電芬頓法的分析及反應機理

2020-12-05 工業廢水處理無為環境

電芬頓法( Electro -Fenton Process) 便是通過電化學作用持續產生Fe2 + 和( 或) H2O2,並發生芬頓反應產生活性自由基·OH(氧化電位2. 8V,僅次於氟)電芬頓法具有電化學反應和芬頓反應的特點,具有氧化能力強、能耗低等優點,被認為是一種環境友好型的處理方法。

反應機理

一般認為電芬頓反應機制是由電極產生Fe2 +和( 或) H2O2,進而產生羥基自由基並發生一系列鏈式反應。

反應過程中,水分子在陽極被氧化,產生少部分·OH,如式(1) 所示; 同時在酸性介質中,陰極不斷將O2還原為H2O2,如式(2) 所示:

H2O → ·OH + H + + e -( 1)

O2 + 2H + + 2e -→H2O2( 2)

在一些電芬頓反應系統中,Fe2 + 可通過鐵質陽極溶解產生,如式( 3) 所示:

Fe -2e -→Fe2 + ( 3)

Fe2 + 和H2O2反應生成·OH,進而氧化分解有機物,如式( 4) ,( 5) 所示。由芬頓反應生成的,或介

質中已經存在的Fe3 + ,通過多種反應途徑再生為Fe2 + ,包括與H2O2或有機物中間產物的反應,以及

陰極的電子轉移反應,如式( 6) ~( 9) 所示。

Fe2 + + H2O2→Fe3 + +·OH + OH -( 4)

·OH + RH→·R+ H2O ( 5)

Fe3 + + H2O2→Fe2 + +·HO2 + H + ( 6)

Fe3 + +·HO2→Fe2 + + O2 + H + ( 7)

Fe3 + +·R→Fe2 + + R+ ( 8)

Fe3 + + e -→Fe2 + ( 9)

一般地,在pH >4 的條件下,Fe3 + 會沉澱為Fe( OH)3絮體,對廢水中汙染物有絮凝作用。可見,

電芬頓法有多種反應機制降解去除汙染物。

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