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        ZKFD芬頓反應器原理簡介
        作者:ZKFD芬頓反應器原理簡介-新聞資訊-污水處理設備廠家-生活污水處理設備-氣浮機-帶式壓濾機-真空帶式過濾機-山東卓克環境工程有限公司-山東卓克環境工程有限公司網站歡迎您! 發布日期:2020-12-07 05:36:25

        芬頓反應簡介

        Fenton 氧化法是一種高級氧化技術。 1894 年,法國科學家 Fenton 發現,在酸性條件下, H2O2 在Fe2+離子的催化作用下可有效的將酒石酸氧化。后人將 H2O2 和 Fe2+命名為 Fenton 試劑。 1964 年Eisenhouser 首次使用 Fenton 試劑處理苯酚及烷基苯廢水, 開創了 Fenton 試劑在環境污染物處理中應用的先例。該法既可以作為廢水處理的預處理,又可以作為廢水處理的最終深度處理。所以, Fenton試劑在廢水處理中有著廣闊的應用前景,日益受到國內外的關注。
        隨著環境科學技術的發展, 近三十年來, Fenton法派生出許多分支,如光-Fenton 法、電-Fenton 法、超聲-Fenton 法等。因此,從廣義上講可以把除普通 Fenton 法外,其余的通過 H2O2 產生羥基自由基處理有機物的技術稱為類 Fenton 試劑法。雖然Fenton 試劑在處理難生物降解或一般化學氧化難以奏效的有機廢水時有其它方法無法比擬的優點,但是單獨使用 Fenton 試劑處理廢水成本會很高。 所以近年來, Fenton 試劑與其它技術(如生物法、絮凝法、吸附法等)聯合處理廢水也得到了廣泛的研究和應用。從發展歷程來看, Fenton 法基本上是沿著光化學、電化學以及和其它方法聯用的 3 條路線向前發展的。
         
        二、芬頓反應原理

        Fenton 試劑在水處理中的作用主要包括對有機物的氧化和混凝兩種作用。對有機物的氧化作用是指 Fe2+與 H2O2 作用,生成具有極強氧化能力的羥基自由基·OH 而進行的游離基反應;另一方面,反應中生成的 Fe(OH)3 膠體具有絮凝、吸附功能,也可去除水中部分有機物。
        1、自由基原理
        Fenton 試劑之所以具有很強的氧化能力,是因為 H2O2 被 Fe2+催化分解生成羥基自由基(·OH),并引發產生更多的其它自由基。其詳細反應機理如下:
         
        整個體系的反應十分復雜,其關鍵是通過 Fe2+在反應中起激發和傳遞作用,使鏈反應能持續進行直至 H2O2 耗盡[10]。以上鏈反應產生的羥基自由基具有如下重要性質。
        (1)氧化能力強。 羥基自由基的氧化還原電位為 2.8V,僅次于氟( 2.87V),這意味著其氧化能力遠遠超過普通的化學氧化劑,能夠氧化絕大多數有機物,而且可以引發后面的鏈反應,使反應能夠順利進行。
        (2)過氧化氫分解成羥基自由基的速度很快,氧化速率也較高。羥基自由基與不同有機物的反應速率常數相差很小,反應異常迅速。另一方面,也表明羥基自由基對有機物氧化的選擇性很小,一般的有機物都可以氧化。
        (3)羥基自由基具有很高的電負性或親電性。這決定了 Fenton 試劑在處理含硝基、磺酸基、氯基等電子密度高的有機物的氧化方面具有獨特優勢。
        (4)羥基自由基還具有加成作用。 當有碳碳雙鍵存在時,除非被進攻的分子具有高度活潑的碳氫鍵,否則,將發生加成反應。
        2、絮凝作用原理
        Fenton 試劑在對一些實際廢水處理過程中存在的現象有時候難以用羥基自由基機理解釋。 研究指出,Fenton 試劑在處理有機廢水時會發生反應產生鐵水絡合物。主要反應式如下:
         
        當pH值為3~5時,上述絡合物變成:
         
        以上反應方程式表示了 Fenton 試劑具有絮凝功能。研究表明, Fenton 試劑所具有的這種絮凝功能是 Fenton 試劑降解 COD 的重要組成部分。因此可以看出利用 Fenton 試劑處理廢水所取得的較好的處理效果,不是單純因為·OH 的作用,這種絮凝功能同樣起到了重要的作用。
         
        三、Fenton 氧化法-活性炭吸附法聯用

        吸附法就是采用吸附劑除去污染物的方法,其中活性炭具有良好的吸附性能和穩定的化學性質,是目前廢水處理中普遍采用的吸附劑。但由于活性炭價格較高,因而一般將其應用于低濃度污染性強的廢水處理或廢水深度處理中[42]。但對于存在大分子有機物、 COD 值很高的廢水, Fenton 試劑-活性炭法聯用技術卻有很好的去除效果。采用活性炭吸附過濾-Fenton 試劑聯合工藝,對硫酸鹽木漿造紙廠去除冷凝污水中的難降解有機物。結果表明:在最佳條件下,可使冷凝污水中的 COD 去除率達 75%左右,處理后的水質清澈透明、無味,其 COD 值可達到國家二級排放標準。采用UV/Fenton 試劑法+活性炭組合處理微污染水源水,在最佳條件下,單純使用 UV/Fenton 試劑法可使COD 降解 42.3%,但組合工藝可使 COD 降解65.6%;并對單獨活性炭吸附與 UV/Fenton+活性炭組合工藝對有機物去除率進行了比較。結果表明:活性炭吸附對于水中危害較大的鹵代烴和大分子有機物吸附效果不太理想,并且活性炭吸附后再生問題一直難以得到滿意的解決;而組合工藝不僅可去除水中的難降解有機物,而且對水中有害、有毒物質去除效果比較理想,同時由于高級氧化出水中殘留有過氧化氫,經活性炭吸附后,可顯著地延長活性炭的過濾周期。
         
        四、Fenton及中和混凝沉淀試劑

        1、芬頓試劑
        投加順序:加酸調整PH后加硫酸亞鐵最后加雙氧水。
        投加量,以COD含量計:
        處理反應器中的pH值在3.0左右
        H2O2:COD=1:1 (質量濃度)
        硫酸亞鐵跟雙氧水的體積比一般為:3:1。也就是說Fe2+:H2O2=1:3的摩爾濃度進行投加
        芬頓藥劑投加量除了與水中污染物含量有關(有機物一般體現為還原性),還與藥劑含量及水質因素有關,因此芬頓藥劑的投加比例及濃度需要根據實際情況進行調整。
        2、中和混凝沉淀
        藥劑:堿(片堿)、PAC、PAM。

        五、Fenton加藥注意問題

        芬頓法(Fenton)處理廢水效果好且反應迅速,正在我國廢水處理中應用越來越廣泛,通過投加硫酸亞鐵與雙氧水的反應體系處理廢水。尤其對印染廢水的色度,COD,以及懸浮物有著相當高的去除率。
        芬頓試劑通過對硫酸亞鐵與雙氧水進行配比投加,因廢水的性質與其污染物成份不同,有機物結構形式的不同也直接影響Fe2+/H2O2比值的大小,所以硫酸亞鐵與H2O2的投加比例需要通過實驗才得。硫酸亞鐵在芬頓中作為催化與混凝作用存在,在其二價鐵被氧化成三價鐵的時候,產生大量的羥基自由基,破壞分解有機污染物去除。
        芬頓反應中硫酸亞鐵與雙氧水的物料比例有一個線性關系,且雙氧水的投加量與污染物COD含量的關系,1mo的COD大概需要2mol雙氧水,實際應用上會有偏差,應以小試為準。如果雙氧水投加量過則會使得生物菌大量死亡,造成對微生物系統處理效果大打折扣,并可能出現大量的泡沫狀物質,需加入一定量的還性物質進行補救。
        芬頓體系中理論上PH值為3-5時其脫色效果最好(80~90%),CODcr的去除率達80%以上。但如果硫酸亞鐵投加量過的話,會造成一定量的鐵離子沉淀使得廢水呈淺黃色現象,造成在給廢水脫色后由于繼續投加硫酸亞鐵使得其出現二次污染,也稱返色現象。
         

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