1 芬顿氧化技术及其机理概述

芬顿氧化技术 1894 年由英国科学家 Fenton^[1]提出，所谓芬顿试剂指的是Fe²⁺和 H₂O₂的共存体系，其原理是在酸性条件下，Fe²⁺和 H₂O₂发生一系列自由基反应，生成具有极强氧化性（E_OP=2.80V）的羟基自由基（·OH），达到对难降解有机污染物进行降解乃至矿化的目标。现如今芬顿氧化技术被广泛应用在工业^[2,3]、农业^[4-6]、医药^[7,8]等废水处理中。此外，芬顿氧化技术还可用于垃圾渗滤液^[9]和污水厂污泥^[10,11]的处理上。

在芬顿体系中，·OH是整个反应过程中的关键，需要提高其产量，用于氧化目标污染物，且少消耗于无用的环节。整个反应的限速步骤是Fe³⁺返回 Fe²⁺的过程。因此，芬顿体系的氧化性的局限性受初始Fe²⁺浓度和H₂O₂浓度影响，对pH要求也需严格控制在酸性条件下^[12]。虽然可以通过不断加入Fe²⁺或者H₂O₂来增加氧化降解效果，但是过量的Fe²⁺和H₂O₂反过来又会对羟基自由基产生抑制作用，造成羟基自由基利用率降低，并带来污泥的大量产生^[13,14]，不但引入二次污染而且造成废水处理成本也大幅升高。