Fenton法及組合Fenton法在炸藥廢水處理中的應用
Fenton法及組合Fenton法在炸藥廢水處理中的應用
隨著社會生產(chǎn)力和科學技術的發(fā)展，火炸藥除了用于軍事,，還越來越多地用于工農(nóng)業(yè)的建設和生產(chǎn),。但火炸藥均系有毒有害物質(zhì)，它們在制備和使用過程中排放的污染物一是成分復雜,?；鹫ㄋ幍脑稀⒅虚g物、副產(chǎn)物,、產(chǎn)品以及它們在環(huán)境中形成的轉(zhuǎn)化物,，有上百種之多，其中大部分有毒,；二是排放量大,。僅就我國1979年的粗略統(tǒng)計來看，廢氣排放量約2.4Gm3,；排放的火炸藥廢水約25Mt,；三是這些污染物多有毒性、化學性質(zhì)穩(wěn)定,，很難為一般微生物所降解。由于技術條件的限制,，目前國內(nèi)的污水處理仍然成本高,、效率低，許多企業(yè)為了自身生存,，不得不以犧牲環(huán)境為代價,，造成水資源污染的惡化。目前,，國內(nèi)外在對有毒,、難降解炸藥廢水的處理，越來越關注高級氧化技（AdvancedOxidationProcessesAOPs）的研究及應用,。根據(jù)所用的氧化劑與催化條件的不同,，目前AOPs主要分為3類：Fenton法及組合Fenton法；臭氧法及組合臭氧法,；半導體光催化法,。本文著重綜述Fenton法及組合Fenton法在炸藥廢水處理中的應用現(xiàn)狀及進展。
1Fenton法及組合Fenton法的概念及其特點
1876年法國科學家H.J.H.Fenton發(fā)現(xiàn)亞鐵離子的加入可大幅度提高H2O2對蘋果酸的氧化速率,，并在隨后的實驗中證實亞鐵鹽與H2O2的組合是一種很有效的有機物氧化劑,。為紀念這個偉大的發(fā)現(xiàn),，后人將這種組合試劑稱為Fenton試劑，使用這種試劑的反應相應地稱為Fenton反應,。
40年后,，Haber和Weiss推測Fenton反應的機理主要以電子轉(zhuǎn)移,，即金屬陽離子氧化態(tài)和還原態(tài)的變化使H2O2催化分解產(chǎn)生羥基自由基，來解釋水溶液中金屬陽離子催化分解機理（即Haber-Weiss機理）,。
20世紀40年代，Merz,，Waters，Baxendale及Barb通過一系列實驗對Fenton反應自由基機理和動力學進行了研究,。隨后,，羥基自由基的重要性和Fenton反應的廣泛應用引起了人們的關注。自20世紀60年代開始,，F(xiàn)enton試劑開始用于廢水處理,。1964年，Eisenhaner用此試劑處理ABS廢水,，ABS的去除率高達99%,。1968年,，Enisov用Fenton試劑處理苯類廢水，TOC去除率達到90%以上,；Bishop利用Fenton試劑對城市污水中難降解有機污染物進行了處理,，并取得了較好效果,。近幾十年來,，國內(nèi)外對Fenton試劑處理有機污染物進行了廣泛研究,。
在傳統(tǒng)的Fenton試劑基礎上人們通過對反應條件的改變和耦合開發(fā)出了一系列有針對性的類Fenton試劑，如光—Fenton試劑,、電—Fenton試劑等,，研究涉及了溫度、pH值,、反應時間、氧化劑濃度和種類,、催化劑濃度和種類等方面的因素，并以芳香烴,、多氯烷烴,、多氯聯(lián)苯、除草劑,、染料等有毒有機物質(zhì)作為對象進行探索。近年來Fenton法在炸藥
廢水的處理中也得到廣泛的運用,。
2Fenton及組合Fenton氧化反應機理
根據(jù)Merz-Waters的推論,，F(xiàn)enton反應中H2O2的分解經(jīng)歷以下過程：
H2O+Fe2+→Fe3++·HO
Fe2++·HO→+HO-
Fe3++H2O2→Fe2++H++·HO2
Merz和Waters通過一系列實驗間接證實了Fenton反應中有羥基自由基的產(chǎn)生。Fenton法實質(zhì)是二價鐵離子（Fe2+）和H2O2之間的鏈式反應催化生成·OH,，使蘋果酸及其他有機物最終氧化為CO2和H2O,。在反應體系內(nèi),，·OH首先與有機污染物RH反應生成游離基R·，R·進一步氧化生成CO2和H2O,，使有機污染物最終得以降解,。其氧化過程如下：
Fe3++H202→Fe2++·HO2+H-
H202+Fe2+→Fe3++HO-+·HO
·HO+Fe2+→Fe3++HO-
·HO+H2O2→·HO2+H2O
Fe2++H2O2→·HO2-+Fe3++H2O2
Fe3++HO2-/O2-·→Fe2++H2O2+O2
Fenton試劑及組合Fenton試劑的實質(zhì)是利用Fe2+或紫外光（UV）,、氧等與H2O2之間發(fā)生鏈式反應，催化生成·OH,，利用·OH氧化分解水中的污染物。羥基自由基·OH一旦形成,，會誘發(fā)一系列的自由基鏈反應,，攻擊水體中的各種污染物，直至降解為二氧化碳,、水和其他礦物鹽。羥基自由基對污染物的氧化主要進行了如下反應：
（1）脫氫反應,。羥基自由基（·OH）可以從反應物中奪取一個氫,，形成新的自由基：
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