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芬顿反应法处理污水过程之中有哪些影响因素?
作者:山东蓓德机械有限公司【官方网站】 发布日期:2018-07-14 16:22:20

    1894年,法国人H,J,HFenton发现采用Fe2++H2O2体系能氧化多种有机物。后人为纪念他将亚铁盐和过氧化氢的组合称为Fenton试剂,它能有效氧化去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物,其实质是H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由 (•OH)。•OH可与大多数有机物作用使其降解。随着研究的深入,又把紫外光(UV)、草酸盐 (C2O42-)等引入Fenton试剂中,使其氧化能力大大增强。从广义上说,Fenton法是利用催化剂、 或光辐射、或电化学作用,通过H2O2产生羟基自由基(•OH)处理有机物的技术。近年来, 越来越多的研究者把Fenton试剂同别的处理方法结合起来,如生物处理法、超声波法、混凝法、沉淀法,活性炭法等。

     芬顿法在污水处理中的应用非常广泛,但是在实际运行过程中往往会出现各种问题,那么具体有哪些影响因素呢? 

    1、温度  

    温度是芬顿反应的重要影响因素之一。一般化学反应随着温度的升高会加快反应速度,芬顿反应也不例外,温度升高会加快·OH的生成速度,有助于·OH与有机物反应,提高氧化效果和COD的去除率;但是,对于芬顿试剂这样复杂的反应体系,温度升高,不仅加速正反应的进行,也加速副反应,温度升高也会加速H2O2的分解,分解为O2和H2O,不利于·OH的生成。不同种类工业废水的芬顿反应适合的温度,也存在一定差异。处理聚丙烯酰胺水溶液处理时,温度控制在30℃~50℃。研究洗胶废水处理时发现温度为85℃。处理三氯(苯)酚时,当温度低于60℃时,温度有助于反应的进行,反之当高于60℃时,不利于反应。 

    2、pH   

    一般来说,芬顿试剂是在酸性条件下发生反应的,在中性和碱性的环境中Fe2+不能催化氧化H2O2产生·OH,而且会产生氢氧化铁沉淀而失去催化能力。当溶液中的H+浓度过高,Fe3+不能顺利的被还原为Fe2+,催化反应受阻。多项研究结果表明芬顿试剂在酸性条件下,特别是pH在3~5时氧化能力很强,此时的有机物降解速率快,能够在短短几分钟内降解。此时有机物的反应速率常数正比于Fe2+和过氧化氢的初始浓度。因此,在工程上采用芬顿工艺时,建议将废水调节到=2~4,理论上在为3.5时为佳。  

    3、有机底物   

    针对不同种类的废水,芬顿试剂的投加量、氧化效果是不同的。这是因为不同类型的废水,有机物的种类是不同的。对于醇类(甘油)及糖类等碳水化合物,在羟基自由基作用下,分子发生脱氢反应,然后C-C键的断链;对于大分子的糖类,羟基自由基使糖分子链中的糖苷键发生断裂,降解生成小分子物质;对于水溶性的高分子及乙烯化合物,羟基自由基使得C=C键断裂;并且羟基自由基可以使得芳香族化合物的开环,形成脂肪类化合物,从而消除降低该种类废水的生物毒性,改善其可生化性;针对染料类,羟基自由基可以打开染料中官能团的不饱和键,使染料氧化分解,达到脱色和降低COD的目的。用芬顿试剂降解壳聚糖的实验表明当介质pH值3~5,聚糖、 H2O2及催化剂的摩尔比在240:1224:12时,芬顿反应可以使壳聚糖分子链中的糖苷键发生断裂,从而生成小分子的产物。  

    4、过氧化氢与催化剂投加量  

    芬顿工艺在处理废水时需要判断药剂投加量及经济性。H2O2 的投加量大, 废水COD的去除率会有所提高,但是当H2O2投加量增加到一定程度后, COD的去除率会慢慢下降。因为在芬顿反应中H2O2投加量增加,·OH的产量会增加,则COD的去除率会升高,但是当H2O2的浓度过高时,双氧水会发生分解,并不产生羟基自由基。催化剂的投加量也有与双氧水投加量相同的情况,一般情况下,增加Fe2+的用量,废水COD的去除率会增大, 当Fe2+增加到一定程度后。COD的去除率开始下降。原因是因为 当Fe2+浓度低时,随着Fe2+ 浓度升高,H2O2产生的·OH增加;当Fe2+ 的浓度过高时, 也会导致H2O2发生无效分解,释放出O2

芬顿反应塔


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