紫外光、可見(jiàn)光、超聲波、微波、電等引入,提高了Fenton試劑的利用率.高級(jí)氧化技術(shù)除Fe2+能催化分解H2O2外,一些過(guò)渡金屬(例如Co、Cd、Cu、Ag、Mn、Ni等)以及Fe3+可以加速或者替代Fe2+使H2O2分解產(chǎn)生·OH[6],因其反應(yīng)基本過(guò)程與Fenton試劑類(lèi)似而稱(chēng)之為類(lèi)Fenton試劑.
1.1光Fenton法
當(dāng)有光(紫外光、可見(jiàn)光)輻射時(shí),Fenton試劑氧化性能有很大改善,有機(jī)物分解速率可大大提高.KaiqunWu等[7]證實(shí)可見(jiàn)光比黑暗條件更易加快孔雀綠的分解速率.雖然日光有利于有機(jī)物的降解,但效果不如紫外線好.光Fenton法自由基機(jī)理簡(jiǎn)述如下[8]:
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