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摘要 研究了微波无极紫外（MWEUV）光助Fenton法对有机农药废水的强化降解作用，比较了单独MW、单独Fenton、紫外汞灯光助Fenton（UV/Fenton）和MWEUV光助Fenton（MWEUV/Fenton）4种体系的处理效果，考察了初始pH、H2O2投加量和Fe2+投加量对COD降解率的影响。结果表明，MWEUV比紫外汞灯具有更高的强化降解作用。在H2O2投加量为60 mmol/L，Fe2+投加量为0.5 mmol/L，初始pH为2～5的条件下，有机农药废水可被完全降解。
关键词 微波无极紫外；Fenton试剂；农药废水
中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）25-08696-03
Abstract The enhanced treatment of Fenton by microwave electrodeless ultraviolet （MWEUV） for pesticide wastewater was studied. The four degradation systems included MW alone， Fenton alone， UV/Fenton and MWEUV/Fenton were compared. Effects of initial pH value， H2O2 dosage and Fe2+ dosage on degradation efficiency were also investigated. The results showed that MWEUV was more efficient than commercial UV lamp. At 60 mmol/L of H2O2 dosage， 0.5 mmol/L of Fe2+ dosage， 2-5 of initial pH value， pesticide wastewater was completely degraded by MWEUV/Fenton within 120 min.
Key words Microwave electrodeless ultraviolet （MWEUV）； Fenton reagent； Pesticide wastewater
农药废水具有浓度高、毒性大、污染物成分复杂、可生化性差等特点，采用传统的生化法和物理化学法处理效果不理想。作为一种高级氧化技术（AOPs），Fenton试剂在高浓度、难降解、有毒有害废水的处理方面受到了越来越多地关注[1]。与传统Fenton法相比，紫外光助Fenton法不仅能显著加快反应速率，减少H2O2的用量，还能极大地提高Fenton试剂的氧化性能[2]。已有研究表明，紫外光助Fenton能够通过H2O2的紫外光解和Fe3+的光致还原作用生产更多的羟基自由基[3-5]。因此，UV光源是紫外光助Fenton反应系统设计的重要环节。
微波无极紫外（MWEUV）是近年来开发的一种新型紫外光源，具有辐射强度高、寿命长、可制备成任意形状、同时获得紫外和微波辐射等优势[6-8]。MWEUV作为光源已成功地应用在UV光解[9]、UV/H2O2[10]和光催化等反应体系中[11]。然而，有关MWEUV对Fenton法处理的强化作用却鲜有报道。
笔者研究了微波无极紫外光助Fenton（MWEUV/Fenton）对有机农药废水的处理效果，对比了不同反应体系的降解效率，着重比较了微波无极紫外与传统紫外汞灯对Fenton的强化作用，并对MWEUV/Fenton处理法的主要参数进行了优化，以期为新型、高效的光助Fenton处理法的开发和有机农药废水的处理提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验试剂
有机农药废水来源于某农药厂生产排水，废水已经过简单混凝沉淀预处理，初始COD浓度约450 mg/L，其他试剂均为分析纯。
1.2 试验装置
试验装置如图1所示，反应器为圆柱形石英玻璃管，有效容积1 L。微波发生器输出功率700 W，频率2.45 GHz。微波无极紫外灯规格为U25（U型，外径25 mm），功率约为25 W。反应溶液利用循环泵进行外部循环冷却，反应过程中溶液温度保持（25±0.5）℃，循环泵流量5 L/min。搅拌器连续搅拌，以保证溶液混合均匀。整个反应系统采用耐高温、耐腐蚀的硅胶管连接。在紫外汞灯光助Fenton对比试验中，采用1只25 W的商业汞灯代替MWEUV灯，且反应过程中不启动微波发生器。
3 结论
在紫外光助Fenton处理体系中，MWEUV比商业紫外汞灯具有更高的强化降解作用。MWEUV/Fenton法处理农药废水的最佳条件为：H2O2投加量为60 mmol/L，Fe2+投加量为0.5 mmol/L，初始pH为2～5。MWEUV应用于光助Fenton处理农药废水具有良好的前景。
参考文献
[1] 杨涛，郑伟，余海晨，等.生物活性炭滤池-流化床复合工艺处理农药废水的研究[J].安徽农业科学，2012，40（18）：9835-9837.
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[21] ZHONG Y，LIANG X，ZHONG Y，et al.Heterogeneous UV/Fenton degradation of TBBPA catalyzed by titanomagnetite：Catalyst characterization，performance and degradation products[J].Water Research，2012，46（15）：4633-4644.
关键词 微波无极紫外；Fenton试剂；农药废水
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Abstract The enhanced treatment of Fenton by microwave electrodeless ultraviolet （MWEUV） for pesticide wastewater was studied. The four degradation systems included MW alone， Fenton alone， UV/Fenton and MWEUV/Fenton were compared. Effects of initial pH value， H2O2 dosage and Fe2+ dosage on degradation efficiency were also investigated. The results showed that MWEUV was more efficient than commercial UV lamp. At 60 mmol/L of H2O2 dosage， 0.5 mmol/L of Fe2+ dosage， 2-5 of initial pH value， pesticide wastewater was completely degraded by MWEUV/Fenton within 120 min.
Key words Microwave electrodeless ultraviolet （MWEUV）； Fenton reagent； Pesticide wastewater
农药废水具有浓度高、毒性大、污染物成分复杂、可生化性差等特点，采用传统的生化法和物理化学法处理效果不理想。作为一种高级氧化技术（AOPs），Fenton试剂在高浓度、难降解、有毒有害废水的处理方面受到了越来越多地关注[1]。与传统Fenton法相比，紫外光助Fenton法不仅能显著加快反应速率，减少H2O2的用量，还能极大地提高Fenton试剂的氧化性能[2]。已有研究表明，紫外光助Fenton能够通过H2O2的紫外光解和Fe3+的光致还原作用生产更多的羟基自由基[3-5]。因此，UV光源是紫外光助Fenton反应系统设计的重要环节。
微波无极紫外（MWEUV）是近年来开发的一种新型紫外光源，具有辐射强度高、寿命长、可制备成任意形状、同时获得紫外和微波辐射等优势[6-8]。MWEUV作为光源已成功地应用在UV光解[9]、UV/H2O2[10]和光催化等反应体系中[11]。然而，有关MWEUV对Fenton法处理的强化作用却鲜有报道。
笔者研究了微波无极紫外光助Fenton（MWEUV/Fenton）对有机农药废水的处理效果，对比了不同反应体系的降解效率，着重比较了微波无极紫外与传统紫外汞灯对Fenton的强化作用，并对MWEUV/Fenton处理法的主要参数进行了优化，以期为新型、高效的光助Fenton处理法的开发和有机农药废水的处理提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验试剂
有机农药废水来源于某农药厂生产排水，废水已经过简单混凝沉淀预处理，初始COD浓度约450 mg/L，其他试剂均为分析纯。
1.2 试验装置
试验装置如图1所示，反应器为圆柱形石英玻璃管，有效容积1 L。微波发生器输出功率700 W，频率2.45 GHz。微波无极紫外灯规格为U25（U型，外径25 mm），功率约为25 W。反应溶液利用循环泵进行外部循环冷却，反应过程中溶液温度保持（25±0.5）℃，循环泵流量5 L/min。搅拌器连续搅拌，以保证溶液混合均匀。整个反应系统采用耐高温、耐腐蚀的硅胶管连接。在紫外汞灯光助Fenton对比试验中，采用1只25 W的商业汞灯代替MWEUV灯，且反应过程中不启动微波发生器。
3 结论
在紫外光助Fenton处理体系中，MWEUV比商业紫外汞灯具有更高的强化降解作用。MWEUV/Fenton法处理农药废水的最佳条件为：H2O2投加量为60 mmol/L，Fe2+投加量为0.5 mmol/L，初始pH为2～5。MWEUV应用于光助Fenton处理农药废水具有良好的前景。
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[10] FERRARI C，LONGO I，TOMBARI E，et al.A novel microwave photochemical reactor for the oxidative decomposition of Acid Orange 7 azo dye by MW/UV/H2O2 process [J].Journal of Photochemistry and Photobiology A：Chemistry，2009，204（2）：115-121.
[11] 成功，雷蕾，徐迪，等.微波无极紫外光催化-内电解协同降解活性艳红 X-3B[J].化工环保，2009，29（3）：207-211.
[12] VUJEVIC' D，PAPIC' S，KOPRIVANAC N，et al.Decolorization and Mineralization of Reactive Dye by UV/Fenton Process[J].Separation Science and Technology，2010，45（11）：1637-1643.
[13] ZHANG Y Y，HE C，SHARMA V K，et al.A new reactor coupling heterogeneous Fentonlike catalytic oxidation with membrane separation for degradation of organic pollutants[J].Journal of Chemical Technology and Biotechnology，2011，86（12）：1488-1494.
[14] PARK J H，CHO I H，CHANG S W.Comparison of Fenton and photoFenton processes for livestock wastewater treatment[J].Journal of Environmental Science and Health Part B，2006，41（2）：109-120.
[15] MALIK P K，SAHA S K.Oxidation of direct dyes with hydrogen peroxide using ferrous ion as catalyst[J].Separation and Purification Technology，2003，31（3）：241-250.
[16] BADAWY M I，GOHARY F EI，GHALY M Y，et al.Enhancement of olive mill wastewater biodegradation by homogeneous and heterogeneous photocatalytic oxidation[J].Journal of Hazardous Materials，2009，169（1）：673-679.
[17] SABAIKAI W，SEKINE M，TOKUMURA M，et al.UV light photoFenton degradation of polyphenols in oolong tea manufacturing wastewater[J].Journal of Environmental Science and Health，Part A，2014，49（2）：193-202.
[18] TOKUMURA M，MORITO R，HATAYAMA R，et al.Iron redox cycling in hydroxyl radical generation during the photoFenton oxidative degradation：dynamic change of hydroxyl radical concentration[J].Applied Catalysis B：Environmental，2011，106（3）：565-576.
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