非均相Fenton催化降解酚類化合物的研究進(jìn)展

張娟娟，張西慧

（河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，天津300130）

非均相Fenton催化降解酚類化合物的研究進(jìn)展

張娟娟，張西慧

（河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，天津300130）

非均相Fenton催化法是去除水中難降解有機(jī)污染物的一種重要高級(jí)氧化技術(shù)，近些年以其效率高、污染少、材料來源廣泛而受到人們更多的重視。介紹了現(xiàn)今主要的非均相Fenton催化降解酚類化合物的催化劑研究進(jìn)展，包括零價(jià)鐵、Fe3O4、Fe2O3、以碳、黏土、柱撐黏土、沸石、介孔二氧化硅等為載體的催化劑。最后提出了三個(gè)非均相Fenton反應(yīng)的研究方向。

催化劑；非均相Fenton；酚類化合物

酚及其衍生物是有機(jī)化工、煤化工等工業(yè)廢水中常見的有機(jī)污染物，其以在水中的高濃度及高穩(wěn)定性使得生物和化學(xué)類方法無法完全將其礦化成無害的無機(jī)小分子物質(zhì)。高級(jí)氧化技術(shù)（AOPs）由于具有對有機(jī)物高效的礦化能力而受到越來越多的關(guān)注。

Fenton催化屬于高級(jí)氧化技術(shù)。其特點(diǎn)是同時(shí)具有催化、光化學(xué)特性及氧化降解能力。與傳統(tǒng)均相Fenton反應(yīng)相比，非均相Fenton催化氧化不僅具有反應(yīng)易于控制、無污染、對環(huán)境友好、對實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求不高等優(yōu)點(diǎn)，而且也克服了均相反應(yīng)難以克服的缺點(diǎn)：pH應(yīng)用范圍很窄并且在降解污染物前需要將反應(yīng)溶液酸化，降解后溶液進(jìn)行中和后才能處理〔1〕；需要大量的雙氧水產(chǎn)生羥基自由基將 Fe（Ⅲ）還原為 Fe（Ⅱ），容易造成資源浪費(fèi)〔2〕；不能使含鐵的沉淀物還原為鐵催化劑，容易產(chǎn)生鐵垢，對環(huán)境及設(shè)備造成污染等。近些年來對非均相Fenton催化劑的研究逐漸深入。非均相催化劑就是為流動(dòng)性的催化劑提供一個(gè)固體支撐物，除了兼有均相催化的優(yōu)點(diǎn)之外，還可以避免試劑污染環(huán)境，提高pH使用范圍，最重要的是非均相催化劑可以循環(huán)多次使用，對環(huán)境保護(hù)及能源節(jié)約具有重要意義。筆者從非均相催化劑降解苯酚及其衍生物出發(fā)，介紹了非均相Fenton催化劑的研究進(jìn)展。

1　零價(jià)鐵及鐵的化合物

Fenton試劑是包括亞鐵離子和雙氧水的催化氧化混合物，能發(fā)生強(qiáng)烈的反應(yīng)生成無選擇性的羥基自由基，進(jìn)而引發(fā)和傳播自由基鏈反應(yīng)，進(jìn)行有機(jī)物及還原性物質(zhì)的氧化。在Fenton反應(yīng)中，催化效率是由Fe2+與Fe3+的數(shù)量和比例確定的。在H2O2存在的情況下，任何可以產(chǎn)生Fe2+或Fe3+的物質(zhì)均可以進(jìn)行Fenton反應(yīng)降解有機(jī)物。但反應(yīng)過程中的溫度、時(shí)間、pH、有機(jī)物的性質(zhì)及濃度、催化劑的用量等因素均會(huì)對反應(yīng)效率產(chǎn)生影響。

1.1納米零價(jià)鐵（ZVI）

零價(jià)鐵以其對環(huán)境無污染、價(jià)格低、表面積大、容易過濾等優(yōu)點(diǎn)而在非均相Fenton反應(yīng)方面受到重視。在酸或氧氣的作用下，F(xiàn)e0被氧化成Fe2+，與此同時(shí)，H2O2被還原成O2。之后Fe2+被H2O2氧化生成羥基自由基（·OH）進(jìn)行Fenton氧化的鏈反應(yīng)〔3-4〕。但該反應(yīng)由于僅有很少數(shù)的Fe0被氧化成Fe2+，所以降解污染物的效率較低。對于一些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的有機(jī)物，單純的零價(jià)鐵不可使其完全降解，甚至?xí)a(chǎn)生具有毒性的中間產(chǎn)物，這時(shí)需要在降解過程中引入太陽光、紫外光、超聲波等外加條件來改善實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)而增強(qiáng)降解效果。但是零價(jià)鐵對于pH的拓寬范圍影響不大，需要進(jìn)一步的研究。

Y.Segura等〔5〕在超聲作用下以Fe0/H2O2系統(tǒng)降解苯酚。實(shí)驗(yàn)表明，這種超聲強(qiáng)化的Fenton過程存在一個(gè)既不需要消耗能量也不需要另加氧化劑的后續(xù)靜降解過程。即使是H2O2消耗完之后，TOC的礦化依舊可以在這個(gè)靜降解過程中進(jìn)行，經(jīng)過24 h后，TOC轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%。實(shí)驗(yàn)中這種很高的礦化率主要?dú)w因于Fe0向Fe0/Fe2O3的轉(zhuǎn)化。除此之外，一些鐵的氧化物對中間產(chǎn)物的強(qiáng)氧化性也有利于TOC的礦化。該實(shí)驗(yàn)方法最大的優(yōu)勢是沒有價(jià)格昂貴的試劑藥品，不需要過多的能量消耗。B.Arjunan等〔6〕在實(shí)驗(yàn)中使用光電類Fenton技術(shù)以納米零價(jià)鐵催化降解苯酚。pH=6.2的最佳實(shí)驗(yàn)條件下，30 min內(nèi)僅0.5 g的催化劑即可使苯酚完全降解。該催化劑拓寬了pH使用范圍，但在離子浸出量及循環(huán)使用方面需要進(jìn)一步的研究。

1.2Fe3O4

自從2007年L.Z.Gao等〔7〕發(fā)現(xiàn)磁性Fe3O4粒子對酚類及苯胺類化合物具有類似于過氧化氫酶的性質(zhì)，這種新型的催化劑在Fenton反應(yīng)中得到極大的關(guān)注。

1.2.1單一Fe3O4催化

以磁性Fe3O4催化Fenton反應(yīng)降解污染物有很多優(yōu)勢，比如Fe3O4本身就含有Fe2+，可以與H2O2反應(yīng)生成羥基自由基；Fe3O4磁性結(jié)構(gòu)的八面體單元可以容納Fe2+和Fe3+，這就意味著Fe2+可以在同一單元中進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e2+和Fe3+的反應(yīng)可以加強(qiáng)H2O2的分解，生成更多的羥基自由基〔8〕。最重要的是磁性Fe3O4粒子在pH范圍的拓寬上有一定的發(fā)展，這使得Fe3O4具有更大的研究意義。

Wei Wang等〔9〕制備平均大小是15 nm的Fe3O4納米粒子，并由此降解苯酚。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最佳實(shí)驗(yàn)條件下苯酚降解率和COD去除率分別是100% 和70%。除此之外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種納米催化劑在pH在2～9之間依然有很高的降解率。何潔等〔10〕用Fe3O4和H2O2構(gòu)成的非均相Fenton體系降解鄰苯二酚，同樣也有很好的降解效果。

1.2.2Fe3O4復(fù)合催化

由于Fe3O4具有高表面能及內(nèi)磁性吸引力，這使其具有強(qiáng)烈的聚合傾向。磁性納米粒子的聚合會(huì)降低其表面積和體積的比值，使粒子在溶液中的熱穩(wěn)定性降低。為了增強(qiáng)磁性粒子的穩(wěn)定性和活性，提高催化劑的降解效率，可以在催化劑制備過程中加入表面活性劑、螯合劑等穩(wěn)定劑，或者將磁性粒子負(fù)載到其他載體上。雖然穩(wěn)定劑及載體的存在會(huì)增加磁性粒子的穩(wěn)定性，但也會(huì)減少納米粒子與污染物的接觸面積。引入紫外光、超聲波等外部條件，可以在非均相催化體系中產(chǎn)生額外的空間化效應(yīng)，但也需要持續(xù)的外部能量需求。因此研究新型高效穩(wěn)定的磁性Fe3O4納米催化劑依舊是個(gè)挑戰(zhàn)。

J.Y.Chun等〔11〕在H2O2存在的條件下，由Fe3O4/ MSU-F-C催化劑礦化苯酚和As（Ⅲ）。MSU-F-C是一種介孔泡沫碳材料，與普通的介孔碳物質(zhì)相比，MSU-F-C的內(nèi)部連通空隙、表面積、空洞體積均比普通的介孔碳材料大很多，這使得其在負(fù)載磁性Fe3O4中更具有優(yōu)勢。實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)e3O4/MSU-F-C對羥基自由基的利用率高于普通的鐵氧化物，可以更快地降解污染物。實(shí)驗(yàn)條件下，240 min后，幾乎可以將苯酚完全降解。此外，F(xiàn)e3O4/MSU-F-C催化劑泄漏于溶液中的鐵離子很少，但循環(huán)使用的情況需要進(jìn)一步研究。

Wei Wang等〔12〕制備水凝膠包覆的納米球形Fe3O4磁性混合物。水凝膠是一種三維交聯(lián)的共聚物，可在水中溶脹，但不溶于水〔13〕。該催化劑表面積大，聚合物的親水性可以使其與溶液接觸緊密，提高試劑的擴(kuò)散及降解效率。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，苯酚降解率及COD去除率分別是98%和76%。pH在3～7范圍內(nèi)，該催化劑降解苯酚的COD去除率始終在75%左右。甚至在pH=9時(shí)，降解120 min后，苯酚幾乎可以被完全消除。這對于Fenton反應(yīng)拓寬pH應(yīng)用范圍具有重要意義。除此之外，該催化劑使用8次之后COD的去除率依舊在60%以上。迄今為止水凝膠用于Fenton催化的技術(shù)尚處于研究階段，但由于其性能穩(wěn)定，與金屬顆粒結(jié)合后發(fā)揮強(qiáng)大的作用，這種磁性Fe3O4納米復(fù)合催化劑為污水處理提供了一個(gè)新的方向。

1.3Fe2O3

Fe2O3的禁帶寬度比較窄，僅有2.2 eV，價(jià)格低、無毒性等優(yōu)點(diǎn)使其成為很有應(yīng)用前景的研究對象〔14〕。在Fenton降解的鏈反應(yīng)中，當(dāng)鐵僅以Fe3+的形式存在時(shí)，F(xiàn)enton反應(yīng)就會(huì)在H2O2存在的條件下由Fe3+還原成Fe2+，但這樣生成的·OH比由Fe2+氧化成Fe3+反應(yīng)生成的·OH少。只有Fe2+占有一定比例時(shí)，催化反應(yīng)才會(huì)發(fā)生，所以當(dāng)只有Fe2O3時(shí)就很難進(jìn)行Fenton反應(yīng)。為了增強(qiáng)Fe2O3的催化性能，只能在催化劑中加入某些元素來改變這一過程的催化原理，或者通過其他物質(zhì)與Fenton反應(yīng)協(xié)同作用降解有機(jī)物。

Liqin Guo等〔15〕制備α-Fe2O3/S的非均相類Fenton催化劑降解甲基橙7和苯酚。實(shí)驗(yàn)中的硫以兩種方式摻雜在催化劑中：一是表面吸附的硫酸，二是以FeS或FeS2形式摻雜在晶格中。文中對于α-Fe2O3/S的催化活性有兩種解釋：一是硫的摻入改變了鐵離子與雙氧水的界面反應(yīng)；二是摻入的硫在α-Fe2O3的禁帶寬度內(nèi)形成類似于TiO2的晶格空穴狀態(tài)，這使得α-Fe2O3在紫外光或太陽光的照射下進(jìn)行光催化反應(yīng)。

萬家峰等〔16〕采用浸漬法制備 Fe2O3/γ-Al2O3催化劑并用其降解苯酚。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，UV條件下的降解速率明顯高于無UV條件，2 h后，兩種條件下苯酚降解率分別能達(dá)到89.4%、94.7%。D.L.Carla等〔17〕制備Fe2O3/Al2O3（2%Fe）催化劑降解苯酚。結(jié)果表明，相對較低的氧化劑消耗量即可提高苯酚的礦化率。通過900℃的熱處理，催化劑的穩(wěn)定性增加，但沒有影響催化活性。

2　載體類非均相Fenton催化劑

2.1活性炭為載體

炭是一種多孔物質(zhì)，在吸附及催化劑載體方面有廣泛的應(yīng)用。其中活性炭是一種黑色多孔的固體炭質(zhì)，普通活性炭的比表面積在500～1 700 m2/g之間?；钚蕴恳云浔砻娣e大、價(jià)格低廉、吸附效果好等優(yōu)點(diǎn)在非均相Fenton反應(yīng)中受到重視。

杜婷等〔18〕用活性炭改良的非均相 Fenton試劑降解苯酚。結(jié)果表明，改良后的催化劑可以降低處理成本，提高催化劑的回收利用率。李建旭等〔19〕以浸漬法制備Fe2+/活性炭非均相催化劑。結(jié)果表明，在非均相Fenton體系中，F(xiàn)e2+/活性炭初次使用時(shí)，苯酚去除率可達(dá)到92%；連續(xù)重復(fù)使用5次，苯酚去除率仍可達(dá)53%。楊岳主等〔20〕通過浸漬法制備了負(fù)載于活性炭（AC）上的金屬催化劑 Fe/AC、Cu/AC和Fe-Cu/AC。實(shí)驗(yàn)表明，60 min內(nèi)，3種催化劑在催化H2O2對苯酚的降解率分別達(dá)到 96.7%、77.5%和99%；Cu/AC和Fe-Cu/AC催化劑中活性組分銅和鐵有一定溶出，而Fe/AC中活性組分鐵溶出很少，同時(shí)在3次循環(huán)實(shí)驗(yàn)后的苯酚降解率仍然高達(dá)93%以上，顯示了良好的催化穩(wěn)定性。但是由于活性炭與金屬的相互作用力較弱，金屬附著強(qiáng)度弱，不利于回收利用，所以改善炭與Fenton活性催化劑的穩(wěn)定性是未來研究的一個(gè)方向。

Feng Duan等〔21〕使用有序介孔碳材料支撐的鐵催化劑（Fe/OMC）降解4-氯苯酚。實(shí)驗(yàn)表明氧化鐵分散在OMC的表面，隨著煅燒溫度的升高，氧化鐵顆粒逐漸變大。在較低的煅燒溫度下，催化劑對4-氯苯酚和H2O2有較高的分解效率，但有些金屬會(huì)脫落。pH=3，H2O2為6.6mmol/L，30℃下反應(yīng)270min后，4-氯苯酚分解率和TOC的去除率分別為96.1% 和47.4%。煅燒溫度為300℃時(shí)，催化劑經(jīng)過3次循環(huán)使用后4-氯苯酚的去除率為88%，這說明實(shí)驗(yàn)制得的Fe/OMC催化劑對Fenton反應(yīng)具有很好的穩(wěn)定性。

2.2黏土為載體

黏土是一種天然礦物，其特征是具有由硅酸鹽結(jié)構(gòu)單元和氧化鋁或氫氧化鋁結(jié)構(gòu)單元組合而成的層狀結(jié)構(gòu)。黏土顆粒小，帶有負(fù)電荷、具有與其他陽離子交換的能力，其物理吸附性和表面化學(xué)活性很好〔22〕。黏土在自然界中分布廣泛，價(jià)格低廉，可以直接用來做催化劑載體。

Jian Gao等〔23〕通過陽離子交換反應(yīng)制備以Fe-Ti為核心的斑脫土催化劑（Fe-Ti-B）催化降解苯酚。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在紫外光下，pH=6.6時(shí)，苯酚的轉(zhuǎn)化率和礦化率均在95%以上，而且催化劑經(jīng)過5次循環(huán)使用后催化效果依然良好。在pH=9.0時(shí)，該催化劑降解苯酚180 min后，降解率依然可以達(dá)到70.3%。Fe-Ti-B催化劑這種優(yōu)良的催化效果歸結(jié)于其具有較大的表面積及強(qiáng)的表面酸性。李曉科等〔24〕以蒙脫土為載體制備負(fù)載型 Fe/Al復(fù)合氧化物（FeAlOx/MMT）來催化Fenton反應(yīng)降解高濃度苯酚廢水。結(jié)果表明，活性相FeAlOx中n（Fe）∶n（Al）為0.22時(shí)制備所得催化劑對Fenton反應(yīng)具有最佳活性，且Fe/Al復(fù)合氧化物并未嵌入蒙脫土層間。在優(yōu)化的降解條件下使用理論用量的H2O2可使得1 g/L的苯酚廢水中苯酚降解率達(dá)到100%，COD的去除率達(dá)到97%。

2.3柱撐黏土為載體

柱撐黏土是價(jià)格低廉、具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的微孔固體催化劑，由金屬多聚陽離子插入到膨脹的黏土礦物中形成的。當(dāng)將其加熱到較高溫度時(shí)，內(nèi)插的多聚陽離子會(huì)通過脫水及脫羥基反應(yīng)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氧化物將黏土礦物中的硅酸鹽撐開，進(jìn)而形成介孔或者微孔空洞，增加黏土礦物的基礎(chǔ)空間及表面積并能提高pH的適用范圍。進(jìn)行非均相Fenton反應(yīng)時(shí)，鐵離子可以更大程度地固定在這些空洞中，減少離子的浸出量。降解過程的酸性中間體會(huì)使溶液pH降低，之后固體催化劑中的鐵離子浸到溶液中，提高化合物的可溶性并促進(jìn)均相催化反應(yīng)。當(dāng)這些酸性中間產(chǎn)物礦化成為CO2和H2O時(shí)，溶液中的鐵離子又會(huì)被吸附到柱撐黏土的表面，形成一個(gè)Fe（Ⅲ）循環(huán)〔25〕。由此可知，柱撐黏土相較于普通的黏土做催化劑載體時(shí)，能更好地利用降解條件，降低離子浸出量，提高降解效率。

Mingliang Luo等〔26〕應(yīng)用膨潤土柱撐Fe-Al非均相Fenton催化劑，氧化降解苯酚。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鋁的摻入使其空隙變大，而鐵的摻入使其空隙變小。該柱撐黏土的催化活性取決于摻入鐵的類型，而且鐵鋁對催化效果起到協(xié)同作用。C.Catrinescu等〔27〕制備蒙脫石柱撐Al-Fe催化劑，之后用Fenton及photo/ Fenton降解4-氯苯酚。實(shí)驗(yàn)表明，降解過程始于非均相催化劑的表面，浸入溶液中的鐵離子屬于均相降解的原理，兩者共同作用提高污染物的降解率。常溫下，pH為3.5時(shí)，降解效率最高。文中指出，4-氯苯酚前期降解過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物4-氯鄰苯二酚在鐵還原循環(huán)中可能會(huì)促進(jìn)降解過程。除此之外，在反應(yīng)體系中形成的Fe3+-草酸根化合物對光Fenton反應(yīng)有促進(jìn)作用。

2.4沸石為載體

沸石是一種天然產(chǎn)物，晶體內(nèi)，分子像搭架子似地連在一起，中間形成很多空腔，進(jìn)而形成籠狀結(jié)構(gòu)，這使其具有天然的吸附功能。沸石內(nèi)部充滿了細(xì)微的孔穴和通道，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以根據(jù)載入分子的大小來調(diào)整空隙的尺寸，所以說沸石是一種理想的載體物質(zhì)。而且沸石還有熱穩(wěn)定性高、價(jià)格便宜、來源豐富等優(yōu)點(diǎn)。因此沸石類作為一種非均相Fenton載體而受到人們的重視。

M.Bayat等〔28〕通過浸漬法將鐵離子簇吸附在斜發(fā)沸石表面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該催化劑降解苯酚最佳的實(shí)驗(yàn)條件為pH=3，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，H2O2為5 g/L時(shí)，30 min內(nèi)苯酚即可完全轉(zhuǎn)化。除此之外，該催化劑降解過程中同樣也用到了均相和非均相催化原理，但該反應(yīng)中僅有1.2%的鐵離子浸出，這是該催化劑的一大優(yōu)勢。通過連續(xù)填充反應(yīng)證明，該催化劑在30 h內(nèi)催化效率沒有降低。陳嫻等〔29〕采用離子交換法制備了Fe-Cu-Y非均相Fenton催化劑降解苯酚。結(jié)果表明，當(dāng)催化劑的n（Fe）∶n（Cu）為2.40時(shí)，其催化反應(yīng)速率最快，2 h后苯酚降解率達(dá)99.07%，并且該催化劑穩(wěn)定性較高，可以循環(huán)使用。提高焙燒溫度使得催化劑比表面積減小、催化活性降低，700℃焙燒還會(huì)造成催化劑的燒結(jié)。

2.5介孔二氧化硅為載體

介孔二氧化硅是在1992年由美國Mobil公司首先合成報(bào)道的，介孔材料以其高度有序的結(jié)構(gòu)、較大的孔徑、表面積〔30〕而受到人們密切的關(guān)注。迄今為止把介孔二氧化硅應(yīng)用于Fenton反應(yīng)的研究依舊較少。

D.H.Bremner等〔31〕研究US/Fe2O3/SBA-15/H2O2體系降解苯酚，超聲波輻射的最佳頻率是584 kHz。結(jié)果表明，該催化劑與類似的催化劑相比減少了氧化劑的用量。除此之外，超聲作用30 min后，苯酚及其芳香類副產(chǎn)物可以被完全分解，將該催化劑連續(xù)使用5次后降解效果沒有明顯改變。這表明催化劑性質(zhì)穩(wěn)定，F(xiàn)e2O3與SBA-15之間連接穩(wěn)固。在實(shí)驗(yàn)中由于超聲作用而帶來的靜態(tài)降解過程也可以降低實(shí)驗(yàn)成本。P.Shukla等〔32〕研究表明由浸漬法在SBA-15中注入鐵氧化物，不會(huì)使其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化。在H2O2的存在下，F(xiàn)e/SBA-15的非均相催化活性很高，可以很快氧化2，4-二氯苯酚。pH=3，0.1 g的催化劑3 h內(nèi)即可使2，4-二氯苯酚完全分解，TOC去除率達(dá)到60%。幾次循環(huán)之后鐵的泄漏量依舊很少。

Min Xia等〔33〕通過共沉淀法在含鋁的MCM-41上負(fù)載Fe-Al二金屬氧化物用來降解苯酚。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在pH為4.60，H2O2為0.049 mol/L時(shí)，TOC的減少量為47%。銅的存在可以使該催化劑有一個(gè)比較寬的pH使用范圍。

2.6粉煤灰為載體

粉煤灰是煤燃燒所產(chǎn)生煙氣中的細(xì)灰，主要成分為SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3。估計(jì)每年全世界能產(chǎn)生3 000億t的粉煤灰〔34〕。一般來說粉煤灰會(huì)以掩埋的形式處理掉，但這樣會(huì)對環(huán)境造成污染。近些年來粉煤灰用作低成本的吸附劑來去除氣體中的污染物及液體中的殘留物。除此之外，人們發(fā)現(xiàn)粉煤灰是一種有趣的非均相催化劑，可以引起廢氣中H2S、乙硫醇和甲烷的催化氧化反應(yīng)，也可以在水溶液中催化多種化學(xué)反應(yīng)?，F(xiàn)今還很少有人將粉煤灰用于非均相Fenton反應(yīng)中。

朱瑩佳等〔35〕利用浸漬法在粉煤灰負(fù)載Fe3+制備非均相Fenton催化劑，在紫外光的作用下降解苯酚。結(jié)果表明：制得的Fe-Al催化劑表現(xiàn)出了較好的穩(wěn)定性及催化性能。最佳實(shí)驗(yàn)條件下，60 min內(nèi)，催化劑對苯酚的降解率達(dá)95%以上。催化劑重復(fù)利用3次后，60 min內(nèi)對苯酚的降解率仍可達(dá)93%以上。Aili Zhang等〔36〕將酸化后的飛塵經(jīng)過濾干燥后作為非均相Fenton催化劑降解對硝基苯酚。結(jié)果表明，在一定條件下，對硝基苯酚的降解率隨著雙氧水用量、灰塵的負(fù)載量及溫度的增加而增加，而且在pH 為2.0時(shí)降解效果最好。當(dāng)pH為5.0，降解14 h后，依然可以達(dá)到98.8%的降解率。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該以減少催化時(shí)間及增加粉煤灰的負(fù)載量來減少鐵離子的浸出率，提高催化劑的穩(wěn)定性和循環(huán)使用次數(shù)。

3　結(jié)語

迄今為止非均相Fenton催化技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的發(fā)展研究。對于處理那些不能生物降解的污染物具有重大意義。對于非均相Fenton催化劑載體的研究應(yīng)有進(jìn)一步的發(fā)展：

（1）催化劑中離子的浸出及穩(wěn)定性。由于Fenton反應(yīng)涉及離子反應(yīng)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生離子脫離載體而浸入溶液中，這樣會(huì)使催化劑穩(wěn)定性及循環(huán)使用性降低，也使反應(yīng)后的溶液變得難以處理，浪費(fèi)資源。因此減少催化反應(yīng)中的離子泄漏量是一個(gè)很值得研究的課題。

（2）催化劑的催化活性及催化效率。催化過程中引入紫外光、太陽光、微波、超聲波等外加條件可以明顯提高催化活性及效率，擴(kuò)展光線使用波長及波動(dòng)的頻率也是一個(gè)研究重點(diǎn)。

（3）開發(fā)研究新型Fenton載體。新型載體一直是學(xué)者們致力研究的課題。自然界中存在多種具備載體功能的物質(zhì)，如何發(fā)現(xiàn)并探索制備多功能的催化劑載體來提高催化劑的活性及穩(wěn)定性是一個(gè)長久的研究課題。

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Research progress in the degradation of phenolic compounds by heterogeneous Fenton catalytic degradation

Zhang Juanjuan，Zhang Xihui
（Institute of Chemical Technology，Hebei University of Technology，Tianjin 300130，China）

Heterogeneous Fenton catalysis is a kind of important and advanced oxidation technology for the removal of refractory organic pollutants from water，such as phenols in water.In recent years，more attention has been paid to heterogeneous Fenton reaction，in view of its characteristics，such as high efficiency，less pollution and wide material sources.The present research progress in some main heterogeneous Fenton catalysts，including zero-valent iron，F(xiàn)e3O4and Fe2O3，which are loaded on carbon，clay，pillared clays，zeolites，mesoporous silica，etc.，for the degradation of phenol compounds，is introduced.At the end，three research directions of heterogeneous Fenton reactions are proposed.

catalyst；heterogeneous Fenton；phenolic compounds

X703

A

1005-829X（2016）01-0015-06

張娟娟（1989—），碩士。E-mail：1130043312@qq.com。通訊聯(lián)系人：張西慧，副教授。E-mail：yyyzxh58@qq.com。

2015-11-03（修改稿）