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电芬顿法的分析及反应机理

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电芬顿法的分析及反应机理

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电芬顿法( Electro -Fenton Process) 便是通过电化学作用持续产生Fe2 + 和( 或) H2O2,并发生芬顿反应产生活性自由基·OH(氧化电位2. 8V,仅次于氟)电芬顿法具有电化学反应和芬顿反应的特点,具有氧化能力强、能耗低等优点,被认为是一种环境友好型的处理方法。

反应机理

一般认为电芬顿设备反应机制是由电极产生Fe2 +和( 或) H2O2,进而产生羟基自由基并发生一系列链式反应。

反应过程中,水分子在阳极被氧化,产生少部分·OH,如式(1) 所示; 同时在酸性介质中,阴极不断将O2还原为H2O2,如式(2) 所示:

H2O → ·OH + H + + e -( 1)

O2 + 2H + + 2e -→H2O2( 2)

在一些电芬顿反应系统中,Fe2 + 可通过铁质阳极溶解产生,如式( 3) 所示:

Fe -2e -→Fe2 + ( 3)

Fe2 + 和H2O2反应生成·OH,进而氧化分解有机物,如式( 4) ,( 5) 所示。由芬顿反应生成的,或介

质中已经存在的Fe3 + ,通过多种反应途径再生为Fe2 + ,包括与H2O2或有机物中间产物的反应,以及

阴极的电子转移反应,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 的条件下,Fe3 + 会沉淀为Fe( OH)3絮体,对废水中污染物有絮凝作用。可见,

电芬顿法有多种反应机制降解去除污染物。

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