Fenton反應(yīng)生成原理(Fenton反應(yīng)體系介紹)
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芬頓氧化法可作為廢水生化處理前的預(yù)處理工藝,也可作為廢水生化處理后的深度處理工藝。
芬頓氧化法主要適用于含難降解有機物廢水的處理,如造紙工業(yè)廢水、染整工業(yè)廢水、煤化工廢水、石油化工廢水、精細(xì)化工廢水、發(fā)酵工業(yè)廢水、垃圾滲濾液等廢水及工業(yè)園區(qū)集中廢水處理廠廢水等的處理。
一、芬頓反應(yīng)原理
1893年,化學(xué)家Fenton HJ發(fā)現(xiàn),過氧化氫(H2O2)與二價鐵離子的混合溶液具有強氧化性,可以將當(dāng)時很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機態(tài),氧化效果十分顯著。但此后半個多世紀(jì)中,這種氧化性試劑卻因為氧化性極強沒有被太多重視。但進入20世紀(jì)70年代,芬頓試劑在環(huán)境化學(xué)中找到了它的位置,具有去除難降解有機污染物的高能力的芬頓試劑,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。當(dāng)芬頓發(fā)現(xiàn)芬頓試劑時,尚不清楚過氧化氫與二價鐵離子反應(yīng)到底生成了什么氧化劑具有如此強的氧化能力。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,氧化性不會有如此強。因此,以后人們采用了一個較廣泛引用的化學(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):
Fe2++H2O2→Fe3++(OH)-+OH?
芬頓氧化法是在酸性條件下,H2O2在Fe2+存在下生成強氧化能力的羥基自由基(?OH),并引發(fā)更多的其他活性氧,以實現(xiàn)對有機物的降解,其氧化過程為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。其中以?OH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,各活性氧被消耗,反應(yīng)鏈終止。其反應(yīng)機理較為復(fù)雜,這些活性氧僅供有機分子并使其礦化為CO2和H2O等無機物。從而使Fenton氧化法成為重要的高級氧化技術(shù)之一。
二、進水水質(zhì)要求
1.芬頓氧化法的進水應(yīng)符合以下條件:
a)在酸性條件下易產(chǎn)生有毒有害氣體的污染物(如硫離子、氰根離子等)不應(yīng)進入芬頓氧化工藝單元;
b)進水中懸浮物含量宜小于200 mg/L;
c)應(yīng)控制進水中Cl-、H2PO-、HCO3-、油類和其他影響芬頓氧化反應(yīng)的無機離子或污染物濃度,其限制濃度應(yīng)根據(jù)試驗結(jié)果確定。
2.芬頓氧化法進水不符合條件時
應(yīng)根據(jù)進水水質(zhì)采取相應(yīng)的預(yù)處理措施:
a)芬頓氧化法用于生化處理預(yù)處理時,可設(shè)置粗、細(xì)格柵、沉砂池、沉淀池或混凝沉淀池,去除漂浮物、砂礫和懸浮物等易去除污染物;芬頓氧化法用于廢水深度處理時,宜設(shè)置混凝沉淀或/和過濾工序進行預(yù)處理;
b)進水中溶解性磷酸鹽濃度過高時,宜投加熟石灰,通過混凝沉淀去除部分溶解性磷酸鹽;
c)進水中含油類時,宜設(shè)置隔油池除油;
d)進水中含硫離子時,應(yīng)采取化學(xué)沉淀或化學(xué)氧化法去除;進水中含氰離子時,應(yīng)采取化學(xué)氧化法去除;
e)進水中含有其他影響芬頓氧化反應(yīng)的物質(zhì)時,應(yīng)根據(jù)水質(zhì)采取相應(yīng)的去除措施,以消除對芬頓氧化反應(yīng)的影響。
芬頓氧化法用于生化處理的預(yù)處理時,若進水水質(zhì)水量變化較大,芬頓氧化工藝前應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)池。
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