先微电解？先Fenton？微电解耦合芬顿工艺知多少？

先微电解？先Fenton？微电解耦合芬顿工艺知多少？

农药、医药、染料、煤化工等精细化工废水，具有难降解有机物浓度高、成分复杂、有毒有害物质多、可生化性差等特点，给直接生化处理带来了困难。因此，针对化工废水，必须大幅降低这些毒性物质对生化处理过程的抑制作用，提高废水的可生物降解性。

1.微电解耦合工艺与单一工艺对比

铁碳微电解的过程中产生了大量Fe² 和Fe³ ,可与额外投加的双氧水在酸性条件下构成Fenton剂，在Fe² 离子的催化作用下，Fenton反应产生大量的强氧化性·OH， 可有效氧化分解废水中难降解的污染物。Fenton氧化法强化处理铁碳微电解的出水，既充分利用微电解的原电池效应和电极新生态物质的氧化还原作用，又充分利用了Fenton 氧化过程中·OH 的强氧化作用，可以实现对有机污染物的有效降解，大幅提高废水的可生化性。该组合工艺克服了铁碳微电解法对COD去除率不高、Fenton氧化法药剂费用高的缺点。

微电解耦合Fenton工艺相对于微电解法，更能够有效地处理成分复杂的废水，特别是对COD、脱色、可生化性有着更为明显的优势。Fenton氧化单独应用时，会消耗大量的Fe² 、H₂O₂，导致药剂成本过高，而向微电解处理后的废水中投加适量H₂O₂溶液可以与微电解反应产生的Fe² 组成Fenton 试剂，从而节省成本。Fe2 再可以催化分解产生到氧化能力极强的·OH,又能生成具有良好絮凝吸附作用的Fe³ 。此外，H₂O₂又是微电解反应的催化剂，可以加速微电解反应，提高效率。 

微电解耦合Fenton工艺与传统Fenton法的不同之处主要有：微电解-Fenton氧化法所使用的催化剂是Fe⁰，有H₂O₂存在时其被氧化，生成的Fe² 再与H₂O₂反应：两种方法中Fe² 的生成过程不同，微电解-Fenton氧化法从Fe⁰到Fe² 的溶解速度有限，使得Fe² 浓度降低，无效反应得到控制，而传统Fenton法通过反应开始时向废水中投加 Fe² ,因其浓度较高，使Fe² 氧化成Fe³ 的反应不可忽视。与传统Fenton法相比，微电解-Fenton 氧化法产生的污泥量少且H₂O₂的利用率高。 

2.微电解耦合Fenton工艺的原理

Fe⁰同样能够在具有H₂O₂的溶液中发生Fenton 反应。由干Fe⁰ 本身具有还原性，所以Fe⁰既是Fenton试剂氧化反应的催化剂，也是还原反应的还原剂。

在微电解耦合Fenton工艺体系中，首先利用了Fe⁰对有机物的还原作用，同时Fe⁰经过腐蚀作用逐渐释放出大量的Fe² 与H₂O₂形成Fenton试剂，对有机物进行氧化降解，反应结束后通过调节溶液的pH，可形成Fe(OH)₃进行混凝处理，进一步去除水中的有机污染物。在整个微电解过程中，Fe² 被均释放，使得Fenton 试剂反应相当于连续投药，产生的新生态氢[H]能与废水中的许多成分发生氧化还原反应，破坏废水中的发色物质，达到脱色的目的，同时使部分难降解环状有机物的环裂解。微电解-Fenton氧化法具有非常突出的优点:Fe⁰还原作用，Fenton氧化作用及后续混凝作用，对有机物降解彻底；

微电解耦合Fenton工艺集氧化还原、吸附絮凝、催化氧化、电沉积及共沉淀等作用于一体，能够实现大分子有机污染物的断链，进一步去除难降解有机物。 

3.微电解耦合芬顿的运行方式

微电解耦合Fenton工艺的废水处理技术常见有以下几种运行方式：

(1)废水先经过微电解处理，处理后的废水可适当地调节pH，然后加入适量的H₂O₂ 溶液与原微电解处理后废水中的Fe² 可以构成Fenton试剂，从而进一步氧化处理，此时微电解和Fenton氧化法的运行均能在最佳反应条件下进行。 

(2)微电解在处理废水的过程中，加入适量的H₂O₂溶液，这样就克服了运行方式(1)中后续Fe² 浓度的不足和后续pH的调节，节药剂费用。在最佳条件下，微电解反应和Fenton氧化反应同时进行，两者相互作用、相互促进，缩减了反应时间，减小了反应容积，并且可以省去常规联合工艺中Fenton反应的设备。 

在本运行方式中，H₂O₂试剂的投加方式可以分为两种：第一种是反应开始时一次性投加，对于这种投加方式，过量的H₂O₂会与产生的·OH发生作用分解生成氧气，此外还会与Fe2 发生反应，将Fe2 迅速氧化成Fe3 ，降低了催化产生·OH 的数量，对废水中COD的去除产生不利的影响；第二种是通过批次的投加，即隔一段时间投加一次， 对于这种投加方式，反应开始阶段投加少量的H₂O₂,既不会使太多的铁碳钝化，还能及时与溶液中的Fe² 离子发生作用生成·OH。当反应一段时间后再补加H₂O₂，剩余的Fe² 将H₂O₂催化分解成·OH，达到最佳的处理效果。 

(3)废水先Fenton氧化处理再进行微电解，微电解反应中存在一些不能解决的问题，如反应时间长、处理后水质颜色差等，而Fenton氧化预处理后能够缩短微电解的反应时间，提高反应速率。

例如，当废水中硝基苯的浓度比较低的情况下，直接利用微电解法对废水进行预处理是比较理想的。但是对于高浓度硝基苯废水，如果采用先微电解再进行Fenton 试剂氧化的处理方法，将会使残存干废水中的硝基苯浓度有所升高，更不利干废水的后续生化处理。根据有关Fenton 试剂氧化芳香族化合物的作用机理，在苯胺和硝基苯共存的情况下，Fenton试剂会优先氧化苯胺，特别是在H₂O2投加量较少的情况下， 会存在苯胺基又被氧化为硝基苯的可能性。因此，对于高浓度的硝基苯类废水，先进行Fenton预氧化，根据其氧化机理，可将废水中的有机物(如芳香族化合物)优先氧化， 再经过微电解反应后，其残存于废水中的有机物满足其后续生化处理要求。