武汉生物工程学院本科论文（设计）
稳定且有高致癌性的废水，它难以降解，并含有大量残余的染料和助剂。目前染料废水主要问题是残余染料所产生的色度。染料废水中颜色来源于染料分子的共轭体系，即发色体。发色体是含有不饱和基团－N＝N－、＞C＝C＜、－N＝O、＞C＝O、－NO2等的发色体系。Fenton 试剂在酸性条件下生成·OH能够氧化打破这种共轭结构，使之变成无色的有机分子，从而可以进一步矿化[10]。这是Fenton氧化反应对印染废水降解脱色的主要机理。P.K.Malik[11] 等研究用Fenton 试剂降解直接染料，发现染料分解是由2步反应进行的，第一步反应很快，第二步反应较慢，在优化反应条件下，30℃和30 min 内，染料97%可被降解，60min后COD可去除70%。
3. Fenton试剂氧化的优缺点及处理措施
3.1 Fenton氧化的优点
Fenton氧化的优点主要有：
(1)设备简单，能耗小，节约运行费用。
(2) Fenton试剂氧化性强，反应过程中可以将污染物彻底无害化，而氧化剂H2O2参加反应后
的剩余物可以自行分解，不留残余，同时也是良好的絮凝剂
(3)运行过程稳定 反应启动快，反应条件温和。可靠，且不需要特别的维护，操作也很简
便，只要掌握好投放量及处理周期即可。
3.2 存在的问题
（1）标准Fenton试剂反应，Fe3+返回到Fe2+反应的效率不高, 限制了Fenton 反应的有效循环,体现出H2O2的利用率不高, 有机污染物降解不完全。为解决这一问题，可以将标准Fenton试剂与其他技术相结合，形成改性Fenton法，如光－Fenton法、电－Fenton 法、微波－Fenton 法等。这些方法降低了铁和过氧化氢的用量，提高了·OH的产率和Fenton试剂的利用率，同时也大大提高了有机物的矿化程度。但这些方法同时也存在能耗大的问题。
（2）一般的Fenton法处理废水的最佳pH 值大约在3.0～4.0，如果pH 值远大于4.0，就会出现氢氧化无和氧化物的沉淀，而且反应速率也会显著下降。但当pH值小于5.0时，后续生化法处理中的微生物生长就会受到抑制，因此可以采用E DTA 、EGDA、NTA等作为强配体改变并扩大Fenton试剂的应用范围。
4 Fenton试剂的影响因素
根据上述Fenton试剂反应的机理可知，OH·是氧化有机物的有效因子，[Fe2+][H2O2]、但是[OH-]决定了OH·的产量，因而决定了与有机物反应的程度。影响该系统的因素包括溶液p值、反应温度、H2O2投加量及投加方式、催化剂种类、催化剂与H2O2投加量之比等。
4.1 溶液pH 值的影响
溶液pH值对Fenton试剂的影响较大，按照经典的Fenton试剂反应理论，pH值过高或过低都不利于OH·的产生。当pH值过高时, 会抑制反应式( 1)的进行, 使生成OH·的数量减少;当pH值过低时，由式( 3)可见，Fe3+很难被还原为Fe2+ ，从而使式( 1)中Fe2+的供给不足，也不相当不利于OH·的产生。研究表明，Fenton反应的pH值范围在3~ 5之间, 效果最佳[12][13]。Fenton试剂产生OH·的机理为共有５个：
Fe2+ + H2O2→ Fe3+ + OH- + OH· ( 1) OH· + Fe2+→ Fe3+ + OH- ( 2) Fe3+ + H2O2 Fe2+ + →HO2 · + H+ ( 3)
Fe3+ + HO2·→ Fe2+ + O2 + H+ ( 4)
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Fe2+ + OH·→ Fe3+ + OH· ( 5)
4.2 反应温度的影响
对于一般的化学反应, 随着反应温度的升高，反应物分子平均动能增大, 反应速率加快。
对于Fenton反应系统，温度升高，OH·的活性增大，有利于OH·与废水中有机物的反应，可提高废水COD的去除率；当温度过高时，会促使H2O2分解为O2和H2O，不利于OH·的生成，反而会降低废水COD的去除率。陈传好[14][15] 等人发现Fe2+H2O2 处理洗胶废水的最佳温度85C。
4.3 H2O2 投加方式的影响
保持H2O2总投加量不变, 将H2O2均匀地分批投加, 可提高废水的处理效果。其原理是:H2O2 分批投加时, [ H2O2 ] / [ Fe2+ ]相对降低, 即催化剂浓度相对提高, 从而使OH· 产率增大，提高了H2O2的利用率, 进而提高了总的氧化效果。
4.4 催化剂种类和浓度的影响
能催化H2O2分解生成OH·的催化剂很多, Fe2+ ( Fe3+、铁粉、铁屑)、Fe2+ /T iO2、Cu2+、Mn2+、Ag+、活性炭等均有一定的催化能，不同催化剂存在下H2O2对难降解有机物的氧化效果不同, 不同催化剂同时使用时能产生良好的协同催化作用。FeSO4·7H2O是催化H2O2分解生成羟基自由基最常用的催化剂。一般情况下, 随着Fe2+用量的增加, 废水COD的去除率先增大, 而后呈下降趋势。其原因是：在Fe2+浓度较低时，随着Fe2+的浓度增加, 单位量的H2O2产生的OH·增加，所产生的OH·全部参与了与有机物的反应；当Fe2+的浓度过高时, 会迅速产生大量的活性OH·, OH·同基质的反应相对较慢, 使未消耗的游离OH·积聚, 这些OH·彼此相互反应生成水, 导致部分H2O2无效分解。研究表明, 催化剂的投加量与H2O2投加量之比与处理的有机物种类有关。
5 结语
Fenton试剂作为一种强氧化剂用于处理难降解有机污染物具有明显优点，对于治理我国
日益严重的环境污染问题，特别是难降解有毒有机污染物的治理有着十分重要的理论意义和应用价值。Fenton氧化技术的发展趋势尽管国内外Fenton法处理有机废水技术已有了很大的发展,其中也有部分已达到工业化应用水平，但作为一种具有应用潜力的高浓度难降解有机废水处理技术还在不断发展中。各类Fenton法在有机废水处理中具有高效性、降解的彻底性等独特优势, 其应用前景是极其乐观的。就目前来说，Fenton法的发展趋势是开发Fenton法与现代生物、微波、光、电等现代科学技术相结合的组合工艺，以便降低成本,提高处理效率和普适性。
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