光芬顿(Fe3+/H2O2/UV)高级氧化技术处理渗滤液的COD去除效能研究

《Results in Chemistry》：Advanced oxidation of synthetic leachate: Performance of the photo-Fenton process for COD removal

本文推荐研究人员针对高有机负荷渗滤液处理难题，开展光芬顿(Fe3+/H2O2/UV)高级氧化工艺研究。通过系统优化试剂浓度、光照强度等参数，发现UV-C照射下使用1.5 mmol/L Fe3+和0.2 mol/L H2O2可实现80% COD去除率，在真实渗滤液中验证达到67.9%去除效果，为高效经济的新型渗滤液处理技术提供重要依据。

　　

随着城市化进程加速，垃圾填埋场产生的渗滤液已成为严峻的环境挑战。这种高浓度有机废水含有大量难降解污染物，传统处理方法往往效果有限。特别是化学需氧量(COD)指标居高不下，寻找高效、经济且环境友好的处理技术迫在眉睫。

在这一背景下，摩洛哥阿卜杜勒马利克·埃萨迪大学的研究团队在《Results in Chemistry》上发表了一项创新研究，探讨了光芬顿高级氧化工艺在处理合成渗滤液中的应用潜力。该技术通过紫外光激活铁离子和过氧化氢体系，产生强氧化性的羟基自由基，能有效降解顽固有机污染物。

研究团队采用的光芬顿技术核心在于Fe³⁺/H₂O₂/UV系统的协同作用。实验设计包含三个关键部分：首先建立了模拟Al Hoceima填埋场真实渗滤液成分的合成渗滤液体系，初始COD为19,200 mg/L；随后通过膨润土吸附预处理将COD浓缩至32,000 mg/L再降至12,105 mg/L作为光芬顿处理的进水；最后系统比较了不同紫外光源(UV-A 210W、UV-A 113W、UV-C 75W)与试剂配比下的处理效能。

3.1 合成渗滤液均相光催化处理测试

在UV-A 210W照射下，铁离子浓度显著影响COD去除效率。无Fe³⁺时COD基本不变，而随着浓度从0.5 mmol/L增至2.0 mmol/L，24小时去除率从10.78%提升至58.27%。最佳浓度为1.5 mmol/L，去除率达42.83%。

降低光照强度至UV-A 113W后，处理规律相似但效率略降。Fe³⁺浓度为1.5 mmol/L和2.0 mmol/L时，去除率均约58%，表明在中等强度UV-A下，高铁浓度能补偿光强不足。

转向更高能量的UV-C 75W照射，处理效能显著提升。Fe³⁺浓度为1.5 mmol/L时，8小时去除率即达51.26%，24小时提升至59.93%。证明UV-C能更有效激活光芬顿反应。

过氧化氢的加入进一步优化了处理效果。单独使用H₂O₂时，浓度从0.05 mol/L增至0.2 mol/L，去除率从11.91%升至15.32%。当Fe³⁺与H₂O₂协同作用时，在UV-A 210W下，最佳条件(1.5 mmol/L Fe³⁺ + 0.2 mol/L H₂O₂)去除率达67.78%；UV-A 113W下为66.96%；而UV-C 75W下显著提升至85.87%，证明试剂协同与紫外波段选择共同决定处理效能。

3.2 不同光强下均相光催化效率比较

系统比较证实UV-C照射优势明显。在相同试剂条件下(1.5 mmol/L Fe³⁺ + 0.2 mol/L H₂O₂)，UV-C系统8小时去除率(84.3%)已超过UV-A系统24小时效果，24小时达85.87%。表明UV-C不仅效率更高，反应速率也更快。

3.3 Al Hoceima省控制填埋场真实渗滤液处理应用

将最优条件(1.5 mmol/L Fe³⁺ + 0.2 mol/L H₂O₂ + UV-C 75W)应用于真实渗滤液，经膨润土预处理后初始COD为2,400 mg/L。处理8小时后COD降至850 mg/L(去除率64.6%)，24小时后降至770 mg/L(去除率67.9%)，证实该工艺对真实废水同样有效。

本研究明确证实光芬顿高级氧化工艺，特别是UV-C激活的Fe³⁺/H₂O₂系统，对高有机负荷渗滤液具有卓越处理效果。通过优化铁离子浓度(1.5 mmol/L)和过氧化氢剂量(0.2 mol/L)，在UV-C照射下可实现超过80%的COD去除率。该技术对真实环境样品同样有效，且反应速率快，8小时即可达到接近最大处理效率。

研究成果为高效、经济、环境友好的渗滤液处理提供了新思路，特别适合传统方法处理困难的高浓度有机废水。光芬顿工艺试剂需求适中、操作相对简单，具备规模化应用潜力，为解决垃圾填埋场环境污染问题提供了有前景的技术方案。