實用幹貨 | 芬頓氧化法技術
來源:科(kē)柏盛環保 發布時間:2021-04-09
一、Fenton反應原理(lǐ)
1、Fenton試劑利用過氧化氫與亞鐵離子反應產生具有強化能力(lì)的羥基自(zì)由基(·OH),用於氧化(huà)水中難分(fèn)解的有機物
2、亞鐵離(lí)子氧化成鐵離子(Fe3+),鐵離(lí)子有混凝作用,可用於去除部分有機物。
二(èr)、影(yǐng)響(xiǎng)Fenton試(shì)劑氧化能力的因素
1、亞鐵離子濃度
亞鐵離子濃度應維(wéi)持在亞鐵離子(zǐ)與其反應物之濃度比值為1:10~50(wt/wt)
2、過氧化氫濃度
過氧化氫濃度越高的情況下,其氧化反應產物更接近於*終(zhōng)產物。過氧化氫濃度過高,反而造成(chéng)反應速率可能不(bú)如預期一樣增加。以連續的方式加入低濃度(dù)的過(guò)氧化氫,可得到較好的氧化效果。
3、反應溫度
當過氧化氫濃度超過10~20g/L時,一般將其反應(yīng)的溫度設定(dìng)在20~40℃之間。
4、溶液的pH值
在pH值2~4範(fàn)圍內,通常可得到較快的有機物分解速(sù)率。
三、Fenton法實驗操作步驟(zhòu)
芬頓試劑的(de)主要藥劑是硫酸亞鐵(tiě)、雙氧水和堿。硫酸亞鐵與雙(shuāng)氧水(shuǐ)的投加順序會影響到廢水的處理效果。
1、先通過正(zhèng)交實驗將硫(liú)酸亞鐵與雙氧水的投加(jiā)比例得出(一旦控製(zhì)不好便容易返色)
2、調節pH值,投加硫酸亞鐵,再(zài)投加雙氧水。
3、再(zài)投加(jiā)堿,調節pH使汙泥沉降(jiàng)即可。
硫酸亞鐵(tiě)投加後反應15分鍾左右(yòu),再進行雙氧水的投加,反應20~40分(fèn)鍾後再加入堿回調pH值,處理效果更佳。
若進水水質不固(gù)定,如何控製雙氧水的添加量不過量(liàng)?
投加量需要(yào)通過反(fǎn)複試驗確定一個相對保守(shǒu)的量,然後在現場操作時進行微調。
某水樣(yàng)的理論芬頓試劑投加計(jì)算公式:
水樣1000mL,去(qù)除COD4500mg/L,COD:H202 1:1,H2O2:Fe2+ 10:1
雙氧水濃度30%,即1mL含300mgH202
亞鐵溶液質量(liàng)濃度8%,即1mL含(hán)80mgFeSO4·7H2O
雙氧水質量=1×1L×4500mg/L=4500mg
雙(shuāng)氧水體積=4500mg/300mg/mL=15mL
雙氧水摩(mó)爾質量=4500/34=132.35mmol
亞鐵摩爾質量(liàng)=132.35/10=13.24mmol
亞(yà)鐵質(zhì)量(liàng)=13.24×278=3679.4mg
亞(yà)鐵溶液體積=3679.4/80=45.99mL
結論1:理論投加量噸廢水投雙氧水10~15升,每噸雙氧水1200元,即噸廢水耗雙氧水12~18元;
結論(lùn)2:理論投加量噸廢水投硫酸亞鐵3.6kg,每硫酸亞鐵600元,即噸廢水耗硫酸亞鐵2.16元(yuán);
如果不需(xū)要去除4500COD,再(zài)按比例減。
四、普通Fenton氧化法在難(nán)降(jiàng)解廢水處理中的應用
1、處理酚(fēn)類廢水
孟慶堯等(děng)采用Fenton氧化對含酚類物質(zhì)的廢水進行了處理研究(jiū),結果表明:在pH為4,H2O2投加量為25mg/L,Fe2+ 投加量(liàng)為4mg/L,時間為1h,溫度為室溫時,苯酚去除率可達到較高水平,COD的降解也取得了明顯的效(xiào)果。
程(chéng)麗華等采用Fenton試劑對酚類物質模擬水樣進行(háng)處理研究(jiū),當H2O2濃度為4mmol/L、FeSO4濃(nóng)度為0.5mmol/L,pH為3,室溫反應40min,Fenton試劑對7種酚類物質進行處理,去除率均在98%以上。
2、處理印染廢(fèi)水
沈擁軍等采用Fenton氧化法對活性皂青印染廢水(shuǐ)進行降(jiàng)解處理(lǐ),表明在FeSO4/H2O2摩爾比為2∶3,廢水pH值為5.0,反應溫度為40℃時,印染(rǎn)廢(fèi)水色度(dù)去除率可達到99.9%,COD去除率可達(dá)到89.4%。
王濱鬆等采用Fenton試劑對三種活性染料(orangeBN、navyRGB和redRGB)廢水進行降解研究,結果表明:進行工藝優化後,三種染料的脫(tuō)色率均在99%以上(shàng),在脫色的工藝條件下,通過正交試驗得出這(zhè)三種染料(liào)的(de)COD去除(chú)率分別能夠達到88.9%,98.3%和93.4%。
3、處理皮革廢水
王(wáng)成軍等對皮革廢水生物出水采用Fenton試劑法進行(háng)處理(lǐ),表(biǎo)明在(zài)pH值為5,H2O2投加量為200mg/L,Fe2+的投(tóu)加量為500mg/L,反應時間50min的條件下,COD的質量(liàng)濃度由(yóu)333mg/L 降至89mg/L,色度從90倍(bèi)降至5倍以下,出水達到了《汙水綜合排(pái)放標準》(GB8978-1996)皮革廢水(shuǐ)一級標準。
五、Fenton氧化法仍存在的問題(tí)
Fenton氧(yǎng)化法(fǎ)在眾多相(xiàng)關的廢水處(chù)理技術中(zhōng),已被認為是*有效、*簡單且經濟的方法之(zhī)一,可仍有很多問(wèn)題尚需解決。
1、久置雙氧水易分(fèn)解,質量分數不穩定,需要經常(cháng)標(biāo)定;
2、過氧化氫的利用率較低,處理成本較高;
3、亞鐵離子容(róng)易流失,影響出水色度,需要後續脫色處理;
4、pH使用範圍較窄(zhǎi),經常(cháng)需要調節廢水的pH值,增加處理成本;
5、遇到*多的問題可能更多(duō)是產生的汙泥如(rú)何處理(lǐ)?作危險廢物還是再利用?企業如何解(jiě)決(jué)高額的(de)運行(háng)費(fèi)用?有很多汙水站芬頓反應產生的汙泥,通(tōng)過板框壓濾機,濃縮後脫水。而產生的汙泥含有大量的微生物、多(duō)種金屬離子、有機汙染等。如果作為廢物處(chù)理,不僅僅是對資源(yuán)的一種浪費,還會對環境造(zào)成嚴重的二次汙染。