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芬顿强氧化技术
发布时间：2018/09/18 作者：逆水寒
芬顿强氧化技术简介
1、芬顿强氧化（试剂）原理：
Fenton试剂的实质是二价铁离子(Fe2+)和过氧化氢之间的链反应催化生成OH自由基，具有较强的氧化能力，其氧化电位仅次于氟，高达2.80V，另外, 羟基自由基具有很高的电负性或亲电性 ,其电子亲和能力达 569.3kJ 具有很强的加成反应特性，因而 Fenton试剂可无选择氧化水中的大多数有机物，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以凑效的有机废水的氧化处理。
2、Fenton试剂的原理：
在处理有机废水时会发生反应产生铁水络合物,主要反应式如下[1]:
[Fe(H2O)6]3++H2O→[Fe(H2O)5OH]2++H3O+ [Fe(H2O)5OH]2++H2O→[Fe(H2O)4(OH)2]+ H3O+ 当pH为3~7时,上述络合物变成:
2[Fe(H2O)5OH]2+→[Fe(H2O)8(OH)2]4++2H2O [Fe(H2O)8(OH)2]4++H2O→[Fe2(H2O)7(OH)3]3++H3O+
[Fe2(H2O)7(OH)3]3++[Fe(H2O)5OH]2+→[Fe3(H2O)7(OH)4]5++5H2O
以上反应方程式表达了Fenton试剂所具有的絮凝功能。
3、影响芬顿反应的因素：
Fenton试剂反应的机理可知，OH·是氧化有机物的有效因子，而[Fe2+]、[H2O2]、[OH-]决定了OH·的产量，因而决定了与有机物反应的程度。影响该系统的因素包括溶液pH值、反应温度、H2O2投加量及投加方式、催化剂种类、催化剂与H2O2投加量之比等。
4、众源环保对于芬顿强氧化在废水中的运用
Fenton试剂具有很强的氧化性，而且其氧化性没有选择性，能适应各种废水的处理。
4.1处理染料废水
纺织印染废水的组成非常复杂，多数分子是以苯环为核心的稠环、杂环结构，属于高度稳定且有高致癌性的废水，它难以降解，并含有大量残余的染料和助剂。目前染料废水主要问题是残余染料所产生的色度。染料废水中颜色来源于染料分子的共扼体系，芬顿试剂在酸性条件下生成HO·能够氧化打破这种共扼结构，使之变成无色的有机分子进一步矿化。
采用芬顿氧化法对染料废水进行处理具有高效低耗、无二次污染的优势。众源环保技术人员研究用芬顿试剂降解直接染料，发现染料分解是由2步反应进行的，第一步反应很快，第二步反应较慢，在优化反应条件下，30℃和30min内，染料97%可被降解，60min后COD可去除70%。
4.2处理酚类
酚类物质有较高的毒性，对人体有致癌作用，属于难降解的工业有机废水。芬顿试剂可用于处理苯酚、甲酚、氯代酚等多种酚类，效果均极好。在室温、pH=3-6和FeS04催化剂存在的情况下，H202可快速破坏酚结构，氧化过程中先将苯环分裂为二元酸，最后生成CO2和H2O。
研究用芬顿试剂氧化法处理对氨基酚(PAP)，探讨了影响处理结果的因素。在选定的条件下，PAP去除率为96%-98%，废水色度明显变浅，降低了废水的生物毒害性，改善了废水的生物降解性能。除了可以直接降解氯酚类物质外，还可以用芬顿试剂氧化作为生物处理技术的前处理过程，使废水的毒性降低，可生化性提高。在用芬顿试剂和生物法联合处理含有五氯酚的废水时，众源环保技术人员观察到在预处理中采用芬顿试剂与只采用H202相比，在后续的生物处理过程中五氯酚的吸收速率显著提高。
4.3处理氰化物
氰化物是剧毒性的物质，在废水的排放中都要严格控制氰化物的含量。芬顿试剂可有效地处理氰化物，处理过程中，游离的氰化物分两步被分解。俄罗斯学者研究了采用Fenton试剂处理含有氰化物和硫氰化物的废水（质量浓度均为1000mg/L)，前者氧化率为99.8%，后者氧化率为84.0%。
4.4处理垃圾渗滤液
城市垃圾渗滤液是一种组成成分复杂的污水，将会污染地下水，对城市环境构成严重威胁。由于其含有多种有毒有害的难降解有机物，不易用传统的生化法来处理。不同的填埋场的垃圾渗滤液的组成、浓度不同。因此，对垃圾渗滤液的处理效率，众源环保技术人员研究主要是从降低COD和去除的混合物中有机物分子量来考察。垃圾渗透液中的应用，进行了用芬顿法处理垃圾渗滤液的中型试验，反应在连续的搅拌发生器中进行，当试剂加入量适当时，COD的去除率可达67.5%，从而提高了可生化性，有利于进一步的处理。
4.5处理农药（草甘膦）废水
农药废水是一种难治理的有机化工废水，具有COD高、毒性大、难生物降解等特点。近来针对这点，出现了一些用Fenton法进行处理的研究。
众源环保技术人员研究用芬顿法与光芬顿法降解2,4-二氯苯氧乙烯(2,4-D)，探索了反应条件对降解效果的影响。在2,4-D质量浓度为200m g/I,H202质量浓度为200mg/L,Fe 2+质量浓度为40200m g/L,pH为3.5的情况下，可在10 min内使农药的降解率达到85%, TOC去除率也可达到80%以上。
4.6处理焦化废水
炼焦废水含有数十种无机和有机化合物，包括氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物、酚、苯胺、苯并比等，其中一些是高致癌物，属于高污染难治理的工业
废水。众源研究了用芬顿法处理焦化废水。探讨了影响COD去除率的因素，确定了适宜的操作条件。在此条件下，焦化废水COD去除率达88.9%. H202如分3批加人(总量不变)，COD去除率可提高至92%。
众源环保人员研究了芬顿氧化/混凝协同处理焦化废水经生物处理后的出水。结果表明，经此处理后，出水可达国家二级排放标准。如后续再经生物处理，最后出水将可稳定地达到国家一级排放标准。研究试验中，还通过分析相对分子质量分布和小分子有机物组成，揭示了焦化废水生物处理后出水的物质组成及其在芬顿氧化/混凝协同处理后的污染物变化规律。
由以上对各种废水的研究可知用芬顿试剂处理废水的特点，一是反应启动快，反应在酸性的环境中，常温常压，条件温和；二是不需要设计复杂的反应系统，设备简单、能耗小。众源环保技术人员认为芬顿试剂氧化性强，反应过程中可以将污染物彻底地无害化，而且氧化剂H2O:参加反应后的剩余物可以自行分解掉，不留残余，同时也是良好的絮凝剂，效果好。Fenton试剂在处理各种废水的时候，其反应条件差别不大，这就方便了Fenton试剂的工业化应用。
1、芬顿强氧化（试剂）原理：
Fenton试剂的实质是二价铁离子(Fe2+)和过氧化氢之间的链反应催化生成OH自由基，具有较强的氧化能力，其氧化电位仅次于氟，高达2.80V，另外, 羟基自由基具有很高的电负性或亲电性 ,其电子亲和能力达 569.3kJ 具有很强的加成反应特性，因而 Fenton试剂可无选择氧化水中的大多数有机物，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以凑效的有机废水的氧化处理。
2、Fenton试剂的原理：
在处理有机废水时会发生反应产生铁水络合物,主要反应式如下[1]:
[Fe(H2O)6]3++H2O→[Fe(H2O)5OH]2++H3O+ [Fe(H2O)5OH]2++H2O→[Fe(H2O)4(OH)2]+ H3O+ 当pH为3~7时,上述络合物变成:
2[Fe(H2O)5OH]2+→[Fe(H2O)8(OH)2]4++2H2O [Fe(H2O)8(OH)2]4++H2O→[Fe2(H2O)7(OH)3]3++H3O+
[Fe2(H2O)7(OH)3]3++[Fe(H2O)5OH]2+→[Fe3(H2O)7(OH)4]5++5H2O
以上反应方程式表达了Fenton试剂所具有的絮凝功能。
3、影响芬顿反应的因素：
Fenton试剂反应的机理可知，OH·是氧化有机物的有效因子，而[Fe2+]、[H2O2]、[OH-]决定了OH·的产量，因而决定了与有机物反应的程度。影响该系统的因素包括溶液pH值、反应温度、H2O2投加量及投加方式、催化剂种类、催化剂与H2O2投加量之比等。
4、众源环保对于芬顿强氧化在废水中的运用
Fenton试剂具有很强的氧化性，而且其氧化性没有选择性，能适应各种废水的处理。
4.1处理染料废水
纺织印染废水的组成非常复杂，多数分子是以苯环为核心的稠环、杂环结构，属于高度稳定且有高致癌性的废水，它难以降解，并含有大量残余的染料和助剂。目前染料废水主要问题是残余染料所产生的色度。染料废水中颜色来源于染料分子的共扼体系，芬顿试剂在酸性条件下生成HO·能够氧化打破这种共扼结构，使之变成无色的有机分子进一步矿化。
采用芬顿氧化法对染料废水进行处理具有高效低耗、无二次污染的优势。众源环保技术人员研究用芬顿试剂降解直接染料，发现染料分解是由2步反应进行的，第一步反应很快，第二步反应较慢，在优化反应条件下，30℃和30min内，染料97%可被降解，60min后COD可去除70%。
4.2处理酚类
酚类物质有较高的毒性，对人体有致癌作用，属于难降解的工业有机废水。芬顿试剂可用于处理苯酚、甲酚、氯代酚等多种酚类，效果均极好。在室温、pH=3-6和FeS04催化剂存在的情况下，H202可快速破坏酚结构，氧化过程中先将苯环分裂为二元酸，最后生成CO2和H2O。
研究用芬顿试剂氧化法处理对氨基酚(PAP)，探讨了影响处理结果的因素。在选定的条件下，PAP去除率为96%-98%，废水色度明显变浅，降低了废水的生物毒害性，改善了废水的生物降解性能。除了可以直接降解氯酚类物质外，还可以用芬顿试剂氧化作为生物处理技术的前处理过程，使废水的毒性降低，可生化性提高。在用芬顿试剂和生物法联合处理含有五氯酚的废水时，众源环保技术人员观察到在预处理中采用芬顿试剂与只采用H202相比，在后续的生物处理过程中五氯酚的吸收速率显著提高。
4.3处理氰化物
氰化物是剧毒性的物质，在废水的排放中都要严格控制氰化物的含量。芬顿试剂可有效地处理氰化物，处理过程中，游离的氰化物分两步被分解。俄罗斯学者研究了采用Fenton试剂处理含有氰化物和硫氰化物的废水（质量浓度均为1000mg/L)，前者氧化率为99.8%，后者氧化率为84.0%。
4.4处理垃圾渗滤液
城市垃圾渗滤液是一种组成成分复杂的污水，将会污染地下水，对城市环境构成严重威胁。由于其含有多种有毒有害的难降解有机物，不易用传统的生化法来处理。不同的填埋场的垃圾渗滤液的组成、浓度不同。因此，对垃圾渗滤液的处理效率，众源环保技术人员研究主要是从降低COD和去除的混合物中有机物分子量来考察。垃圾渗透液中的应用，进行了用芬顿法处理垃圾渗滤液的中型试验，反应在连续的搅拌发生器中进行，当试剂加入量适当时，COD的去除率可达67.5%，从而提高了可生化性，有利于进一步的处理。
4.5处理农药（草甘膦）废水
农药废水是一种难治理的有机化工废水，具有COD高、毒性大、难生物降解等特点。近来针对这点，出现了一些用Fenton法进行处理的研究。
众源环保技术人员研究用芬顿法与光芬顿法降解2,4-二氯苯氧乙烯(2,4-D)，探索了反应条件对降解效果的影响。在2,4-D质量浓度为200m g/I,H202质量浓度为200mg/L,Fe 2+质量浓度为40200m g/L,pH为3.5的情况下，可在10 min内使农药的降解率达到85%, TOC去除率也可达到80%以上。
4.6处理焦化废水
炼焦废水含有数十种无机和有机化合物，包括氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物、酚、苯胺、苯并比等，其中一些是高致癌物，属于高污染难治理的工业
废水。众源研究了用芬顿法处理焦化废水。探讨了影响COD去除率的因素，确定了适宜的操作条件。在此条件下，焦化废水COD去除率达88.9%. H202如分3批加人(总量不变)，COD去除率可提高至92%。
众源环保人员研究了芬顿氧化/混凝协同处理焦化废水经生物处理后的出水。结果表明，经此处理后，出水可达国家二级排放标准。如后续再经生物处理，最后出水将可稳定地达到国家一级排放标准。研究试验中，还通过分析相对分子质量分布和小分子有机物组成，揭示了焦化废水生物处理后出水的物质组成及其在芬顿氧化/混凝协同处理后的污染物变化规律。
由以上对各种废水的研究可知用芬顿试剂处理废水的特点，一是反应启动快，反应在酸性的环境中，常温常压，条件温和；二是不需要设计复杂的反应系统，设备简单、能耗小。众源环保技术人员认为芬顿试剂氧化性强，反应过程中可以将污染物彻底地无害化，而且氧化剂H2O:参加反应后的剩余物可以自行分解掉，不留残余，同时也是良好的絮凝剂，效果好。Fenton试剂在处理各种废水的时候，其反应条件差别不大，这就方便了Fenton试剂的工业化应用。
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