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Fenton试剂在有机物中的反应机理研究

发布时间:2016-03-09 09:57  文章来源:未知  文章作者:高级氧化技术工程

  近年来,人们致力于研究芬顿试剂与有机物及其中间产物之间的反应规律;研究芬顿试剂对不同有机物的动力学,并建立了不同的动力学模型,这种研究指导了Fenion试剂的工业化应用。

  探讨对芬顿试剂氧化氯酚的反应特征,主要研究pH、H202、Fe2+对反应的影响。在研究中发现,如果酸性太强,溶液中的H+浓度过高,过氧化氢以H3o2+稳定存在,而且有机物在强酸性环境中不易分解,Fe3+不能被顺利地还原成Fe2+,催化反应受阻。
 

Fenton试剂在有机物中的反应
 

  实验证明,反应受到自由Fe2+浓度的影响,Fe2+是产生·OH的关键因素。被芬顿试剂分解的小分子有机物,有一部分会加速分解,而另外一部分会和Fe2+形成稳定的化合物,很难被进一步降解,只要有H必:存在,有机物的降解反应便会继续下去。由实验结果得出pH=2-4时,有机物的降解速率发生在短短的几分钟之内,这个降解速率相对于氯酚浓度来说是一级反应,它的反应速率常数正比于Fe2+和过氧化氢的初始浓度。

  实验发现,反应受到中间有机产物的影响极大,因此动力学的研究应该考虑中间产物的影响。李玉明等对间硝基苯胺的动力学进行了研究,分别考察了H202浓度、Fe2+浓度、pH值、温度随时间的变化。该研究用一元线性回归的方法,对不同氧化降解时间后间硝基苯胺的残余浓度对反应时间的相关性进行了定量分析,发现间硝基苯胺的氧化降解符合一级动力学的模式,得到了该反应的表观速率常数和活化能。利用紫外光谱对机理研究发现,间硝基苯胺催化氧化过程中的主要中间产物应为戊烯二酸。由于经基自由基与间硝基苯胺的反应速率常数大于有机酸的反应速率常数,根据化学动力学理论,在芬顿试剂催化降解反应中,当所投加的芬顿试剂剂量不足以完全氧化间硝基苯胺时,间硝基苯胺可被优先氧化降解去除,使降解反应终止于产酸阶段。因此,在实际的难降解工业废水处理中,可以根据需要用芬顿试剂氧化法作为间硝基苯胺等难降解废水的预处理方法,为后续的生化处理提供良好的反应条件。
 

Fenton试剂在有机物中的反应
 

  但是,当芬顿试剂投加量较大时,可以对中间产物有机酸进一步降解,生成小分子化合物,直至降解为二氧化碳和水。对芬顿试剂与有机物反应的动力学进行研究可以了解有机物在芬顿试剂中的反应进程,寻找合适的反应停留时间和反应的级数和速率常数,从而为大型工业化有机废水处理反应器的设计提供坚实的理论依据。

  莱特莱德环境工程有限公司联合国内外知名专家以及院校,专业提供电化学高级氧化技术湿式氧化技术、光催化氧化技术、臭氧催化氧化技术、UV联合工艺氧化技术、高级生物氧化技术,技术广泛应用于工业有机废水处理、抗生素制药废水、含氰废水处理及其他水处理除氧工艺流程的应用。

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