Fenton回收铁砂对水体中盐酸四环素降解性能及机制研究

Fenton法作为一种成熟的高级氧化技术,在工业废水深度处理中得到了广泛应用,然而,该方法同时会产生大量含铁固体废弃物,影响污水处理效果并增加运行成本.为了探索一种更直接的Fenton固废资源化利用方式,本研究收集了来自新型废水处理Fenton塔的铁砂和传统Fenton池的铁泥,并将它们作为催化剂在非均相Fenton体系中去除盐酸四环素(TC)的效率和机制进行了对比.结果表明:(1)新型废水处理Fenton塔的铁砂和传统Fenton池的铁泥在外观、微观结构和组成上都有明显区别,铁砂偏黄、铁泥偏红,铁砂具有介孔结构和相对简单的成分,比表面积为144.818 m^(2)/g,平均孔径为3.061 nm.(2)铁砂中Fe的质量分数远高于铁泥,且以不定型FeOOH的形式存在.铁砂中还含有S元素以及微量的其他金属元素,铁泥则缺乏S元素.(3)作为催化剂,铁砂和铁泥对TC的去除率分别为87.40%和29.83%.(4)铁砂对TC的吸附过程符合伪二级吸附动力学模型,在铁砂-H_(2)O_(2)体系中可以达到良好的降解效果.C1^(-)、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)对TC降解的影响较小,而HCO_(3)^(-)、H_(2)PO_(4)^(-)的存在会抑制TC的降解反应.机理探究试验表明,·OH、·O_(2)^(-)和^(1)O_(2)是反应过程中的主要活性基团,·O_(2)影响更大,·OH和^(1)O_(2)贡献相当,·OH和^(1)O_(2)起直接进攻作用,·O_(2)^(-)影响·OH和^(1)O_(2)的生成过程.铁砂-H_(2)O_(2)体系中的反应具有均相和非均相作用,主要以均相作用为主.研究显示,铁砂具备发生氧化还原反应的潜力,在直接应用于TC降解方面具有明显优势.