紡織印染行業中的廢水排放,不僅污染水資源,而且對生物體造成一定影響.隨著能源危機和環境的不斷惡化,紡織工業“十一五”發展綱要指出“,十一五”期間的降耗指標和環保指標分別為1t纖維耗水量需比2005年降低20%、單位產值的污水排放量需比2005年降低22%.紡織印染廢水主要來源于預處理、染色和整理等工序,其色度大,有機物含量高,可生化性差.[1]退漿和染色廢水化學需氧量(COD)高,生物需氧量(BOD)相對較低,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注.
高級氧化技術被逐漸應用到廢水處理中,其中,Fenton法價格低廉、無毒,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用.
1 Fenton反應
1984年,H.J.HFenton發現Fe2+可通過H2O2促進蘋果酸的氧化,揭開了Fenton試劑的應用序幕.過氧化氫與亞鐵離子的結合即為Fenton試劑.其實質是H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反應活性的羥基自由基·(OH)·,OH具有很強的氧化能力,可與大多數有機物和許多無機溶液以高速率常數反應.[2]501其中,Fe2+起催化作用,而H2O2起氧化作用.可用反應式(Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH)表示.[3]1269
Fe3+能催化分解H2O2,H2O2與Fe3+的反應(也稱為類Fenton反應)主要產生活性自由基HO2·,其反應式為[4]1226:Fe3++H2O2→Fe2++H++HO2·.
雖然Fe3+比Fe2+價格便宜,Fe3+有利于廢水的降解,但是對H2O2的分解速率和有機物氧化速率不如Fe2+,所以關于Fe3+的報道并不多.[5]
Fenton法處理廢水時間長、H2O2利用率較低.為提高對有機物的去除效果,以標準Fenton試劑為基礎,將紫外光、可見光、超聲波、微波、電等引入,提高了Fenton試劑的利用率.高級氧化技術除Fe2+能催化分解H2O2外,一些過渡金屬(例如Co、Cd、Cu、Ag、Mn、Ni等)以及Fe3+可以加速或者替代Fe2+使H2O2分解產生·OH[6],因其反應基本過程與Fenton試劑類似而稱之為類Fenton試劑.
1.1光Fenton法
當有光(紫外光、可見光)輻射時,Fenton試劑氧化性能有很大改善,有機物分解速率可大大提高.KaiqunWu等[7]證實可見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物的降解,但效果不如紫外線好.光Fenton法自由基機理簡述如下[8]:
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