由

H

2

O

2

和

Fe

2+

通 过 链 反 应 催 化 生 成 的 羟 基 自 由 基

（·

OH

）来 体 现 的

〔

5〕

。

Fe

2+

在 反 应 中 起 激 发 和 传 递 作

用，它能催化

H

2

O

2

分解成·

OH

完成氧化反应，因此

溶液中

Fe

2+

浓度过低， 则不利于·

OH

的产生， 影响

COD

的氧化分解效果， 而

Fe

2+

浓度过高时，

Fe

2+

会优

先被氧化成

Fe

3+

而降低了催化性能， 同时也会消耗

产生的·

OH

，使处理效果下降。

图

1

显示，在

COD

去除达到最高的同时，

pH

由

2.0

下降至

1.2

，这对

Fenton

氧化后进行铁炭内电解

工艺是有利的。

2.1.2

m

（

H

2

O

2

）

∶m

（

Fe

2+

）的影响

取一定量的原水水样， 用

NaOH

将

pH

调节到

2.5

，然后分别取

200 mL

水样置于

5

个

500 mL

烧杯

中， 投加

FeSO

4

·

7H

2

O

溶液， 使

Fe

2+

浓度都为

0.022

mol/L

。 然后依次投加

H

2

O

2

，使

m

（

H

2

O

2

）

∶m

（

Fe

2+

）分别

为

1

、

2

、

5

、

7

、

10

，搅拌反应

90 min

，过滤分析，结果如

图

2

所示。

图

2

m

（

H

2

O

2

）

∶m

（

Fe

2+

）对

COD

去除效果的影响

由 图

2

可 以 看 出 ，

m

（

H

2

O

2

）

∶m

（

Fe

2 +

）

=5

时 ， 对

COD

的去除效果最佳，去除率为

43.2%

。 当

m

（

H

2

O

2

）

∶

m

（

Fe

2+

）较低时，由于

H

2

O

2

不足，产生的·

OH

量少，不

足以使有机物充分降解，图中当

m

（

H

2

O

2

）

∶m

（

Fe

2+

）

=2

时，

COD

去除率只有

27.9%

。 而

m

（

H

2

O

2

）

∶m

（

Fe

2+

）过

高时，过量的

H

2

O

2

会优先将

Fe

2+

迅速氧化为

Fe

3+

，而

Fe

3+

的催化传递和产生·

OH

的速度很慢， 这相当于

抑制了·

OH

的产生，同时还消耗了

H

2

O

2

，因 此 处 理

效果又会降低。 只有

m

（

H

2

O

2

）

∶m

（

Fe

2+

）满足一定范围

时，体系中·

OH

的产量才会最高

〔

6〕

。

由上面的结果还可以看出，当采用

Fenton

氧化

和铁炭内电解联合进行处理时， 如果先进行铁炭内
电解，则有可能导致水中的〔

Fe

2+

〕浓度较高，而这时

要保持最佳的

m

（

H

2

O

2

）

∶m

（

Fe

2+

），

H

2

O

2

的投加量就会

相应增大，因此将铁炭内电解置于

Fenton

工艺单元

之前并不是最优组合。

2.2

铁炭内电解

铁 炭 内 电 解 工 艺 也 是 一 种 能 有 效 分 解 难 降 解

复杂有机物的工艺，尤其对含有偶氮等发色基团的
有 机 物 能 有 效 分 裂 并 使 其 脱 色

〔

7〕

。 本 研 究 为 探 讨

铁 炭 内 电 解 工 艺 处 理 紫 外 吸 收 剂 生 产 废 水 的 最 佳

运行参数，对原水采用铁炭混合曝气的方式进行了
直接处理 。 取

300 mL

经

NaOH

调 节

pH

为

2~3

的

原水

3

份，分别装于

500 mL

的烧杯中，按

m

（铁屑）

∶

m

（活性炭）

=1

投加铁屑和活性炭的混合物，投加质

量浓度分别控制为

5

、

15

、

25 g/L

， 采用砂芯进行曝

气。 反应

60 min

后 ，用

NaOH

调 节

pH

至

9

，过 滤 ，

分别测定上清液调

pH

前后的

COD

和

pH

， 结果见

图

3

。

图

3

不同铁炭投加量对处理效果的影响

由图

3

可以看出， 当初始

COD

为

14 800 mg/L

，

pH=2.5

时， 铁炭内电解对水样

COD

的去除效果随

铁 炭 投 加 量 的 增 大 而 提 高 ， 反 应 后 的 出 水 经 用

NaOH

调节

pH

至碱性时，都会产生大量沉淀，同时

上清液的

COD

会明显下降，下降幅度也随投铁炭量

的增大而增加，当铁炭投加质量浓度为

25 g/L

时，反

应后的

pH

为

4.71

，

COD

为

10 800 mg/L

， 此时出 水

COD

最低，可达

7 600 mg/L

，去除率为

48.6%

。 这说

明，铁炭内电解对有机物的分解去除，在很大程度上
依 靠 内 电 解 反 应 后 形 成 的 铁 的 氢 氧 化 物 沉 淀 的 絮

凝、吸附、携带等作用来实现。

2.3

Fenton

氧化

-

铁炭内电解组合的处理效果

由以上实验可以看出，单独使用

Fenton

氧化和

铁炭内电解工艺对

COD

的去除效率都不高，本实验

根据废水的水质特点，拟将两种工艺进行组合应用。

现有的资料通常将铁炭内电解工艺置于

Fenton

工业水处理

2011 － 12

，

31

（

12

）

李金成，等：

Fenton

氧化

-

铁炭内电解预处理紫外线吸收剂生产废水

65