【北方環境】Fenton氧化技術在廢水處理方面的應用

2018-07-31 08:40:33 青州譚福環保設備有限公司 150

摘要:Fenton氧化技術是高級氧化技術的一種,是處理難降解的廢水是常用的技術之一。本文對Fenton氧化技術原理和影響因素進行分析,并對Fenton氧化技術在電鍍廢水、染料廢水、造紙廢水中的應用進行了研究。(作者:葉東興)
關鍵詞:Fenton氧化技術;廢水;影響因素

概述

高級氧化技術(advanced oxidation processes,簡稱AOPs),是一種有效處理難降解污染物的化學氧化法,主要包括光化學氧化法、臭氧氧化法、濕式氧化法、Fenton類氧化技術、超聲降解法和輻照法等。Fenton氧化技術相對其他高級氧化技術而言,具有操作簡單、原料易得、使用方便、反應迅速、對后續的生化處理無毒害作用和環境友好等諸多優點,已逐漸應用于制漿造紙、電鍍、染料、垃圾滲濾液等廢水處理,具有良好的應用前景。

1 Fenton技術簡介

1894年,法國科學家H_J.Fenton發現Fe“ 能提高H O 的氧化能力,并將這一氧化體系命名為Fenton。1964年H.R.Eisenhauer首次利用Fenton試劑處理苯酚廢水和烷基廢水,Fenton試劑開始發展,慢慢應用于工業廢水處理。

1.1 氧化原理

Fenton反應一般由Fe2+和H2O2發生反應,其中Fe2+在反應中充當著催化劑的角色,而H2O2通過反應分解產生的·OH具有強氧化性,可以氧化難降解的有機物,將大分子有機物降解為小分子有機物或礦化為CO2 和H2O等無機物,Fenton試劑在處理難生物降解或一般化學氧化難以奏效的有機廢水時,有其他方法無法比擬的優點,以此來達到氧化去除污染物,其基本作用原理如下:

1.2 影響因素

Fenton反應受其體系影響,大量研究表明,主要影響因素為以下5個:
(1)初始pH。它決定·OH的產率和溶解性Fe2+濃度;
(2)H2O2投加量。H2O2太少,分解產生的·OH不夠,影響氧化速率,H2O2 過量,會將Fe2+氧化為Fe3+,生成·02H,其氧化能力遠小于·OH,致使Fenton反應效果明顯降低;
(3)Fe2+ 與H2O2的投加比。最佳的投加比可以使反應順利進行的同時減少Fenton試劑的使用,節省成本;
(4)反應溫度。一定范圍內,溫度的升高,體系的反應速率隨之增大,其氧化效率隨之提升,從而減少了過氧化氫的投加量;
(5)反應時問。時問影響Fenton反應的進行程度。

2 Fenton氧化技術在廢水處理中的應用

Fenton氧化技術反應迅速、條件溫和、絮凝能力強,氧化能力強,廣泛應用于處理各種不同的廢水,如電鍍廢水、染料廢水、造紙廢水等。Fenton氧化技術也得到了發展,可以聯合電一Fenton,超聲一Fenton等應用于廢水的處理。

2.1 Fenton氧化技術在電鍍廢水處理中的應用

電鍍廢水來源廣泛,大多來自于沖洗廢水和工藝廢水,這些廢水中含有大量的重金屬離子的有機配位污染物,有的甚至含氰,一般的處理方法很難達到去除效果,現今的研究開始采用Fenton來進行處理。
江洪龍等采用Fenton一鐵氧體法聯合工藝氧化處理含銅、鎳的絡合電鍍廢水??疾炝顺跏紁H、H2O2投加量,Fe 與H2O2的質量比和反應溫度四個因素對COD去除率的影響。研究表明,該實驗中,Fenton反應的最佳氧化條件為初始pH =3、H2O2投加量為3.33 g/L、m(Fe2+)/m(H2O2)=0.1、溫度25C。在此條件下,對廢水進行Fenton氧化處理60min,COD去除率高達73.4%,大大降低了COD的濃度。
阮洋等采用Fenton法處理低濃度含氰電鍍廢水,研究了初始pH 、H2O2和FeSO4的摩爾比、H2O2投加量以及反應時間對廢水中總氰去除率的影響。實驗表明,在初始pH=3.5、n(H2O2 ):n(FeSO4)為3.5:1、H2O2投加量為5.0 g/L時,Fenton氧化處理60min后總氰去除率高到93%。且該法成功投產與實際應用,運行穩定,效果良好。

2.2 Fenton氧化技術在染料廢水處理中的應用

染料廢水成分復雜,色度深,無機鹽的濃度高,大多數污染物有毒而且難降解,可生化性差,采用一般處理很難使其達標排放,一直是環境行業關注的熱點和亟待解決的問題。任百祥采用超聲與Fenton高級氧化技術聯合處理染料廢水,實驗結果良好,證明了技術的可行性。同時考察了廢水的初始濃度、初始pH值、超聲時間、超聲頻率、超聲功率、H2O2和Fe投加量等因素對其COD去除效果的影響。實驗結果表明,當超聲波頻率為45 kHz,功率為200W,初始pH值為2.63,超聲時間為150 min,H2O2濃度為60mmoL/L,Fe2+濃度為12 mmoL/L時,染料廢水COD去除率可達到91.8% ,出水清澈。
劉春英等介紹了Fenton試劑及類Fenton試劑的反應機理,實驗以甲基橙溶液模擬難降解的偶氮類染料廢水,以Fenton試劑為氧化劑進行處理,探討H2O2:和Fe2+投加量、溶液的初始pH值、溶液的初始濃度、反應時間等影響因素對甲基橙去除率的效果,并探討了甲基橙的降解反應動力學方程。實驗結果表明,處理60mg/L的甲基橙溶液的最佳條件為,3%H2O2,和5%FeSO4·7H2O的用量分別為1.2mL和0.5mL,pH為3~4;甲基橙的降解速度對甲基橙的濃度為一級反應,建立的經驗速度方程為Vm= 一dCm/dt= 0.0479Cm(mgL·min-1 )。

2.3 Fenton氧化技術在造紙廢水處理中的應用

造紙工業廢水主要含蒸煮廢水、洗漿廢水、漂白廢水和抄紙廢水等幾大類,含有大量的有機污染物和有毒有害物質,其廢水排放量大,COD、懸浮物(ss)含量高,色度嚴重。
張金玲等利用芬頓(Fenton)法對造紙廢水生化出水進行深度處理,考察了廢水初始pH值、反應時間、FeSO4投加量和H2O2投加量對廢水中色度和COD去除率的影響。當pH值為5、FeSO4投量為400 mg/L、30% H2O2投量為200 mg/L,反應時間為30 rain時,出水COD 可降至60 mg/L以下,色度的去除率可達到74% 。
周丹等利用Fenton試劑對造紙廢水進行處理,通過試驗研究確定了Fenton氧化處理造紙廢水的重要參數:最佳pH為5、FeSO4與H2O2投加比1:2以及H2O2最佳用量15~2O mL/L。將Fenton氧化和混凝聯用考察其處理效果時,色度去除率達到90% ,COD去除率達到80% ,同時還可減少絮凝劑的用量。

3 結語

Fenton氧化技術能迅速的氧化處理高濃度有機廢水,去除COD,降低色度,是一種高效的廢水處理技術,備受重視和關注,且不斷的完善和發展。Fenton和其他技術的聯合使用,提高了氧化效率和處理能力,顯示出廣闊的應用前景。

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