芬顿反应工艺基本原理

芬顿反应工艺基本原理一、Fenton反应原理1、Fenton试剂利用过氧化氢与亚铁离子反应产生具有强化能力的羟基自由基（·OH），用于氧化水中难分解的有机物。2、亚铁离子氧化成铁离子（Fe3+），铁离子有混凝作用，可用于去除部分有机物。二、影响Fenton试剂氧化能力的因素1、亚铁离子浓度亚铁离子浓度应维持在亚铁离子与其反应物之浓度比值为1：10~50（wt/wt）。2、过氧化氢浓度过氧化氢浓度越高的情况下，其氧化反应产物更接近于最终产物。过氧化氢浓度过高，反而造成反应速率可能不如预期一样增加。以连续的方式加入低浓度的过氧化氢，可得到较好的氧化效果。3、反应温度当过氧化氢浓度超过10~20g/L时，一般将其反应的温度设定在20~40℃之间。4、溶液的pH值在pH值2~4范围内，通常可得到较快的有机物分解速率。三、Fenton法实验操作步骤芬顿试剂的主要药剂是硫酸亚铁、双氧水和碱。硫酸亚铁与双氧水的投加顺序会影响到废水的处理效果。1、先通过正交实验将硫酸亚铁与双氧水的投加比例得出（一旦控制不好便容易返色）。2、调节pH值，投加硫酸亚铁，再投加双氧水。3、再投加碱，调节pH使污泥沉降即可。硫酸亚铁投加后反应15分钟左右，再进行双氧水的投加，反应20~40分钟后再加入碱回调pH值，处理效果更佳。若进水水质不固定，如何控制双氧水的添加量不过量？投加量需要通过反复试验确定一个相对保守的量，然后在现场操作时进行微调。某水样的理论芬顿试剂投加计算公式：水样1000mL，去除COD4500mg/L，COD：H2021:1，H2O2：Fe2+10：1双氧水浓度30%，即1mL含300mgH202亚铁溶液质量浓度8%，即1mL含80mgFeSO4·7H2O双氧水质量=1×1L×4500mg/L=4500mg双氧水体积=4500mg/300mg/mL=15mL双氧水摩尔质量=4500/34=132.35mmol亚铁摩尔质量=132.35/10=13.24mmol亚铁质量=13.24×278=3679.4mg亚铁溶液体积=3679.4/80=45.99mL结论1：理论投加量吨废水投双氧水10~15升，每吨双氧水1200元，即吨废水耗双氧水12~18元；结论2：理论投加量吨废水投硫酸亚铁3.6kg，每硫酸亚铁600元，即吨废水耗硫酸亚铁2.16元；如果不需要去除4500COD，再按比例减。四、普通Fenton氧化法在难降解废水处理中的应用1、处理酚类废水孟庆尧等采用Fenton氧化对含酚类物质的废水进行了处理研究，结果表明：在pH为4，H2O2投加量为25mg/L，Fe2+投加量为4mg/L，时间为1h，温度为室温时，苯酚去除率可达到较高水平，COD的降解也取得了明显的效果。程丽华等采用Fenton试剂对酚类物质模拟水样进行处理研究，当H2O2浓度为4mmol/L、FeSO4浓度为0.5mmol/L，pH为3，室温反应40min，Fenton试剂对7种酚类物质进行处理，去除率均在98%以上。2、处理印染废水沈拥军等采用Fenton氧化法对活性皂青印染废水进行降解处理，表明在FeSO4/H2O2摩尔比为2∶3，废水pH值为5.0，反应温度为40℃时，印染废水色度去除率可达到99.9％，COD去除率可达到89.4％。王滨松等采用Fenton试剂对三种活性染料（orangeBN、navyRGB和redRGB）废水进行降解研究，结果表明：进行工艺优化后，三种染料的脱色率均在99%以上，在脱色的工艺条件下，通过正交试验得出这三种染料的COD去除率分别能够达到88.9%，98.3%和93.4%。3、处理皮革废水王成军等对皮革废水生物出水采用Fenton试剂法进行处理，表明在pH值为5，H2O2投加量为200mg/L，Fe2+的投加量为500mg/L，反应时间50min的条件下，COD的质量浓度由333mg/L降至89mg/L，色度从90倍降至5倍以下，出水达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）皮革废水一级标准。五、Fenton氧化法仍存在的问题Fenton氧化法在众多相关的废水处理技术中，已被认为是最有效、最简单且经济的方法之一，可仍有很多问题尚需解决。1、久置双氧水易分解，质量分数不稳定，需要经常标定；2、过氧化氢的利用率较低，处理成本较高；3、亚铁离子容易流失，影响出水色度，需要后续脱色处理；4、pH使用范围较窄，经常需要调节废水的pH值，增加处理成本；5、遇到最多的问题可能是产生的污泥如何处理？作危险废物还是再利用？企业如何解