芬頓法處理工藝及其影響因素

1、芬頓法處理工藝及其影響因素芬頓法處理工藝及其影響因素1處理工藝處理工藝1.1芬頓氧化法概述芬頓氧化法概述芬頓法的實(shí)質(zhì)是二價(jià)鐵離子(Fe2)、和雙氧水之間的鏈反應(yīng)催化生成羥基自由基，具有較強(qiáng)的氧化能力，其氧化電位僅次于氟，高達(dá)2.80V。無機(jī)化學(xué)反應(yīng)過程是，過氧化氫(H2O2)與二價(jià)鐵離子(Fe2)的混合溶液將很多已知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機(jī)態(tài)。另外羥基自由基具有很高的電負(fù)性或親電性，其電子親和能高達(dá)569.3kJ具有很強(qiáng)的

2、加成反應(yīng)特性，因而Fenton反應(yīng)具有去除難降解有機(jī)污染物的高能力，在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等廢水處理中體現(xiàn)了很廣泛的應(yīng)用。1.2氧化機(jī)理氧化機(jī)理芬頓氧化法是在酸性條件下，H2O2在Fe2存在下生成強(qiáng)氧化能力的羥基自由基(OH)，并引發(fā)更多的其他活性氧，以實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的降解其氧化過程為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。其中以O(shè)H產(chǎn)生為鏈的開始，而其他活性氧和反應(yīng)中間體構(gòu)成了鏈的節(jié)點(diǎn)，各活性氧被消耗，反應(yīng)鏈終止。其反應(yīng)機(jī)

3、理較為復(fù)雜這些活性氧僅供有機(jī)分子并使其礦化為CO2和H2O等無機(jī)物。從而使Fenton氧化法成為重要的高級(jí)氧化技術(shù)之一。當(dāng)芬頓發(fā)現(xiàn)芬頓試劑時(shí)，尚不清楚過氧化氫與二價(jià)鐵離子反應(yīng)到底生成了什么氧化劑具有如此強(qiáng)的氧化能力。二十多年后，有人假設(shè)可能反應(yīng)中產(chǎn)生了羥基自由基，否則，氧化性不會(huì)有如此強(qiáng)。因此，以后人們采用了一個(gè)較廣泛引用的化學(xué)反應(yīng)方程式來描述芬頓試劑中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：Fe2H2O2→Fe3OHOH?①從上式可以看出，1mol的H2O2

4、與1mol的Fe2反應(yīng)后生成1mol的Fe3，同時(shí)伴隨生成1mol的OH外加1mol的羥基自由基。正是羥基自由基的存在，使得芬頓試劑具有強(qiáng)的氧化能力。據(jù)計(jì)算在pH=4的溶液中，?OH自由基的氧化電勢(shì)高達(dá)2.73V。在自然界中，氧化能力在溶液中僅次于氟氣。因此，持久性有機(jī)物，特別是通常的試劑難以氧化的芳香類化合物及一些雜環(huán)類化合物，在芬頓試劑面前全部被無選擇氧化降解掉。1975年美國著名環(huán)境化學(xué)家WallingC系統(tǒng)研究了芬頓試劑中各類自

5、由基的種類及Fe在Fenton試劑中扮演的角色，得出如下化學(xué)反應(yīng)方程：H2O2Fe2→Fe3O2?2H②O2Fe2→Fe3O2?③可以看出芬頓試劑中除了產(chǎn)生1mol的OH?自由基外還伴隨著生成1mol的過氧自由基O2?但是過氧自由基的氧化電勢(shì)只有1.3V左右，所以，在芬頓試劑中起主要氧化作用的是OH?自由基。1.3Fenton系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)述系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)述在二沉池出水井用Fenton供料泵送至Fenton氧化塔，將廢水中難以降解的裂，

6、從而生成小分子的產(chǎn)物。2.4過氧化氫與催化劑投加量過氧化氫與催化劑投加量芬頓工藝在處理廢水時(shí)需要判斷藥劑投加量及經(jīng)濟(jì)性。H2O2的投加量大，廢水COD的去除率會(huì)有所提高，但是當(dāng)H2O2投加量增加到一定程度后，COD的去除率會(huì)慢慢下降。因?yàn)樵诜翌D反應(yīng)中H2O2投加量增加，OH的產(chǎn)量會(huì)增加，則COD的去除率會(huì)升高，但是當(dāng)H2O2的濃度過高時(shí)，雙氧水會(huì)發(fā)生分解，并不產(chǎn)生羥基自由基。催化劑的投加量也有與雙氧水投加量相同的情況，一般情況下，增加F