辉光放电等离子体强化Fenton试剂氧化水中有机污染物的机理研究

现代工业的迅猛发展，产生了大量难降解有机废水，常规生物处理方法难以达到排放标准，开发廉价高效的难降解有机废水处理方法具有重要的现实意义和研究价值。Fenton试剂氧化是处理难降解有机废水的有效方法，但该反应中由于亚铁离子的消耗而出现反应速率低，出水水质差，氧化剂用量高等问题。紫外光可以促进Fenton反应继续进行，但由于量子产率低，对水质要严格而应用有限。本项目拟采用辉光放电等离子体促进和强化Fenton反应，利用其独特的加速机制来强化污染物的降解，大大降低了氧化剂与催化剂的用量。辉光放电等离子体实验装置简单，能量效率高，对水质无特殊要求，因而有广阔的应用前景。本项目将采用多种方法和手段研究辉光放电等离子体强化Fenton试剂氧化水中典型有机污染物的作用机理，特别是放电过程中产生的活性粒子及中间产物对铁离子的还原机理，为开发廉价、快速、高效的水处理技术提供坚实的理论基础和重要的参考信息。

Fenton试剂氧化是治理难降解有机废水的有效方法，但传统Fenton反应过程中随亚铁离子的消耗而出现反应速率降低。为了维持反应的进行，需要加入过量的亚铁离子，从而导致催化剂和氧化剂用量高，出水水质差等问题。本项目系统研究了辉光放电等离子体（GDP）对Fenton反应的促进作用和强化机理，分析了放电产生的各种活性粒子及典型有机污染物降解中间产物对铁离子的还原作用与机理，研究了典型有机污染物的GDP/Fenton降解机理和动力学规律。结果发现GDP产生的额外羟基自由基对铁离子的间接还原作用是其强化Fenton试剂氧化水中有机污染物的主要原因。有机物与羟基自由基反应生成具有还原性的有机自由基，使三价铁离子还原为亚铁离子，使Fenton反应继续进行，从而缩短了Fenton反应时间，降低了反应中氧化剂和催化剂的用量和铁泥产生量。GDP产生的氢原子，水化电子和紫外光也可将铁离子还原为亚铁离子，从而促进Fenton反应。本项目将气相放电等离子体直接引入Fenton反应中，实验装置简单，能量效率高，为Fenton反应的强化提出一条行之有效的方法。本项目的研究为Fenton机理研究提供了新的思路，为其工业应用提供理论基础和参考数据。本项目在研究过程中共发表（含收录）论文12篇，其中SCI收录6篇，EI收录2篇，中文核心3篇；申请专利3项，其中授权发明专利1项并已转化;参加学术会议三次；培养硕士研究生3名。