芬顿氧化工艺

芬顿氧化工艺

1工艺

1.1芬顿氧化

芬顿工艺概述本质上是亚铁离子(Fe2)和过氧化氢之间催化羟基自由基生成的链式反应，具有很强的氧化能力，其氧化电位仅次于氟，达到2.80伏，无机化学反应过程是过氧化氢(H2O2)和亚铁离子(Fe2)的混合溶液将羧酸、醇和酯等许多已知的有机化合物氧化成无机态。

此外，羟基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和力可达569.3kJ，具有很强的加成反应特性。因此，芬顿反应具有很高的去除难降解有机污染物的能力，已经广泛应用于印染废水、含油废水、苯酚废水、焦化废水、硝基苯废水、二苯胺废水等废水的处理。

1.2氧化机理

芬顿氧化法(Fenton oxidation method)是H2O2在酸性条件下，在Fe2的存在下产生具有强氧化能力的羟基自由基(OH)，并触发更多的其他活性氧来实现有机物的降解。它的氧化过程是一个链式反应。其中，羟基生成是链的起点，其他活性氧物种和反应中间体形成链的节点。每种活性氧被消耗掉，反应链终止。

酸碱度，作为基本污水指标，必然会成为供需热点，这对于E-1312 pH电极，S400-RT33 pH电极等广大制造商来说是一大好处。美国BroadleyJames作为美国BroadleyJamesE-1312的老牌制造商，必将为中国的环境保护带来可观的经济效益。我们生产的pH电极经久耐用，质量可靠，检测准确。广泛应用于各级环保污水监测及污水处理过程中。

它的反应机制更复杂。这些活性氧物种只是有机分子，并将其矿化为无机物质，如CO2和H2O。因此芬顿氧化法成为重要的氧化技术之一。

芬顿发现芬顿试剂时，尚不清楚过氧化氢和亚铁离子反应产生的氧化剂具有如此强的氧化能力。20多年后，一些人认为反应中可能会产生羟基，否则氧化就不会如此强烈。

因此，在芬顿试剂中，用一个被广泛引用的化学反应方程式来描述化学反应:Fe2 H2O 2→fe3o OH-OH①从上面的公式可以看出，1mol H2O 2与1mol Fe2反应生成1mol Fe3，同时生成1mol OH+1mol羟基。羟基的存在使芬顿试剂具有很强的氧化能力。计算出羟基在溶液中的氧化电位高达2.73伏，溶液的酸碱度为4。

在自然界，氧化能力仅次于溶液中的氟气。因此，在芬顿试剂前，持久性有机化合物，特别是通常难以氧化的芳香族化合物和一些杂环化合物，都被非选择性氧化降解。1975年，美国环境化学家沃林·C系统地研究了芬顿试剂中自由基的类型和铁在芬顿试剂中的作用，得到了以下化学反应方程式:

H2O2 Fe2 → Fe3O2h ② O2 Fe2 → Fe3O2

③可以看出，在芬顿试剂中，除了生成1mol羟基外，还生成1mol过氧自由基O2，但过氧自由基的氧化电位只有约1mol

1.3芬顿系统工艺流程简述

在二沉池出水井中，芬顿给水泵用于泵入芬顿氧化塔氧化降解废水中难降解的污染物。芬顿氧化塔出水自动流入中和池，液碱加入中和池中和废水至中性。中和池的废水自动流入脱气池，通过吹搅拌去除废水中的少量气泡；脱气槽流出的废水自行流入混凝反应槽，加入聚丙烯酰胺进行充分反应，絮凝废水中的铁污泥。混凝反应后的废水流入z终沉淀池，铁污泥

温度是芬顿反应的重要影响因素之一。一般的化学反应会随着温度的升高而加快反应速度，芬顿反应也不例外。温度的升高会加快羟基的形成速度，有利于羟基与有机物的反应，提高氧化效果和化学需氧量的去除率。然而，对于芬顿试剂这样的复杂反应体系，温度的升高不仅加速了正反应的进行，而且加速了副反应。温度的升高也会加速H2O2分解成O2和H2O，这不利于羟基的形成。

不同种类工业废水芬顿反应的醉温也有所不同。当处理聚丙烯酰胺水溶液时，嘴优选控制在30-50℃.

在研究洗胶废水的处理时，发现醉的z佳温度为85℃。处理三氯苯酚时，温度低于60℃时有利于反应，而高于60℃时不利于反应。

2.2pH

一般来说，芬顿试剂在酸性条件下反应。Fe2在中性和碱性环境中不能催化H2O2氧化生成羟基，氢氧化铁沉淀并失去催化能力。当溶液中氢的浓度过高时，Fe3不能顺利还原成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具有很强的氧化能力，尤其是当酸碱度为3 ~ 5时。此时，有机物的降解速度很快，可以在几分钟内降解。此时，有机物的反应速率常数与Fe2和过氧化氢的初始浓度成比例。因此，在工程应用芬顿法时，建议将废水调整为=2 ~ 4，理论上z好为3.5。

2.3有机底物

芬顿试剂对不同种类的废水有不同的用量和氧化效果。这是因为不同类型的废水和有机物是不同的。

对于醇类(甘油)和糖类等碳水化合物，分子在羟基自由基的作用下发生脱氢反应，然后碳碳键断裂。对于糖的大分子，羟基自由基破坏糖分子链中的糖苷键，并降解产生小分子。对于水溶性聚合物和乙烯化合物，羟基会破坏碳=碳键。此外，羟基可以打开芳香化合物的环，形成脂肪化合物，从而消除降低废水的生物毒性，提高其生物降解性。对于染料来说，羟基可以打开染料中官能团的不饱和键，氧化分解染料，实现脱色和降低化学需氧量。

芬顿试剂实验表明，当介质的酸碱度为3 ~ 5，多糖、H2O2和催化剂的摩尔比为240336012 ~ 2433601 ~ 2时，芬顿反应可以破坏壳聚糖分子链中的糖苷键，从而产生小分子产物。

2.4过氧化氢和催化剂的用量

芬顿法需要判断废水处理中化学品的用量和经济性。H2O2用量大时，废水中化学需氧量的去除率会增加，但当H2O2用量增加到一定程度时，化学需氧量的去除率会缓慢下降。由于芬顿反应中H2O2的用量增加，羟基的产量会增加，化学需氧量的去除率也会增加。然而，当H2O2浓度过高时，过氧化氢会分解而不会产生羟基。

催化剂的用量与过氧化氢相同。在正常情况下，随着Fe2用量的增加，废水中化学需氧量的去除率会增加。化学需氧量的去除率开始下降。原因是当Fe2浓度较低时，H2O2产生的羟基随着Fe2浓度的增加而增加。当Fe2的浓度过高时，H2O2也会发生无效分解，释放O2。