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二十一世纪以来,我国城乡发展越来越快,但水体环境却因工厂大量排放废水、农业喷洒农药、养殖蓄禽等方面的原因,受到严重的污染。芬顿(Fenton)技术是一种高级氧化技术,产生的羟基自由基(·OH)氧化能力极强(E=2.8V),能高效降解水中的有机污染物,在环境领域有良好的应用前景。然而,由于使用的试剂过氧化氢(H2O2)在水体环境中不能稳定存在,易分解成H2O和O2,利用率较低。为克服传统Fenton技术的不足,学者们提出利用过氧化钙(CaO2)代替H2O2参与反应的类Fenton技术。CaO2可以在环境水体中缓慢释放H2O2,具有试剂有效期长、H2O2利用率高、pH适用范围广等传统Fenton技术没有的优点,目前已被学者和工程人员广泛研究和应用。在Fe2+催化CaO2的反应过程中,Fe2+被快速氧化为Fe3+,但Fe3+还原速率较慢,同时CaO2水解产生的Ca(OH)2使溶液pH升高,导致Fe3+易形成沉淀,无法重新参与铁离子的循环反应,因此铁离子利用率较低。如何促进Fe3+向Fe2+转化,强化Fe3+/Fe2+循环,对实现铁离子高效利用、增强体系降解性能具有重要的实际意义。然而,现有研究大多是针对Fe2+和CaO2的反应体系,关于强化Fe3+和CaO2反应能力的研究相对较少。但在关于Fe3+和H2O2反应的研究中发现,添加乙二胺四乙酸盐(EDTA)、三聚磷酸盐(STPP)、草酸盐(OA)等配体可以抑制铁离子沉淀,增强电子传递速率,促进·OH产生,提高反应效果;添加抗坏血酸(AA)、盐酸羟胺(HA)等还原剂可以加快Fe3+向Fe2+转化,促进Fe3+/Fe2+循环,提高类Fenton反应的降解效果。本文基于Fe3+/H2O2体系的研究,探讨了引入配体EDTA和外加还原剂AA两种强化方式,对Fe3+/CaO2类Fenton体系降解苯酚的影响,对两种强化试剂的作用、活性自由基的种类及作用,以及多种条件因素的影响,进行了深入研究。主要结论如下:(1)在Fe3+/EDTA/CaO2体系中,加入EDTA可显著提高铁离子溶解度,并作为连接CaO2和Fe3+的桥梁,加快两个系统之间的电子转移速率,促进Fe3+/Fe2+循环,使体系在中性pH条件下也能有效地去除污染物。主导苯酚降解的活性自由基为·OH,·O2-起到还原Fe3+的作用,促使体系更快地启动反应,提高反应速率。Fe3+和CaO2投加浓度越高,体系的降解效果越好,但过量的CaO2会引起pH迅速上升,导致苯酚降解效果变差;常见的阴离子中,SO42-和NO3-对反应几乎没有影响,Cl-和CO32-会与苯酚竞争·OH导致苯酚降解受到抑制。Fe3+/EDTA/CaO2体系具有良好的持续降解污染物的能力,并且在去除实际水体中的污染物方面也是可行的。(2)Fe3+/AA/CaO2体系能在pH=3-7的范围有效去除污染物,随着pH的升高,去除效果逐渐变差,体系在实际水体中对污染物也有良好的降解效果。Fe3+和AA的摩尔比为2:1时,苯酚的降解效果最好;适量提高CaO2投加量可以提升苯酚去除率,但过量的CaO2会因为pH上升过高抑制苯酚的降解。AA可以加速还原Fe3+为Fe2+,同时AA的络合作用使整个反应过程中始终存在溶解态的铁离子。Fe3+/AA/CaO2体系主要产生的自由基为·OH,它由两部分组成:一部分是由AA促进的类Fenton反应产生,另一部分是AA与CaO2直接反应产生,且类Fenton反应作为产生·OH的主要途径。AA的投加方式会影响体系降解苯酚的效果,分批次投加比一次性投加更能促进污染物的降解。