再谈芬顿氧化技术的控制因素

再谈芬顿氧化技术的控制因素

工业生产会产生大量的有毒、有害废水，传统的沉淀、过滤等处理手段，其有害物质很难被完全降解。芬顿工艺可在较短时间内迅速氧化分解废水中的有机物质，并且此种工艺无二次污染风险。另外该工艺的基础建设投资较少，工艺操作也较简单。

近些年来，芬顿工艺在工业废水处理中得到非常广泛的应用，市场反应效果良好。但芬顿工艺在实施中也会受到多种因素的影响，应用该工艺需要注意规避不利影响因素。

一、芬顿工艺再认识

 

Fenton化学氧化法是应用双氧水(H₂O₂)与亚铁(Fe² )反应产生氢氧自由基的原理，进行氧化有机污染反应，将废水中有机物污染氧化成二氧化碳和水的一种高级氧化处理技术。

核心反应机理?：

?1、自由基生成机制?

在酸性条件（pH≈3）下，亚铁离子（Fe??）与过氧化氢（H?O?）反应生成羟基自由基（·OH），反应式为：

H2O2 Fe² →·OH OH^- Fe³

羟基自由基的氧化电位高达2.8V，仅次于氟气，可无差别氧化绝大多数有机物，将其分解为小分子或矿化为CO?和H?O。??

2、铁离子循环作用?

Fe??与H?O?进一步反应生成Fe??和过氧自由基（·OOH），维持催化循环：

H₂O₂ Fe³ →Fe² ·OOH H

二、工艺控制因素

 

1、pH

一般芬顿试剂更容易在酸性环境下发生化学反应，过高的pH值会限制OH的析出，而且会产生大量的氢氧化铁沉淀物，导致催化能力大打折扣。如果溶液中的H 浓度过高，则会阻碍Fe3 被还原成Fe2 ，催化反应微弱。

实验研究证实在酸性环境下，尤其当pH稳定在3~5时，芬顿试剂的强氧化性能更突出，此时更有利于快速降解多种有机物。在强氧化过程中，有机物的反应速率与Fe² 和H₂O₂的初始浓度出现正相关变化，因此为发挥芬顿工艺的最大化功效，需要在工业废水氧化处理中合理控制废水的pH。

2、Fenton 试剂的配比（Fe2 /H2O2) 

Fenton 反应中， Fe² 起到催化 H₂O₂ 产生 ?OH 的作用，是催化H₂O₂产生自由基的必要条件。在无 Fe^2＋条件下，H₂O₂难以分解产生自由基，当 Fe^2＋浓度很低时，反应速度很慢，自由基的产生量小，使整个过程受到限制：当 Fe^2＋浓度过高时，会被氧化成 Fe³ ,造成色度增加。

H₂O₂和Fe^2＋是影响运行成本的最重要因素，必须分清废水期望处理的程度。如果Fenton 氧化只是作为整个废水处理工艺的预处理，则可减少此两种药剂的投加量，从而大大降低运行成本；如果是作为废水处理工艺的最终处理阶段或是深度处理，则必须适当增加药剂投加量，使得废水可以达到排放标准的要求。总之，药剂的投加量必须以实验结果为基础，结合运行中的实际情况，以最少的药剂投加量达到最好的处理效果。

3、温度

温度作为芬顿工艺的另一主要影响因素，主要体现为温度变化对芬顿反应速度和反应效果的影响，温度升高氧化物质分解的反应速度会加快，反之温度下降反应速度也随之变慢。随着温度的持续升高，氧化反应加剧，对去除废水内CODCr具有更好的效果。

但温度过高也导致反应过程缩短，造成氧化物质的提前消耗，而无法充分分解有机物质，因此在实际使用中需要根据实际情况选择最佳的温度条件，便于获得最好的处理效果。

4、有机物

芬顿工艺促使工业废水中的有机物质发生分解，从而有效降低废水中的生物毒性浓度，可改善水质提高废水的可生化性。

但不同的工业生产会产生不同类型的工业废水，其含有的有机物质及毒害物质成分复杂，所以，使用芬顿工艺处理不同的工业废水也会出现一定的效果差异，这是因为不同成分的有机物在不同量的芬顿试剂作用下产生的反应效果不同，同时在有机物质与芬顿试剂的混合反应中，分子会出现脱氢现象，使C-C结构断链。

比如，所处理的工业废水中含有较多的水溶性高分子或乙烯化合物，那么它在芬顿试剂的作用下，就很容易产生氢基自由基断链，从而影响芬顿处理的实际效果。

三、典型废水应用

酚类物质具有较高的毒害性，是目前工业生产中最不容易降解的废水类型。长期以来，酚类物质废水处理一直是我国工业污水处理的难题。

大量实验结果证实，芬顿工艺可以促进苯酚迅速分解，因为苯酚废水中含有大量的甲酚、苯酚等不同种类的酚类物质，它们具有很强的自体降解能力，且具有很好的稳定性。

采用芬顿工艺进行处理时，当室温保持不变，酚类废水的pH介于3~5.5之间，以氧化亚铁为催化剂使芬顿试剂与酚类物质发生剧烈反应，达到有效处理的目的。

芬顿工艺之所以能够有效处理含酚废水，其中一个重要原因就是芬顿工艺可提高酚类废水的可降解性，具有降低含酚废水生物毒性的重要作用。