芬顿流化床体系填料的区别：以石英砂填料与新型硅铝基催化填料为例

芬顿流化床体系填料的区别

以石英砂填料与新型硅铝基催化填料为例

Fenton化学氧化法是应用双氧水与亚铁离子反应产生氢氧自由基的原理，进行氧化有机污染物的反应，是一种高级氧化处理技术。

芬顿流化床是利用流体化床的模式，使芬顿试剂产生的羟基自由基的强氧化功能，同时利用流化床的方式使芬顿法所产生的三价铁大部分得以结晶或者沉淀披覆在担体表面，结合同相化学氧化(芬顿法)、异相化学氧化(H2O2/FeOOH)、流体化床结晶及FeOOH的还原溶解功能，促进化学氧化及传质效率，以实现COD去除。

这项技术将传统的Fenton氧化法作了大幅度的改良，如此可减少采用传统Fenton法而产生大量的化学污泥，同时在担体表面形成的铁氧化物具有异相催化的效果，而流体化床的模式亦促进了化学氧化反应及传质效率，使COD去除率提升。其反应后的出水，经pH值调整后会产生含铁污泥。选用此系统另一优势为可利用双氧水加药量调整，调整COD的去除量。

1.芬顿流化床填料分类

芬顿流化床填料是该工艺的核心组件，兼具流化载体、催化氧化、污泥附着截留等多重功能。简单来说，可以分为两大类：惰性载体填料（无主动催化活性，仅作流化基底），如石英砂、陶粒；催化功能型填料（负载活性组分，兼具流化与催化作用），如铁基负载填料、硅铝基催化填料、多金属掺杂复合填料等。

二、惰性填料与催化填料的区别

在芬顿流化床应用中，以石英砂填料与硅铝基催化填料为例，从以下几个维度讲解他们之间的的区别： 

1、核心功能与催化活性 

（1）石英砂填料：仅作为载体，自身几乎不具备芬顿催化活性，依赖外源投加亚铁盐后在其表面形成的羟基氧化铁附着层，间接引发非均相芬顿反应，初始催化能力弱，反应效率高度依赖铁氧化物的附着效果。 

（2）硅铝基催化填料：自身具备主动催化活性，通过表面的多孔结构及掺杂的活性组分（如贵金属），可直接催化过氧化氢生成羟基自由基，无需依赖铁盐附着即可强化氧化反应，对难降解有机物的降解能力更强。 

2、比表面积与反应效率 

（1）石英砂填料：比表面积较小，对废水污染物和氧化剂的吸附能力有限，羟基自由基生成效率低，反应速率相对缓慢，催化效果提升空间有限。 

（2）硅铝基催化填料：拥有大比表面积，吸附能力优异，可有效促进反应物的吸附、活化与转化，大幅增加反应接触面积，显著提升催化反应速率和选择性，能更快降低废水COD、提升可生化性。 

3、流化性能与能耗 

（1）石英砂填料：颗粒密度大，需要较高的上升水流速才能实现流化状态，动力消耗高；且天然石英砂颗粒大小易不均，易导致床体内流化状态失衡，影响整体处理效果。 

（2）硅铝基催化填料：多为轻质多孔结构，密度适中，较小的曝气量或水流搅动即可实现均匀流化，能耗更低；颗粒形状均匀可控，能维持稳定的流化环境，保障反应一致性。 

 

4、药剂消耗与污泥产量 

（1）石英砂填料：需要持续投加足量亚铁盐以维持表面铁氧化物层，药剂用量较大，后续产生的含铁污泥量相对较多，增加污泥处理成本与二次污染风险，且长期使用后填料易板结，需定期清理更换。 

 （2）硅铝基催化填料：由于其多孔结构和特殊的烧结工艺，活性组分（如铁、铜、锰等）被更牢固地固定在载体表面和孔隙中，流失率极低。这有效避免了催化组分在水中被冲刷脱落，从而极大地减少了铁泥等二次污染物的产生。经高温烧结优化微观结构，化学稳定性和热稳定性好，不易板结失活，使用寿命更长，维护成本更低。 

5.、使用寿命与稳定性

（1）石英砂填料： 机械强度高，但催化活性会随着铁氧化物的不断脱落和覆盖而逐渐下降，需要定期补充或清洗。

（2）硅铝基催化填料： 通过高温烧结等工艺制备，活性组分不易流失，稳定性好，使用寿命更长。其催化活性在长时间运行中能保持相对稳定。

6、 适用场景与成本 

（1）石英砂填料：价格低廉、易获取，适合水质相对稳定、处理要求常规的废水场景，初期投资成本低，但长期运营的药剂和维护成本较高。 

（2）硅铝基催化填料：虽初期采购成本较高，但适用于难降解、高COD工业废水的预处理或深度处理，适用范围更广，长期来看能通过降低药剂消耗、减少污泥处理节省运营成本，处理效果更稳定。

 

三、催化功能型填料优势

1、非均相催化剂由于其较大的比表面积，能提供更多的活性位点，使更多的铁负载在上面，从而提高了反应效率，而且由于电荷转移效率的提高，显著减少了双氧水的使用，能很好地助推均相反应的进行。

2、通过改进流化床结构，通过上流式气水扰动流化载体，可显著加快FeOOH在载体上结晶沉淀，与异相芬顿催化剂FeOOH结合，能加快FeOOH还原溶解的进程，提高异相芬顿部分的污染物去除效率，减少芬顿药剂铁盐的投加，最终实现铁泥的产量减少。