芬頓反應工藝基本原理

芬頓反應工藝基本原理一、Fenton反應原理1、Fenton試劑利用過氧化氫與亞鐵離子反應產(chǎn)生具有強化能力的羥基自由基（·OH），用于氧化水中難分解的有機物。2、亞鐵離子氧化成鐵離子（Fe3+），鐵離子有混凝作用，可用于去除部分有機物。二、影響Fenton試劑氧化能力的因素1、亞鐵離子濃度亞鐵離子濃度應維持在亞鐵離子與其反應物之濃度比值為1：10~50（wt/wt）。2、過氧化氫濃度過氧化氫濃度越高的情況下，其氧化反應產(chǎn)物更接近于最終產(chǎn)物。過氧化氫濃度過高，反而造成反應速率可能不如預期一樣增加。以連續(xù)的方式加入低濃度的過氧化氫，可得到較好的氧化效果。3、反應溫度當過氧化氫濃度超過10~20g/L時，一般將其反應的溫度設定在20~40℃之間。4、溶液的pH值在pH值2~4范圍內(nèi)，通?？傻玫捷^快的有機物分解速率。三、Fenton法實驗操作步驟芬頓試劑的主要藥劑是硫酸亞鐵、雙氧水和堿。硫酸亞鐵與雙氧水的投加順序會影響到廢水的處理效果。1、先通過正交實驗將硫酸亞鐵與雙氧水的投加比例得出（一旦控制不好便容易返色）。2、調(diào)節(jié)pH值，投加硫酸亞鐵，再投加雙氧水。3、再投加堿，調(diào)節(jié)pH使污泥沉降即可。硫酸亞鐵投加后反應15分鐘左右，再進行雙氧水的投加，反應20~40分鐘后再加入堿回調(diào)pH值，處理效果更佳。若進水水質(zhì)不固定，如何控制雙氧水的添加量不過量？投加量需要通過反復試驗確定一個相對保守的量，然后在現(xiàn)場操作時進行微調(diào)。某水樣的理論芬頓試劑投加計算公式：水樣1000mL，去除COD4500mg/L，COD：H2021:1，H2O2：Fe2+10：1雙氧水濃度30%，即1mL含300mgH202亞鐵溶液質(zhì)量濃度8%，即1mL含80mgFeSO4·7H2O雙氧水質(zhì)量=1×1L×4500mg/L=4500mg雙氧水體積=4500mg/300mg/mL=15mL雙氧水摩爾質(zhì)量=4500/34=132.35mmol亞鐵摩爾質(zhì)量=132.35/10=13.24mmol亞鐵質(zhì)量=13.24×278=3679.4mg亞鐵溶液體積=3679.4/80=45.99mL結論1：理論投加量噸廢水投雙氧水10~15升，每噸雙氧水1200元，即噸廢水耗雙氧水12~18元；結論2：理論投加量噸廢水投硫酸亞鐵3.6kg，每硫酸亞鐵600元，即噸廢水耗硫酸亞鐵2.16元；如果不需要去除4500COD，再按比例減。四、普通Fenton氧化法在難降解廢水處理中的應用1、處理酚類廢水孟慶堯等采用Fenton氧化對含酚類物質(zhì)的廢水進行了處理研究，結果表明：在pH為4，H2O2投加量為25mg/L，F(xiàn)e2+投加量為4mg/L，時間為1h，溫度為室溫時，苯酚去除率可達到較高水平，COD的降解也取得了明顯的效果。程麗華等采用Fenton試劑對酚類物質(zhì)模擬水樣進行處理研究，當H2O2濃度為4mmol/L、FeSO4濃度為0.5mmol/L，pH為3，室溫反應40min，F(xiàn)enton試劑對7種酚類物質(zhì)進行處理，去除率均在98%以上。2、處理印染廢水沈擁軍等采用Fenton氧化法對活性皂青印染廢水進行降解處理，表明在FeSO4/H2O2摩爾比為2∶3，廢水pH值為5.0，反應溫度為40℃時，印染廢水色度去除率可達到99.9％，COD去除率可達到89.4％。王濱松等采用Fenton試劑對三種活性染料（orangeBN、navyRGB和redRGB）廢水進行降解研究，結果表明：進行工藝優(yōu)化后，三種染料的脫色率均在99%以上，在脫色的工藝條件下，通過正交試驗得出這三種染料的COD去除率分別能夠達到88.9%，98.3%和93.4%。3、處理皮革廢水王成軍等對皮革廢水生物出水采用Fenton試劑法進行處理，表明在pH值為5，H2O2投加量為200mg/L，F(xiàn)e2+的投加量為500mg/L，反應時間50min的條件下，COD的質(zhì)量濃度由333mg/L降至89mg/L，色度從90倍降至5倍以下，出水達到了《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）皮革廢水一級標準。五、Fenton氧化法仍存在的問題Fenton氧化法在眾多相關的廢水處理技術中，已被認為是最有效、最簡單且經(jīng)濟的方法之一，可仍有很多問題尚需解決。1、久置雙氧水易分解，質(zhì)量分數(shù)不穩(wěn)定，需要經(jīng)常標定；2、過氧化氫的利用率較低，處理成本較高；3、亞鐵離子容易流失，影響出水色度，需要后續(xù)脫色處理；4、pH使用范圍較窄，經(jīng)常需要調(diào)節(jié)廢水的pH值，增加處理成本；5、遇到最多的問題可能是產(chǎn)生的污泥如何處理？作危險廢物還是再利用？企業(yè)如何解