微波辅助类Fenton催化降解苯酚废水研究
1课题研究的目的和意义
苯酚（C6H5OH，PhOH）,俗名石炭酸或羟基苯,可吸收空气中水分并液化。有特殊臭味，极稀的溶液有甜味。腐蚀性极强,化学反应能力强。苯酚是重要的有机化工原料，用它可制取多种化工产品及中间体，在化工原料、烷基酚、合成纤维、塑料、合成橡胶、医药、农药、香料、染料、涂料和炼油等工业中有着重要用途。此外，苯酚还可用作溶剂、实验试剂和消毒剂。苯酚对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用，可抑制中枢神经或损害肝、肾功能，导致各种急性中毒、慢性中毒。而且苯酚对环境有严重危害，对水体和大气造成污染。美国国家环保局很美国国家环保局很早就将苯酚列为129种优先控制污染物之一[1]。苯酚也是我国68种水中优先控制污染物黑名单之一。因此，苯酚废水的研究与治理有其现实的应用价值和长远的环境保护意义。
Fenton试剂是亚铁离子和过氧化氢的组合，是一种强氧化剂，1881年由Fenton首次提出的。1964年，H.R.Eisenhaue首次使用Fenton试剂处理苯酚废水[2]和烷基废水[3]，Fenton试剂才开始应用于废水处理。Fenton试剂用于废水中的处理，其主要的原理是利用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂，反应过程中产生大量的羟基自由基(Hydroxyl FreeRadical, OH)，从而降解废水中的有机污染物，使Fenton试剂成为一种有效的废水处理方法。其氧化机理如下[4-6]：
在含有Fe2 离子的酸性溶液中投加H2O2时会发生下列反应：
Fe2 H2O2→Fe3 OH HO-(1)
Fe3 H2O2→Fe2 HO2 H (2)
式(1)中是快速反应，尽管反应速率会由于条件不同而产生一些差异，但H2O2的消耗是很快的，式(2)中Fe3 被还原为Fe2 ，又迅速与H2O2反应，生成羟基自由基，Fe2 在反应中起激发及传递作用，使链反应能持续进行，直至H2O2消耗尽。
Fenton氧化技术具有快速高效、设备简单、成本低、技术要求不高等优点，但是均相Fenton反应处理污水却存在着诸多不足。在均相Fenton反应中，催化剂的分离和反复使用是有待解决的难题。另外，在反应过程中因为溶入了铁离子而造成水中色度的增加，且反应后重新调解pH值，不仅增加了成本，还会生成铁泥，所有这些问题都给污水处理工作带来了不便。此外，Fenton氧化方法氧化剂用量过大，适合在酸性条件下运行等缺点限制了其在某些有机废水处理中的应用。因此，结合其他相关技术手段，如紫外光、微波、超声等，开发出缩短反应时间，提高反应效率、拓宽反应pH范围的新型Fenton氧化技术是未来技术发展的方向。
微波强化高级氧化技术是近几年发展起来的一种新型水处理技术。其基本原理为：将高强度短脉冲微波辐射聚焦到含有某种敏化剂的固体催化剂床表面上时，由于表面金属点位与微波能的强烈相互作用，微波能量将被转变成热能，从而使某些表面点位选择性地被很快加热至很高温度，形成热点，当有机污染物被吸附到这些热点附近时即被高温氧化而降解[7]。由于微波强化氧化技术具有处理速度快、氧化彻底、无二次污染、占地面积小、节省药剂等优点，故其在水处理领域内具有广阔的应用前景。
本课题期望开发对微波响应的Fe(Ⅲ)-Cu(Ⅱ)/gamma;-Al2O3催化剂，将微波技术与类Fenton体系结合起来，处理苯酚废水，缩短反应时间，提高反应效率，提高工艺的可实际操作性。
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