光-芬顿：高效治污，突破芬顿瓶颈

为了突破经典芬顿工艺的局限，研究人员通过引入外部能量（光、电）和开发新型材料，催生了增强型芬顿系统。本章主要探讨了其中一种增强型芬顿技术——光-芬顿（Photo-Fenton, PF），详细阐述了其独特反应机理、显著性能优势以及不同光源对其效率的影响。

增强型芬顿工艺概述

• 旨在突破经典芬顿工艺的瓶颈，通过引入外部能量（如光、电）或新型材料来提升性能。
• 本章重点关注光-芬顿（Photo-Fenton, PF）技术，探讨其机理、优势及核心创新点。

光-芬顿（PF）反应机理

• 加速催化剂再生： 在酸性条件下，Fe³⁺物种[Fe(OH)]²⁺吸收光子快速光还原为Fe²⁺并额外生成一个•OH，解决了经典芬顿中Fe²⁺再生缓慢的速率瓶颈。
• H₂O₂的直接光解： 当使用波长小于280 nm的UVC光时，H₂O₂可被直接光解生成两个•OH，提供不依赖铁催化剂的额外•OH来源。
• 两种光化学反应协同作用，显著增强了体系的氧化能力并打破经典芬顿的动力学限制。

光-芬顿（PF）性能与优势

• 更高降解效率： 具有比经典芬顿更高的污染物降解速率和矿化度，例如处理纺织废水可实现超过88%的COD去除率。
• 更少试剂消耗和铁泥产生： 由于Fe²⁺再生速率加快，可在更低初始催化剂浓度下达到处理效果，减少化学品消耗和铁泥量。
• 利用太阳能的可持续性： 能够有效利用太阳光作为辐射源，是一种低成本、可持续的废水处理技术。

光源对光-芬顿（PF）的影响

• UVC (如 254 nm)： 能量最高，能同时驱动Fe³⁺光还原和H₂O₂直接光解，氧化能力最强，主要活性物种为•OH（如4小时内实现90% TOC去除）。
• UVA (如 365 nm)： 能量低于UVC，主要驱动Fe³⁺光还原，对H₂O₂直接光解作用微弱，可通过低成本LED灯提供。
• 可见光 (如 LED, 太阳光)： 能量最低，促进Fe²⁺再生速率远低于紫外光，主要活性物种可能转向HO₂•，降解速率较慢（TOC去除率可能降至60%），但能耗和试剂需求更低，具有成本效益。