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摘 要

随着工业的发展，含有酚类物质的废水大量被排放，造成了严重的环境污染。Fenton技术在污水处理领域的研究较多,是一种处理范围较广、处理效率较高的水处理技术。

本文采用Fenton（Fe² /H₂O₂）和类Fenton（Fe³ /H₂O₂）氧化法对苯酚模拟废水进行了研究。通过对这两个反应的比较，阐明了它们在不同的pH值，H₂O₂浓度，铁离子剂量，以及反应温度作用下，对苯酚降解的效果。当模拟废水中苯酚的浓度为50 ppm，Fenton及类Fenton氧化降解苯酚的最佳反应条件大致相同，最佳反应条件：pH=3.0，催化剂（Fe² /Fe³ ）浓度为1 ppm左右，H₂O₂浓度为125 ppm（理论值的50%），反应温度为50℃，在此条件下，Fenton法在90 min内能完全氧化降解模拟废水中的苯酚，类Fenton法在90 min内对苯酚的降解也能达到97.15%。虽然类Fenton反应比Fenton反应慢的多，但也能达到非常好的降解效果。

关键词：Fenton氧化 含酚废水 羟基自由基

Study on oxidative degradation of phenolic wastewater by Fenton and Fenton-like methods

ABSTRACT

With the development of industry, wastewater containing phenolic substances is discharged in large quantities, resulting in serious environmental pollution. Fenton technology has been widely studied in the field of sewage treatment. It is a water treatment technology with a wide range of treatment and high treatment efficiency.

Fenton (Fe² /H₂O₂) and Fenton-like (Fe³ /H₂O₂) oxidation methods were used to study simulated phenol wastewater. The two reactions were compared to clarify their roles in phenol degradation under varying pHs , H₂O₂ concentrations, iron dosages and reaction temperatures. The optimum reaction conditions by Fenton and Fenton-like methods are almost the same when the concentration of simulated phenol wastewater is 50 ppm. These reaction conditions are pH=3.0, the concentration of catalyst (Fe² /Fe³ ) is about 1 ppm, the concentration of hydrogen peroxide is 250 ppm(50% of the theoretical value), and the reaction temperature is 50℃. Under these conditions, Fenton method can completely degrade simulated phenol wastewater in 90 minutes, and the degradation rate of phenol by fenton-like method can also reach 97.15% in 90 minutes. The Fenton-like reaction appeared to be more slowly than the Fenton reaction in terms of the phenol degradation，it can also achieve very good degradation efficiency.

Key Words:Fenton oxidation; Phenolic wastewater;Hydroxyl radic

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1. 课题背景 1

1.2. 工业废水 1

1.2.1. 概述 1

1.2.2. 酚类物质 2

1.2.3. 处理方法 2

1.3. Fenton氧化法 3

1.3.1. Fenton氧化法简介 3

1.3.2. Fenton氧化反应机理 3

1.3.3. Fenton氧化法的优点 5

1.4. Fenton氧化法的研究现状 5

1.4.1. 光Fenton氧化法 5

1.4.2. 电Fenton氧化法 5

1.4.3. 超声Fenton氧化法 6

1.4.4. 微波Fenton氧化法 6

1.5. 本文研究的工作 6

第二章 实验部分 7

2.1. 实验仪器与试剂 7

2.2. 实验过程 8

2.2.1. 前期准备 8

2.2.2. Fenton氧化苯酚 8

2.3. 测定方法 9

2.4. 结果计算 9

第三章 结果与讨论 10

3.1. 不同pH对实验结果的影响 10

3.2. 不同铁剂量对实验结果的影响 11

3.3. 不同H₂O₂浓度对实验结果的影响 13

3.4. 不同温度对实验结果的影响 14

3.5. 本章小结 16

第四章 结论与展望 17

4.1. 结论 17

4.2. 展望 17

参考文献 19

致谢 23

文献综述

课题背景

近年来，对有机物污染的工业废水处理新技术的研究越来越多。用常规技术处理这些实际废水十分困难：混合物中的化合物成分过于复杂，通常会使有机物的回收率下降；废物的低热值使焚烧废物的使用结果也令人失望；生物对部分有机物的不可降解性使生物处理失败。在这种情况下，采用高级氧化过程（AOPS）是解决这些废水排放产生的环境问题的一种非常有前途的解决方案。在此过程中会产生自由基氧化剂，主要是羟基自由基（·OH）。用于处理水和废水的羟基自由基（·OH）是通过Fenton试剂、电子束辐照、电化学氧化等过程原位生成的，在溶液中与大多数有机和无机化合物反应的速率也易于控制^[1,2]。这类自由基是非常强大的氧化剂，由这类自由基驱动的氧化过程也十分有效^[3]。Fenton工艺是一种简单易行的先进氧化技术，将过氧化氢和铁盐的混合物直接添加到废水中，但由于不同种类的污染物也在逐渐增加，探究更加经济可行的Fenton氧化条件成为目前研究的热点。

工业废水

概述

化石燃料消耗、能源供应、环境污染和水资源短缺问题被认为是全球可持续发展的制约因素。世界人口的增长和社会经济的发展导致对淡水和清洁水的需求显著增加。世界范围内不断增长的工业化将比以往任何时候都更多的有毒重金属和有机污染物带入自然水资源中。许多有机污染物引起了地下水和地表水的严重污染，其中包括石油及其衍生物、焦化废水、含氯芳香族化合物、内分泌干扰物、多环芳香族化合物、除草剂等^[4]。为了应对这些迫在眉睫的挑战，各种基于吸附、化学沉淀、膜过滤和生物处理的水修复技术已被采用。

酚类物质

酚类物质在化工、焦炭、造纸、制药等行业的广泛应用所产生的废水是一个严重的污染问题。传统的生物处理仅限于低酚浓度的废物流和其他需要高能耗的处理，如焚烧、湿空气氧化（WAO）或催化湿空气氧化（CWAO）。因此，针对有机物含量相对较高的废水，正在研究新的解决方案。

处理方法

对天然水生系统或公共污水系统排放水的质量和数量的限制越来越大，这引发了对高效和廉价的废水处理技术的需求。到目前为止，传统上使用生物工艺处理中度污染的废水，显示出的生物降解水平是可接受的。相比之下，在大多数情况下，高污染和生物毒性液体废物的产生都涉及这些废水在人工池塘中的累积，以通过自然途径（蒸发、厌氧活动等）减少或最小化此类问题显然不现实。后一种情况的典型例子是城市垃圾填埋场渗滤液的积累或农业和农业工业产生的极受污染的废物。因此，在后一种情况下，此类问题有时会因活动的季节性特征而加剧。番茄副产品、橄榄油提取、橄榄生产、酿酒厂等相关的生产工艺的特点是产生具有相当高COD（化学需氧量）水平的水物流，并存在苯酚的杀菌化合物，在这种情况下实施生物治疗是不可想象的。

废水水质随着科技的进步日趋复杂，有机污染物的种类也日趋繁多，继续保持传统的水处理方法并不能产生明显的效果，因此，寻找一种更加高效经济的水处理方法具有重大的研究意义。

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