助催化劑強化電芬頓技術去除水中難降解有機物的研究進展

鄭豪，程松，沈晨，于偉華，劉福強,

(1. 南京大學 環境學院；污染控制與資源化研究國家重點實驗室，南京 210023；2. 南京環保產業創新中心有限公司，南京 211106)

化工、醫藥、農藥等行業生產過程中產生大量含多環芳烴、鹵代烴、雜環類化合物、農藥、抗生素等難降解有機物的工業廢水，通常具有高毒性、高鹽分等特征，已成為工業水處理領域的難點[1-2]。

對于工業廢水中難降解有機物，通常采用氧化法、物化法等技術處理。近年來，高級氧化技術因作用效率高、適用范圍廣等優勢而獲得快速發展，其中以羥基自由基(HO·)為主導的芬頓氧化技術受到持續關注，但因H2O2利用率低、Fe2+用量大以及大量鐵泥后續處置難等問題，限制了其進一步應用推廣[3]。

電芬頓技術將電化學與芬頓技術相結合，主要優勢包括：可原位生成H2O2，降低H2O2在運輸、存儲等過程的安全風險，緩解了一次性投加H2O2導致的自分解問題；陰極提供電子，將Fe3+有效還原為Fe2+，大幅減少鐵泥產量；實現陽極氧化、電吸附等協同作用，顯著提高有機物去除效率[4-6]。

筆者基于電芬頓原理、局限性以及強化方法，著重分析助催化劑強化電芬頓技術的原理、特性并展望了改良方向。

1 電芬頓及其強化方法

1.1 電芬頓原理

電芬頓技術以Fe2+和電化學產生的H2O2作為芬頓試劑的來源[7]，通過Fe2+與H2O2發生芬頓反應生成HO·，從而實現污染物的高效降解，如式(1)～式(5)所示。

(1)

(2)

(3)

Intermediate products

(4)

CO2+H2O+Inorganic ions

(5)

電芬頓可以分為均相電芬頓和非均相電芬頓兩大類。其中，均相電芬頓中Fe2+與H2O2在溶液中發生均相反應產生活性氧物種，而非均相電芬頓則以鐵活性物種或將其負載至載體作為鐵源催化劑，在其表面發生非均相反應并產生自由基。……