纺织印染行业中的废水排放,不仅污染水资源,而且对生物体造成一定影响.随着能源危机和环境的不断恶化,纺织工业“十一五”发展纲要指出“,十一五”期间的降耗指标和环保指标分别为1t纤维耗水量需比2005年降低20%、单位产值的污水排放量需比2005年降低22%.纺织印染废水主要来源于预处理、染色和整理等工序,其色度大,有机物含量高,可生化性差.[1]退浆和染色废水化学需氧量(COD)高,生物需氧量(BOD)相对较低,高的COD/BOD值使废水很难生物降解.因此,退浆和染色废水的降解工艺引起了人们的广泛关注.
高级氧化技术被逐渐应用到废水处理中,其中,Fenton法价格低廉、无毒,几乎可使印染废水完全脱色和去除COD,逐渐成为染料降解和脱色的主要方法.本文主要介绍Fenton法及其在纺织印染中的应用.
1 Fenton反应
1984年,H.J.HFenton发现Fe2+可通过H2O2促进苹果酸的氧化,揭开了Fenton试剂的应用序幕.过氧化氢与亚铁离子的结合即为Fenton试剂.其实质是H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由基·(OH)·,OH具有很强的氧化能力,可与大多数有机物和许多无机溶液以高速率常数反应.[2]501其中,Fe2+起催化作用,而H2O2起氧化作用.可用反应式(Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH)表示.[3]1269
Fe3+能催化分解H2O2,H2O2与Fe3+的反应(也称为类Fenton反应)主要产生活性自由基HO2·,其反应式为[4]1226:Fe3++H2O2→Fe2++H++HO2·.
虽然Fe3+比Fe2+价格便宜,Fe3+有利于废水的降解,但是对H2O2的分解速率和有机物氧化速率不如Fe2+,所以关于Fe3+的报道并不多.[5]
Fenton法处理废水时间长、H2O2利用率较低.为提高对有机物的去除效果,以标准Fenton试剂为基础,将紫外光、可见光、超声波、微波、电等引入,提高了Fenton试剂的利用率.高级氧化技术除Fe2+能催化分解H2O2外,一些过渡金属(例如Co、Cd、Cu、Ag、Mn、Ni等)以及Fe3+可以加速或者替代Fe2+使H2O2分解产生·OH[6],因其反应基本过程与Fenton试剂类似而称之为类Fenton试剂.
1.1光Fenton法
当有光(紫外光、可见光)辐射时,Fenton试剂氧化性能有很大改善,有机物分解速率可大大提高.KaiqunWu等[7]证实可见光比黑暗条件更易加快孔雀绿的分解速率.虽然日光有利于有机物的降解,但效果不如紫外线好.光Fenton法自由基机理简述如下[8]:
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