芬頓氧化對(duì)難降解有機(jī)污染具有很高的去除能力，使其在廢水處理中具有很廣泛的應(yīng)用，其實(shí)質(zhì)是二價(jià)鐵離子和雙氧水之間的鏈反應(yīng)催化生成具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基，無(wú)選擇氧化水中的大多數(shù)有機(jī)物。除了傳統(tǒng)的芬頓氧化法外，目前研究應(yīng)用較多的均為類芬頓氧化法，包括電芬頓氧化、光芬頓氧化、微波芬頓氧化和超聲芬頓氧化等。

　　0 芬頓氧化法作用原理

　　芬頓氧化法通常是在酸性條件下，H2O2 在Fe2+ 存在下生成強(qiáng)氧化能力的·OH，并引發(fā)更多的其他活性氧，以實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的降解，其氧化過(guò)程為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。其中以·OH 產(chǎn)生為鏈的開始，而其他活性氧和反應(yīng)中間體構(gòu)成了鏈的節(jié)點(diǎn)，各活性氧被消耗，反應(yīng)鏈終止。其反應(yīng)機(jī)理較為復(fù)雜，這些活性氧僅供有機(jī)分子并使其礦化為CO2 和H2O 等無(wú)機(jī)物，從而使芬頓氧化法成為重要的高級(jí)氧化技術(shù)之一。芬頓氧化的鏈反應(yīng)通常包含以下反應(yīng)：

　　2 電芬頓氧化處理工業(yè)污水

　　與傳統(tǒng)芬頓氧化法不同，電芬頓氧化法利用電化學(xué)法產(chǎn)生Fe2+ 和H2O2 作為芬頓試劑，具有化學(xué)藥劑添加量少、電解過(guò)程可控性強(qiáng)( 控制參數(shù)主要為電流和電壓)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、污泥產(chǎn)生量少、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)，使其更受研究者的青睞，在工業(yè)污水處理上同樣具有較廣的應(yīng)用。

　　2.1 印染廢水

　　Alcocer 等人基于硼摻雜金剛石(BDD) 陽(yáng)極，研究了陽(yáng)極氧化、電芬頓氧化和光電芬頓氧化對(duì)三種含不同工業(yè)染料( 藍(lán)BR、紫SBL 和棕MF) 的污水的處理效果。結(jié)果顯示，存在Na2SO4 電解質(zhì)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)幾乎100% 的脫色，且依據(jù)脫色效率和溶液中溶解性有機(jī)碳的降解趨勢(shì)判斷，光電芬頓的氧化效率最高，陽(yáng)極氧化的效率最低。這項(xiàng)研究證明了在適當(dāng)?shù)臈l件下，基于BDD 電極的電芬頓氧化法在降解工業(yè)染料廢水中的潛在價(jià)值。

　　Bedolla-Guzman 等人采用BDD 陽(yáng)極和空氣擴(kuò)散陰極，對(duì)比了陽(yáng)極氧化( 包含電生成的H2O2)、電芬頓氧化和光電芬頓氧化處理偶氮染料活性黃160 的氧化效率。在電化學(xué)作用下，活性黃脫色速率較慢，而存在芬頓反應(yīng)后，氧化速率則明顯提升，且經(jīng)過(guò)約6h 電芬頓氧化處理后，溶液中主要有機(jī)物為草酸、乙酸、甲酸等小分子酸類物質(zhì)。

　　2.2 酒廠廢水

　　酒廠廢水具有高COD、TOC、顏色和低pH 值等特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境造成較大影響。Díez 等人報(bào)道了LED 光輻射輔助電芬頓氧化法處理酒廠廢水，他們以石墨板為陽(yáng)極，對(duì)模擬廢水，在最優(yōu)條件下實(shí)現(xiàn)了較高的脫色率和TOC 去除率，且整個(gè)過(guò)程能耗較低，僅為1kWh/g TOC。與此同時(shí)，還將其應(yīng)用于實(shí)際酒廠廢水的處理中，驗(yàn)證了該方法的適用性。

　　Moreira 等人將生化處理技術(shù)和電化學(xué)高級(jí)氧化技術(shù)結(jié)合處理酒廠廢水，并對(duì)比了多種不同的電化學(xué)高級(jí)氧化技術(shù)處理效率。他們采用了BDD 陽(yáng)極和碳- 聚四氟乙烯空氣擴(kuò)散陰極，其結(jié)果同樣顯示電芬頓氧化的處理效率明顯優(yōu)于陽(yáng)極氧化，而紫外光、太陽(yáng)光等光能作用又能進(jìn)一步促進(jìn)電芬頓氧化效率。

　　2.2 醫(yī)藥廢水

　　García-Montoya 等人研究了電化學(xué)氧化處理含醋氨酚和雙氯芬酸的醫(yī)藥廢水的降解效果。以BDD 電極為陽(yáng)極，不銹鋼板為陰極，外加電流從1.56～6.25mA/cm2 變化，當(dāng)采用陽(yáng)極氧化時(shí)，其礦化效率僅接近50%，而當(dāng)采用電芬頓氧化處理時(shí)，礦化效率提升至了80%。

　　Helena 等人采用一種新的生物電芬頓氧化法處理城市污水中常見(jiàn)的非甾體抗炎藥。在工藝中，強(qiáng)氧化性的羥基自由基的生成主要利用了細(xì)菌氧化有機(jī)底物產(chǎn)生的電子。在最優(yōu)條件下，酮洛芬的去除率為59%～61%，雙氯芬酸的去除率為87%～97%，布洛芬的去除率為80%～86%，萘普生的去除率為75%～81%。然而，將該法應(yīng)用于實(shí)際廢水處理中時(shí)，其降解速率和效率均略有下降，但是該研究結(jié)果還是為微污染廢水處理技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　2.2 城鎮(zhèn)污水

　　Komtchou 等人采用電芬頓氧化法降解處理城鎮(zhèn)污水中的卡馬西平，分別研究模擬廢水(12mg/L) 和濃縮城鎮(zhèn)污水(60～70μg/L) 的降解情況。對(duì)于模擬廢水，在最優(yōu)條件下，溶液的TOC 去除率和卡馬西平去除率分別可達(dá)52% 和73%，同時(shí)該方法還作為城市污水處理廠的三級(jí)處理工藝，測(cè)定實(shí)際廢水，結(jié)果顯示卡馬西平幾乎被完全去除。

　　Ren 等人開發(fā)了一種基于石墨烯改性陰極的直流電芬頓技術(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了城鎮(zhèn)污水深度處理和消毒處理。對(duì)于城鎮(zhèn)污水二級(jí)出水中的磺胺嘧啶，首次實(shí)現(xiàn)了同時(shí)降解和消毒作用，且整個(gè)過(guò)程的電能耗很低，僅為0.21kWh/m3。這主要是得益于在電化學(xué)剝落石墨烯修飾的新型石墨氈陰極表面，能以 3.08kWh/(kg H2O2) 的超低電能耗產(chǎn)生4.41mg/h/cm2 的過(guò)氧化氫。該工藝為城市二級(jí)出水的一次處理和回用過(guò)程中的消毒和抗生素降解提供了一種新的選擇。

　　2.3 垃圾滲濾液

　　Fernandes 等人采用BDD 陽(yáng)極和碳?xì)株帢O，對(duì)初始COD為42g/L 的垃圾滲濾液反滲透濃縮物進(jìn)行電芬頓氧化處理。通過(guò)對(duì)比外加電流、溶液pH 和初始Fe 濃度的影響發(fā)現(xiàn)pH 對(duì)降解效果影響最大。而鐵濃度則保持73mg/L，溶液中鐵濃度為61mg/L，即可保證芬頓氧化徹底完成。在最高的電流強(qiáng)度，最適的條件下，經(jīng)過(guò)8h 降解后，能去除16.7g/L 的COD。

　　Mohajeri 等人則采用鋁電極同樣研究了電芬頓氧化法對(duì)半好氧垃圾滲濾液的處理情況。結(jié)果顯示，電芬頓氧化法是處理垃圾滲濾液非常有效的方法，但是要求雙氧水和Fe2+ 均不能過(guò)量存在。在最優(yōu)條件下，最高的COD 去除率和脫色率分別為92% 和93%。

　　3 展望

　　盡管電芬頓氧化技術(shù)在難降解有機(jī)污染物的處理中已經(jīng)取得了較好的結(jié)果，并在多種工業(yè)污水處理中均有應(yīng)用。但是該法依然存在電流效率低，反應(yīng)pH 值較低，反應(yīng)生成的鐵泥會(huì)造成二次污染，增加后處理的難度和成本等缺點(diǎn)，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。因此開發(fā)高效的電極材料，提高電流效率和電化學(xué)降解效率，是未來(lái)研究的重要方向。就陽(yáng)極材料而言，BDD 電極是目前氧化性能極為優(yōu)異的電極，但是它依然制造成本高、難以工業(yè)化應(yīng)用等缺點(diǎn)，還需進(jìn)一步開發(fā)尋找同樣高性能低成本的其他陽(yáng)極材料。而對(duì)于陰極材料，其主要功能是曝氣生成過(guò)氧化氫，同時(shí)在陰極表面還原Fe3+ 為Fe2+，形成芬頓反應(yīng)區(qū)，因此同樣需要需要開發(fā)耐用、低成本、能穩(wěn)定生成高濃度過(guò)氧化氫的新型陰極材料。(來(lái)源：寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院)