芬顿法处理工艺及其影响因素

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1、芬顿法处理工艺及其影响因素1处理工艺1.1芬顿氧化法概述芬顿法的实质是二价铁离了(Fe2+).和双氧水Z间的链反应催化生成轻基口由基，具冇较强的氧化能力，其氧化电位仅次于氟，高达2.80Vo无机化学反应过程是，过氧化氢(H2O2)与二价铁离子(Fe?］的混合溶液将很多己知的有机化合物如竣酸、醇、酯类氧化为无机态。另外，轻基自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能高达569.3kJ具冇很强的加成反应特性，因而Fenton反应具有去除难降解有机污染物的高能力，在卬染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二

2、苯胺废水等废水处理中体现了很广泛的应用。1.2氧化机理芬顿氧化法是在酸性条件下，氏02在Fe?+存在下生成强氧化能力的疑基自由基(OH),并引发更多的其他活性氧，以实现对有机物的降解，其氧化过程为链式反应。其屮以・OH产生为链的开始，而其他活性氧和反应屮间体构成了链的节点，各活性氧被消耗，反应链终止。其反应机理较为复杂,这些活性氧仅供有机分了并使其矿化为CO?和出0等无机物。从而使Fenton氧化法成为重要的高级氧化技术之一。当芬顿发现芬顿试剂时，尚不清楚过氧化氢与二价铁离子反应到底生成了什么氧化剂具有如此强的氧化能

3、力。二•多年后，有人假设可能反应小产生了径基自由基，否则，氧化性不会有如此强。因此，以后人们采用了一个较广泛引用的化学反应方程式來描述芬顿试剂中发生的化学反应：Fe2++H2O2->Fe3++OH+OH・①从上式可以看出,lmol的H2O2与lmol的Fe?+反应后生成lmol的FeH同时伴随生成lmol的OH■外加lmol的径基自由基。正是疑基自由基的存在，使得芬顿试剂具有强的氧化能力。据计算在pH二4的溶液中,-OHi由基的氧化电势高达2.73V。在自然界屮，氧化能力右溶液屮仅次于氟气。因此，持久性有机物，特别是

4、通常的试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物，在芬顿试剂面前全部被无选择氧化降解掉。1975年,美国著名环境化学家WallingC系统研究了芬顿试剂中各类自由基的种类及Fe在Fenton试剂中扮演的角色，得出如下化学反应方程：H2O2+Fe2+-Fe3++O2*+2H十②O2+Fe2+-Fe3++O2-③可以看出,芬顿试齐祁除了产生lmol的OH•自由基外,还伴随着生成lmol的过氧口由基02•，但是过氧口由基的氧化电势只有1.3V左右，所以，在芬顿试剂中起主耍氧化作用的是OH•自由基。1.3Fenton系统工

5、艺流程简述在二沉池出水井用Fenton供料泵送至Fenton氧化塔，将废水中难以降解的污染物氧化降解，Fenton氧化塔出水自流至中和池，在中和池投加液碱，将废水中和至中性；中和池废水自流至脱气池中，通过鼓风搅拌，将废水中的少量气泡脱除；脱气池出水自流至混凝反应池屮，在该池屮投加絮凝剂PAM并进行充分反应，使废水中铁泥絮凝；混凝反应后的废水自流至终沉池，将英屮的铁泥沉淀,上清液达标排放。终沉池铁泥由污泥泵送至原污泥处理系统进行处理。2影响因素2.1温度温度是芬顿反应的重要影响因素之一。一般化学反应随着温度的升高会加快

6、反应速度，芬顿反应也不例外，温度升高会加快・0H的生成速度，冇助于・0H与有机物反应，提高氧化效果和COD的去除率；但是，对于芬顿试剂这样复朵的反应体系，温度升高，不仅加速正反应的进行，也加速副反应，温度升高也会加速H2O2的分解，分解为02和H20,不利于•0H的生成。不同种类工业废水的芬顿反应最佳温度，也存在一定差异。处理聚内烯酰胺水溶液处理时，最佳温度控制在30°C〜50°C。研究洗胶废水处理吋发现最佳温度为85°C。处理三氯（苯）酚吋，当温度低于60°C时，温度冇助于反应的进行，反之当高于60°C时，不利于反

7、应。2.2pH一般來说，芬顿试剂是在酸性条件下发生反应的，在中性和碱性的环境中Fe?+不能催化氧化H2O2产生•OH,而且会产生氢氧化铁沉淀而失去催化能力。当溶液屮的H+浓度过高，Fe施不能顺利的被述原为Fe2+,催化反应受阻。多项研究结果表明芬顿试剂在酸性条件下，特别是pH在3〜5时氧化能力很强，此吋的有机物降解速率最快，能够在短短几分钟内降解。此吋有机物的反应速率常数正比于和过氧化氢的初始浓度。因此，在工程上采用芬顿工艺时，建议将废水调节到=2〜4,理论上在为3.5时为最佳。2.3有机底物针对不同种类的废水，芬顿

8、试剂的投加量、氧化效果是不同的。这是因为不同类型的废水，有机物的种类是不同的。对于醇类（甘油）及糖类等碳水化合物,在疑基自由基作用下，分子发生脱氢反应，然后C-C键的断链；对于大分子的糖类，疑基自由基使糖分子链中的糖苛键发生断裂，降解生成小分子物质；对于水溶性的高分子及乙烯化合物，轻基自由基使得c=c键断裂；并且轻基自由基可以使得芳香族化合物的