芬顿氧化工艺要点及关键参数分析

芬顿氧化工艺要点及关键参数分析

一、芬顿试剂投加比例计算

芬顿反应通过H?O?与Fe?+在酸性条件下生成羟基自由基（·OH），其投加比例需根据COD浓度精确计算。以某制药废水去除COD=200mg/L为例，计算过程如下：

1.双氧水理论用量：按H?O?:COD=1:1（质量比），H?O?投加量=200mg/L×1=200mg/L。实际应用中考虑反应效率，需增加20%安全系数，即200×1.2=240mg/L。

2.硫酸亚铁投加量：按Fe²⁺:H?O?摩尔比1:3计算。

H?O?摩尔数=240mg/L÷34g/mol=7.06×10??mol/L

Fe?+摩尔数=7.06×10??÷3≈2.35×10??mol/L

FeSO?·7H?O质量=2.35×10??mol/L×278g/mol=653mg/L
实际投加量需根据Fe²⁺纯度调整，若FeSO?含量为98%，则需653÷0.98≈666mg/L。

3.动态调节：当废水中还原性物质（如S??）浓度升高至50mg/L时，H?O?需额外消耗量为50×（34/32）=53.1mg/L（按S??与H?O?摩尔比1:1），总投加量需增至240+53.1=293.1mg/L，硫酸亚铁同步调整至793mg/L（按1:3摩尔比）。

二、投药顺序

1.pH调控阶段：初始pH需调节至3.5-4.0，加酸量计算：若原水pH=6.0，调节至3.5需H?SO?投加量=10^-3.5-10^-6≈0.3mmol/L，即29.4mg/L（98%浓硫酸）。

2.药剂投加顺序：

FeSO?先于H?O?投加：确保Fe²⁺充分溶解，避免H?O?过早分解（反应式：Fe²⁺+ H?O? →Fe³⁺ + ·OH + OH?）。

3.PAM后置投加：反应结束后加碱至pH=7-8，Fe³⁺生成Fe(OH)?胶体（反应式：Fe³⁺ + 3OH? →Fe(OH)?↓），投加2mg/L阴离子PAM可提升絮凝效率至95%以上。

三、异常显色问题

1.pH<2.5时，Fe?+无法水解，以[Fe(H?O)?]?+形式存在（λ_max=480nm，显红色）。某案例显示，pH=2.0时出水色度达200倍，调节至pH=3.5后降至20倍。

2.Fe?+过量：投加量>800mg/L时，残余Fe?+氧化不完全，与S?-生成FeS（黑色沉淀）。

四、泡沫控制

1.泡沫产生机理：双氧水分解速率过快（k=0.1-0.3min??）时，O?释放量Q=Δ[H?O?]/Δt×22.4L/mol。当Q>5L/min·m?时，夹带SS形成稳定泡沫。

2.消泡剂优选：硅氧烷类消泡剂（投加量10-20mg/L）可降低表面张力至40mN/m以下，泡沫半衰期从30min缩短至2min。