Fenton法及其在廢水處

1、Company LogoFenton法及其在廢水處理中的應(yīng)用與發(fā)展Company LogoContents Company LogoConceptv什么是Fenton試劑？ Fenton試劑是由試劑是由H2O2和和Fe2+混合而成的一種氧化能力很混合而成的一種氧化能力很強的氧化劑。其氧化機理主要是在酸性條件下強的氧化劑。其氧化機理主要是在酸性條件下(一般一般pHCu2+UVFe2+Cu2+Mn2+UVAg+ UV，并證明紫外，并證明紫外光和亞鐵離子對光和亞鐵離子對H2O2的催化的催化作用存在協(xié)同效應(yīng)，與作用存在協(xié)同效應(yīng)，與Fenton法相比，光法相比，光Fenton法法可提高有機物的礦化程度，

2、可提高有機物的礦化程度，但能耗大、成本高、但能耗大、成本高、只適用只適用于處理低濃度的有機廢水于處理低濃度的有機廢水。將紫外光引入將紫外光引入Fenton反應(yīng)已成功反應(yīng)已成功地降解了有機染料、地降解了有機染料、硝基酚、甲基對硫硝基酚、甲基對硫磷、氯代苯氧型除磷、氯代苯氧型除草劑、三硝基甲苯草劑、三硝基甲苯等難降解有機廢水等難降解有機廢水以及高氯酸等以及高氯酸等劉勇弟，徐壽昌紫外一Fenton試劑作用機理及在廢水處理中的應(yīng)用J環(huán)境化學(xué)，1994,13(4)：302306徐向榮，王文華，李華Fenton試劑與染料溶液的反應(yīng)環(huán)境科學(xué)J1999，20(3)：7274Company LogoUVvis草

3、酸鐵絡(luò)合物草酸鐵絡(luò)合物H2O2法法vUVvisH2O2 草酸鐵絡(luò)合物法與光草酸鐵絡(luò)合物法與光Fenton法相法相比，優(yōu)越性表現(xiàn)在：比，優(yōu)越性表現(xiàn)在： 具有較強的利用紫外光的能力； OH的產(chǎn)率高，草酸鐵絡(luò)合物可在一定程度上循環(huán)利用 所以采用UVvisH2O2草酸鐵絡(luò)合物法可進(jìn)一步提高有機物礦化程度又使廢水處理成本降低。但該法仍存在自動產(chǎn)生H2O2的機制不完善、對可見光利用率低且穿透力不強等缺點Company LogoUVTiO2/Fenton法v 據(jù)文獻(xiàn)報道，往UVFenton法中引入光敏性半導(dǎo)體材料TiO2，構(gòu)成UVTiO2Fenton法，這是UVFenton法與UVTiO2法的復(fù)合。 它對有

4、機物的光解速率大于UVTiO2法和UVFenton法的簡單加和。由于TiO2對UVFenton氧化反應(yīng)具有催化作用被引入到UVFenton法后使得該體系表現(xiàn)出很強的光氧化能力。 TiO2在UV照射下降解有機物具有以下優(yōu)勢： 廢水中很多溶解的或分散的有機物能被降解； 廢水的處理效率高。程滄滄 尚忠梅 胡德之等UvTi02，F(xiàn)enton試劑系統(tǒng)處理制藥廢水的研究J環(huán)境科學(xué)研究，200114 (2)：3335Company Logo研究成果可分為4類EFH2O2法EFFere法EFFeox法FSR法Company LogoEFH2O2法EFFeox法FSR法EFFere法又稱陰極電又稱陰極電Fent

5、on法，即法，即把氧氣噴到電解池的陰極把氧氣噴到電解池的陰極上，使之還原為上，使之還原為H2O2，H2O2與加入的與加入的Fe2+發(fā)生發(fā)生Fenton反應(yīng)。反應(yīng)。該法不用加該法不用加H2O2，有機物有機物降解很徹底，不易產(chǎn)生中降解很徹底，不易產(chǎn)生中間毒害物。但由于目前所間毒害物。但由于目前所用的陰極材料多是石墨、用的陰極材料多是石墨、玻璃炭棒和活性炭纖維，玻璃炭棒和活性炭纖維，這 些 材 料 電 流 效 率這 些 材 料 電 流 效 率低低,H2O2產(chǎn)量不高。產(chǎn)量不高。又稱犧牲陽極法。電解情又稱犧牲陽極法。電解情況下與陽極并聯(lián)的鐵將被況下與陽極并聯(lián)的鐵將被氧化成氧化成Fe2+，F(xiàn)e2+與加入與

6、加入的的H2O2發(fā)生發(fā)生Fenton反應(yīng)。反應(yīng)。該法對有機物的去除效果該法對有機物的去除效果高于高于EFH2O2法，但需法，但需加加H2O2，且耗電能，故，且耗電能，故成本比普通成本比普通Fenton法高法高又稱又稱Fe3+循環(huán)法。循環(huán)法。FSR系系統(tǒng)包括一個統(tǒng)包括一個Fenton反應(yīng)反應(yīng)器和一個將器和一個將Fe(OH)3還原還原為為Fe2+的電解裝置。的電解裝置。FSR系統(tǒng)可加速系統(tǒng)可加速Fe3+向向Fe2+的轉(zhuǎn)化，提高了的轉(zhuǎn)化，提高了OH產(chǎn)率。該法的缺點是產(chǎn)率。該法的缺點是pH操作范圍窄，操作范圍窄，pH值必須值必須小于小于1。該法與該法與FSR法的原理基法的原理基本相同，不同之處在于本相

7、同，不同之處在于EFFere系統(tǒng)不包括系統(tǒng)不包括Fenton反應(yīng)器，反應(yīng)器，F(xiàn)enton反應(yīng)直接在電解裝置中反應(yīng)直接在電解裝置中進(jìn)行。進(jìn)行。該法該法pH操作范圍大于操作范圍大于FSR法，要求法，要求pH 值必值必須小于須小于2.5，電流效率，電流效率高于高于FSR法。法。比較：EFFeox法、FSR法、EFFere法處理污水效果好，成本比普通Fenton法還高。EFH2O2法雖可自動產(chǎn)生H2O2，但反應(yīng)慢，H2O2產(chǎn)量低，不適合高濃度污水的處理Company LogoFenton法和其它方法的聯(lián)合Fenton試劑和生化法聯(lián)合處理主要適用于以下四種類試劑和生化法聯(lián)合處理主要適用于以下四種類型的廢

8、水難生物降解廢水；含有少量難生物降解型的廢水難生物降解廢水；含有少量難生物降解有機物可生化廢水；抑制性廢水；污染物的生物有機物可生化廢水；抑制性廢水；污染物的生物降解中間產(chǎn)物具有抑制性廢水降解中間產(chǎn)物具有抑制性廢水超聲波對有機污染物的降解主要是通過它的空化機制來實現(xiàn)的。超聲波對有機污染物的降解主要是通過它的空化機制來實現(xiàn)的。超聲空化是指液體中的微小氣核在超聲波作用下被激活，表現(xiàn)超聲空化是指液體中的微小氣核在超聲波作用下被激活，表現(xiàn)為泡核的振蕩、生長、收縮、崩潰等一系列動力學(xué)過程。這些為泡核的振蕩、生長、收縮、崩潰等一系列動力學(xué)過程。這些條件足以打開結(jié)合力很強的化學(xué)鍵。促進(jìn)水相燃燒高溫分解條件足

9、以打開結(jié)合力很強的化學(xué)鍵。促進(jìn)水相燃燒高溫分解或自由基反應(yīng)從而達(dá)到降解化學(xué)污染物的目的或自由基反應(yīng)從而達(dá)到降解化學(xué)污染物的目的王九思等采用絮凝沉淀一王九思等采用絮凝沉淀一Fenton氧化法對印染廢水進(jìn)行處氧化法對印染廢水進(jìn)行處理篩選最佳的絮凝條件及氧化條件。實驗結(jié)果表明此理篩選最佳的絮凝條件及氧化條件。實驗結(jié)果表明此法可使印染廢水的法可使印染廢水的COD從從1400mg/L降至降至70mg/L以下廢以下廢水水ODD與色度去除率分別為與色度去除率分別為95和和97，出水達(dá)到排放標(biāo)，出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。此法具有去除率高、設(shè)備簡單、占地面積小、操作方準(zhǔn)。此法具有去除率高、設(shè)備簡單、占地面積小、操作方便

10、、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點。便、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點?；钚蕴渴悄衔⑿〗Y(jié)晶部分和非結(jié)晶部分混合組活性炭是南微小結(jié)晶部分和非結(jié)晶部分混合組成的碳素物質(zhì)成的碳素物質(zhì),比表面積大比表面積大,活性炭表面含有大量活性炭表面含有大量酸性或堿性基團，這些基團的存在酸性或堿性基團，這些基團的存在,特別是羥基、特別是羥基、酚羥基的存在使活性炭不僅具有吸附能力酚羥基的存在使活性炭不僅具有吸附能力,而且而且具有催化作用具有催化作用Fenton試劑試劑+活性炭法活性炭法Fenton試劑試劑+混凝法混凝法Fenton試劑試劑+超聲波法超聲波法Fenton試劑試劑+生物法生物法楊琦等采用膜楊琦等采用膜-生物反應(yīng)器和生物反應(yīng)器和

11、Fenton氧化組合工氧化組合工藝對丙烯腈廢水進(jìn)行處理。后續(xù)藝對丙烯腈廢水進(jìn)行處理。后續(xù)Fenton氧化工藝氧化工藝處理膜生物反應(yīng)器出水處理膜生物反應(yīng)器出水,可以使可以使COD含量等指標(biāo)達(dá)含量等指標(biāo)達(dá)到所要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過膜到所要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過膜-生物處理與生物處理與Fenton法結(jié)合的優(yōu)化工藝。法結(jié)合的優(yōu)化工藝。COD去除率達(dá)到去除率達(dá)到80-88,BOD5去除率達(dá)到去除率達(dá)到98,出水水質(zhì)可達(dá)排放標(biāo)出水水質(zhì)可達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)。楊琦楊琦. 尚海濤尚海濤. 王雪蓮等王雪蓮等Fenton氧化膜氧化膜-生物反生物反應(yīng)器出水丙烯腈實驗研究應(yīng)器出水丙烯腈實驗研究J現(xiàn)代地質(zhì)現(xiàn)代地質(zhì)2004，18 (

12、5)：408王九思韓相思趙王九思韓相思趙紅花絮凝沉淀紅花絮凝沉淀-Fenton氧化處理印染氧化處理印染廢水廢水J蘭州鐵道學(xué)蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報院學(xué)報(自然科學(xué)版自然科學(xué)版)，2001，20 (6)：68Company LogoFenton法的發(fā)展方向 Fenton法是一種具有很大應(yīng)用潛力的廢水處理技術(shù)。隨著研究的深法是一種具有很大應(yīng)用潛力的廢水處理技術(shù)。隨著研究的深入入Fenton法得以不斷的改進(jìn)和發(fā)展，出現(xiàn)了各種組合體系?？偟膩砜?，法得以不斷的改進(jìn)和發(fā)展，出現(xiàn)了各種組合體系。總的來看，是由普通是由普通Fenton法朝光化學(xué)和電化學(xué)兩個方向發(fā)展的。法朝光化學(xué)和電化學(xué)兩個方向發(fā)展的。v光Fenton法的主要優(yōu)點是有機物礦化程度好，因此其發(fā)展方向應(yīng)是加強對聚光式反應(yīng)器的研制，以便提高光量子的利用效率 .v電Fenton法的主要優(yōu)點是自動產(chǎn)生H 2O2的機制較完善，但目前還處于試驗開發(fā)階段，所用的陰極材料多是石墨玻璃碳棒和活性碳纖維這些材料，電流效率低，H2O2產(chǎn)量不高因而限制了它的廣泛應(yīng)用其發(fā)展方向應(yīng)該是： (1)合理設(shè)計電解池結(jié)構(gòu)，加強對三維電極的研究以利于提高電流效率，降低能耗；(2)加強對電Fenton體系中陰極材料的研制，新陰極材料應(yīng)具有的特點：一是與氧氣接觸面積要大；二是對氧氣生成H2